Содержание к диссертации
Введение
Часть I. Обзор литературы 12
Глава 1. Возрастные изменения эндокринной функции эпифиза. Возможные пути коррекции 12
Глава 2. Возрастные изменения эндокринной функции поджелудочной железы. Возможные пути коррекции . 33
Часть II. Собственные исследования 43
Глава 3. Материал и методы исследований. 43
Глава 4. Гормональная функция эпифиза при старении у макак резусов. Влияние пинеальных пептидов 50
4.1. Изучение гормональной функции эпифиза при старении у макак резусов 50
4.2. Изучение действия пинеальных пептидов на концентрацию мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов в разные возрастные периоды ...54
Глава 5. Гормональная функция поджелудочной железы при старении у макак резусов. Влияние пинеальных пептидов 61
5.1. Изучение гормональной функции поджелудочной железы при старении у макак резусов 61
5.2. Изучение действия пинеальных пептидов на гормональную функцию поджелудочной железы у макак резусов в разные возрастные периоды 71
Заключение 81
Выводы 84
Список использованной литературы.
- Возрастные изменения эндокринной функции эпифиза. Возможные пути коррекции
- Возрастные изменения эндокринной функции поджелудочной железы. Возможные пути коррекции
- Гормональная функция эпифиза при старении у макак резусов. Влияние пинеальных пептидов
- Изучение действия пинеальных пептидов на концентрацию мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов в разные возрастные периоды
Введение к работе
Актуальность проблемы. Выраженные демографические изменения;в структуре общества большинства развитых стран с резким:увеличением; доли* лиц пожилого и старческого возраста определяют актуальность исследований* фундаментального и прикладного характера, направленных на решение проблем данной категории; населения. В частности, чрезвычайно важны, исследования, направленные на решение проблем профилактики и лечения ряда широко распространенных возрастных заболеваний; (инсомния, депрессии-болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда; цереброваскулярные нарушения, остеопороз, сахарный; диабет II типа и др.), а также предупреждения; процессов преждевременного и/или ускоренного старения. Особый; интерес в этой связи? представляют исследования возрастных нарушений? функции- эндокринных желез m возможных путей; их коррекции. Последнее объясняется? важным значением? эндокринных дисфункций в і нарушении процессов жизнедеятельности; и? этиопатогенезе широкого спектра патологических состояний.
Установлено, что при старении; у человека закономерно выявляются; нарушения* в функциях стероидпродуцирующих желез [Гончарова* Н. Д;. с соавт., 1986, 1997, 2002; Дильман ВШ., 1983; TouitoufT., Haus Е., 2000; Ferrari Е. et al., 2001; Pederson W. A. et al., 2001; Rainey W. E. et al., 2002; GoncharovaN. D., Lapin B. A^, 2000, 2002, 2004], гипофиза [Touitou Y., Haus E., 2000; Ferrari E. et al., 2001], островкового аппарата поджелудочной железы [Touitou Y., Haus E., 2000; Barbieri M. et al., 2002; Bellino F. L., Wise P.:.M:, 2003], эпифиза [Кветная; Т. В: с соавт., 2005; Touitou Y., Haus Е., 2000; Ferrari Е. et al., 2000; Duffy J. F. et al., 2002; Reiter R. J. et al., 2002], щитовидной и паращитовидных желез [Touitou Y.,,Haus E., 2000; Chiovato L. et al., 2004]. В последние годы значительно
5 интенсифицировались исследования; в области физиологии и патофизиологии эпифиза, приведшие к установлению важной' роли возрастного понижения; секреции мелатонина в патогенезе многих широко распространенных возрастных заболеваний (болезни Альцгеймера и Паркинсона; расстройств сна и памяти, депрессий, гипертонической болезни и др.) [Reiter R: J. et al.,2002; Benitez-King G. et al.,. 2003]. Установлена эффективность применения мелатонина для лечения такого рода расстройств [Малышева О..A., 1999; Rohr U. D^ Herold Ш, 2002; Savaskan Е., 2002; Skene D» J:, Swaab DiF., 2003; Zhdanova I., 2005]; В эксперименте на животных было выявлено также геропротекторное действие мелатонина [Анисимов В; Н., 2003; РіеграоШ W.,. Bulian D;, 2001; Manda К.,. Bhatia A. L.,. 2003]. Однако хроническое применение' мелатонина в ряде; случаев сопровождалось возникновением с злокачественных опухолей [Khavinson V. bCh. et al., 2000]; в частности лейкозов [Rohr U. Di, Herold; J., 2002]. В?этой связи существенный* интерес представляет поиск стимуляторов эндогенной продукции мелатонина.
Не менее интенсивно проводятся; исследования ив области физиологии и патофизиологии островкового аппарата поджелудочной железы. В'настоящее; времяг доказана ведущая роль возрастных нарушений чувствительности периферических тканей к инсулину и р-клеток поджелудочной железы» к глюкозе в развитии инсулиннезависимого сахарного диабета (ИНСД) [Аметов А..С, 2003; KahnS. Е., Porte D; Jr., 1990; ВагЫегШ: et al., 2002;:Bellino F. L., Wise P. M., 2003; Berstein L. Ml, 2005]. Заболеваемость ИНСД в последние годы, возрастает и является одной из причин преждевременной инвалидности и смертности лиц пожилого и старческого возраста. Однако, до сих пор остаются не. изученными: факторы, определяющие; чувствительность, периферических тканей к инсулину и Р-клеток островков Лангерганса к глюкозе. Не разработаны;также эффективные и безопасные средства их нормализации при старении. Основными препаратами в лечении ИНСД до сих пор остаются; производные сульфанилмочевины (сульфаниламиды),. в основе гипогликемического действия которых лежит главным образом стимуляция
секреции инсулина. Однако, как свидетельствуют литературные данные [Зефирова F. С, 1996], продолжительное лечение сульфаниламидами вызывает понижение чувствительности к ним и ослабление активности Р-клеток поджелудочной железы. почти у трети больных. В этой связи весьма актуальны как исследования эндогенных и экзогенных причин: возрастного понижения толерантности к; глюкозе, так и поиски эффективных и нетоксичных средств повышения* чувствительности периферических тканей кинсулину и Р-клеток островкового аппарата поджелудочной железы к глюкозе;
Анализ; литературных данных по- существующим; в настоящее время подходам к коррекции возрастных нарушений гормональной функции эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы заставил: обратить, наше внимание на физиологически; активные препараты^ эпифиза:- эпиталамин и эпиталон [Кузник Б. И; с соавт. 1999; Khavinson; V. Kh.,. 2002]. Эпиталамин представляет собой комплекс пептидов, выделенных из эпифиза^ животных, а тетрапептид эпиталон (Ala-Glu-Asp-Gly) синтезирован? на основе: анализа аминокислотного состава эпиталамина в лаборатории химии пептидов Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии G30 РАМН: Ранее было показано стимулирующее влияние эпиталамина на пинеальную секрецию4 мелатонина у стареющих грызунов;[Бондаренко Л. А.,.Анисимов В: Н:,. 1992; Anisimov V. N. et al., 1992], а также нормализующие эффекты этого препарата на базальные уровни глюкозы в крови и чувствительность периферических тканей к инсулину у больных с ИНСД [Бондаренко Л: А., Анисимов ВІН., 1992; Кузник Б. И. с соавт., 1999; Anisimov V. N. et al.,,1992; Khavinson V. Kh., 2002]. Был выявлен также стимулирующий эффект эпиталона на уровень мелатонина в плазме периферической крови в вечернее время у старых обезьян [Гончарова; Н. Д: с соавт., 2001; Khavinson V. Kh. et al., 2001]. Всвязи с вышеизложенным, оценка возможного корригирующего влияния эпиталамина, а также эпиталона на возрастные нарушения функции эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы представляет существенный интерес.
7 Не менее актуальным является выбор экспериментальной модели для проведения подобного рода исследований. Подавляющее количество работ по изучению возрастных особенностей функционирования эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы было выполнено на грызунах [Reiter R. J. et al., 1980; MazeraR: С. etal., 2000; Sanchez-Campos S. et al., 2001; Pierpaoli W., Bulian D., 2001; Cano P. et al., 2002]. В то же время известно, что грызуны, в отличие от человека, являются ночными животными. Поэтому, хотя у грызунов, как и у человека, мелатонин секретируется главным образом в ночное время, биологическая значимость этого явления у человека и грызунов может быть различной; В отличие от человека, грызуны не болеют и спонтанным ИНСД. Кроме того, для различных звеньев эндокринной системы характерны выраженные видовые различия [Анциферова Н. Д., 1997; Гончаров Н. П. с соавт., 1977; Гончарова Н. Д., Гончаров Н.Щ 1989; Гончарова Н. Д., 1997; Гончарова Н. Д., Лапин Б. А., 2005; Weinbauer G. F., Nieschlag Е., 1999; Hornsby P. J., 1995; Barrou Z. et al., 1997; Miller B. A., 1999; Parker S. A. et al., 2000; Goncharova N. D., Lapin B. A., 2000, 2001]. Наиболее перспективной моделью для проведения обсуждаемых исследований, по-видимому, являются лабораторные приматы, по физиологии и биохимии эндокринных процессов, а также спектру патологических процессов весьма сходные с человеком [Анциферова Н. Д., 1997; Гончаров Н. П. с соавт., 1977, 1987; Гончарова Н. Д., 1997; Гончарова Н. Д:, Лапин Б. А., 2005; Lapin В! A. et al., 1979; Weinbauer G. F., Nieschlag E., 1999; Goncharova N. D., Lapin B. A., 2000, 2001]. В частности, у обезьян, макак резусов, был отмечен: спонтанный гиперинсулинемический сахарный диабет, по клинике и патогенезу сходный с ИНСД человека [Bodkin N. L. et al., 1991; Huang Ze et al., 1994].
Цель работы - изучение характера изменений функции эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы в процессе старения у лабораторных приматов и оценка возможности использования пептидных препаратов эпифиза (эпиталамина и эпиталона) для коррекции возрастных нарушений функций этих желез.
8 Основные задачи исследования
Изучение характера функционирования эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы при старении у самок макак резусов.
Изучение влияния пептидов эпифиза эпиталамина и эпиталона на гормональную функцию эпифиза; и поджелудочной железы у самок макак резусов.
Оценка перспективности использования макак резусов в качестве экспериментальной модели при изучении характера и механизмов возрастных нарушений функции эпифиза и поджелудочной железы и их коррекции пептидными препаратами эпифиза.
Основные положения, выносимые на защиту
При старении у обезьян происходит снижение пинеальной продукции мелатонина в вечернее и ночное время.
В процессе старения у обезьян формируются выраженные нарушения^ в гормональной функции поджелудочной железы: понижается чувствительность периферических тканей; к инсулину и Р-клеток островкового аппарата к. глюкозе, повышается продукция инсулина.
Пептидные препараты эпифиза (эпиталамин и эпиталон) восстанавливают вечернюю и ночную продукцию мелатонина, базальные уровни глюкозы и инсулина, а также чувствительность. периферических тканей к инсулину и 0-клеток островкового аппарата к глюкозе у старых обезьян.
Макаки; резусы - перспективная модель для изучения проблем старения эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы, а также; средств коррекции возрастных нарушений их функций.
Научная новизна работы. Установлено, что концентрация мелатонина в плазме периферической крови у самок макак резусов, независимо от возраста, подвергается выраженному циркадианному ритму, сходному с циркадианнным ритмом секреции мелатонина у человека (минимальный уровень - в 16.00, максимальный - в 22.00 и 3.00).
Сравнительное изучение циркадианного ритма концентрации мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов разного возраста позволило выявить, что при старении у обезьян, подобно человеку, резко-снижается продукция мелатонина в ночные часы (21.00; 22.00; 3.00; 4.00).
Впервые продемонстрирован стимулирующий эффект эпиталамина (внутримышечно в дозе 5 мг/животное/сутки в течение 10 дней) на пинеальную продукцию мелатонина у старых обезьян в ночное время..У молодых животных эпиталамин не оказывал влияния на уровень мелатонина в крови.
Показано, что 10-дневное внутримышечное введение эпиталона в дозе 10 мкг/животное/сутки приводит к. увеличению концентрации; мелатонина в крови; у старых обезьян в ночное время- и не: оказывает влияния на уровень мелатонина у молодых животных..
Получены данные о существовании» взаимосвязи между нарушениями гормональной функции поджелудочной железы; и возрастными/ изменениями ряда антропометрических показателей у обезьян. В частности, установлено, что базальные уровни глюкозы и инсулина в крови положительно коррелируют с мае сой тела животных и > окружностью тела в абдоминальной; области. В то же время у старых обезьян масса тела и окружность в области живота достоверно * выше; лем у молодых животных.
Впервые: установлена способность эпиталона и эпиталамина к. восстановлению у старых обезьян: нарушенной толерантности: к глюкозе, а также чувствительности Р-клеток островкового аппарата поджелудочной* железы к глюкозе.. Выявлено, что восстанавливающий: эффект 10-дневного введения чрезвычайно низких доз эпиталона (10 мкг/животное/сутки) на гормональную функцию поджелудочной железы частично сохраняется в. течение 1-2 мес. после отмены препарата.
Теоретическое и: практическое значение работы. Результаты исследования вносят существенный вклад в понимание основных закономерностей нарушений функции эпифиза и островкового аппарата
10 поджелудочной железы при старении и роли этих нарушений в формировании возрастных инволютивных процессов; а также развития возрастной патологии.
Обосновано* использование макак резусов в качестве адекватной биологической модели для; изучения проблем: физиологического старения человека и возрастной патологии.
Теоретический и практический интерес представляют данные о восстанавливающих эффектах эпиталона и;эпиталамина*на нарушающиеся:с возрастом функции пинеальной железы: и островкового аппарата поджелудочной железы. Теоретическое значение обусловлено важностью этих данных как для понимания? биологической значимости пептидов; эпифиза и возрастных особенностей ихпродукции, так и существующих функциональных взаимосвязей между пинеальной; железой! и островковым; аппаратом і поджелудочной железы. Практическое значение обусловлено перспективностью клинического применения? эпиталона и эпиталамина для: коррекции возрастных нарушений;функции эпифиза и островкового аппарата поджелудочной железы.
Как; практический, так и теоретический интерес: представляют выявленные у животных корреляции; между показателями функциональной активности островкового аппарата поджелудочной железы и такими антропометрическими; показателями* как масса; тела и* окружность тела; в абдоминальной; области. Увеличение массы тела и окружности живота: указывают на повышение вероятности повреждения толерантности к глюкозе и повышения базальных уровней глюкозы и инсулина в периферической крови.
Результаты работы используются в лекционном курсе по эндокринологии и физиологии для; студентов биологического факультета Сочинского филиала Российского университета дружбы народов и факультета физической культуры Сочинского государственного университета туризма и курортного дела.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на V Международном симпозиуме «Биологические механизмы старения» (Харьков,
2002), VI Европейском конгрессе по клинической геронтологии (Москва, 2002), Научно-практической конференции «Медицина будущего» (Краснодар-Сочи, 2002), III Европейском конгрессе по биогеронтологии (Италия, 2002), Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2003), Всероссийской конференции по нейроэндокринологии (Санкт-Петербург, 2003), Третьем Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2004), Международной конференции «Стареющий народ» (Италия, 2004), XIX Съезде физиологического общества им. И. П. Павлова (Екатеринбург, 2004). По материалам диссертации опубликовано 15 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 111 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов и 2-х глав собственных исследований. Список цитированной литературы включает 44 отечественных и 183 зарубежных источников. Работа иллюстрирована 15 рисунками и 15 таблицами.
Возрастные изменения эндокринной функции эпифиза. Возможные пути коррекции
Эпифиз - верхний мозговой придаток, шишковидная, или пинеальная железа (от английского pine - шишка), относится к структурам промежуточного мозга. Эпифиз присутствует у всех позвоночных животных, кроме миксин, крокодилов и китообразных. Однако строение и функции эпифиза у высших и низших позвоночных резко различается. Пинеальная система некоторых холоднокровных животных является типичным фоторецепторным аппаратом, в то время как эпифиз млекопитающих представляет собой железу внутренней секреции [Чазов Е. И., Исаченков В. А., 1974].
У человека зачатки эпифиза появляются на 6 - 7-й неделе внутриутробного периода и представляют собой выпячивание крыши промежуточного мозга в полость III желудочка. В срок 13 недель можно идентифицировать поводки эпифиза и связывающую их комиссуру. В дальнейшем края эпифизарного выпячивания срастаются, формируется замкнутая полость - пинеальный желудочек, стенки которого постепенно утолщаются: В; середине: беременности передняя; и задняя? доля? эпифиза: сливаются. В результате разнонаправленных перемещений и взаимопроникновений спонгиобластов (астроглии, олигодендроглии, эпендимы субкомиссурального органа) формируется? своеобразная пинеальная ткань, в которую позднее с сосудами проникает и микроглия: [КобозеваН; В:,.Гуркин Ю. А. 1986].
В середине беременности эпифиз; проходит стадию? бурого пигмента, когда вокруг скоплений пигмента располагаются«в виде розеток пинеальные клетки, что придает органу вид железистой структуры. Эта стадия? развития» фетального эпифиза напоминает о филогенетической близости эпифиза; и оптической; системы. Ко второй: половине внутриутробного развития; эпифиз представляется вполне сформированным:органом. Фетальный;эпифиз является-функционирующей железой, начинаяsi с 3 -го месяца: внутриутробного развития [КобозеваН: В:, Гуркин Ю- А.. 1986]:
Масса: и размеры; эпифиза- варьируют в постнатальном: онтогенезе. Средняя масса эпифиза;новорожденных: детей: составляет 0,008 г. Сразу после рождения масса его уменьшается, а затем непрерывно нарастает и с 10 - 14 лет остается?стабильной;(приблизительно 0,118 г). У новорожденных и у детей в: возрасте 10і лет размеры эпифиза; ниже: по сравнению с взрослыми; людьми, после 20 лет достигают размеров 7,3 х 5,8;х 4,4 мм и стабилизируются: Однако относительные размеры и масса: эпифиза у детей, больше, чем. у взрослых. Масса железы, может существенно увеличиваться: в результате отложения мозгового песка и образования кист. Мозговой песок (acervulus cerebri) состоит из органической І основы - коллоида, пронизанного карбонатом или сульфатом кальция;и магния. Первые признаки:обызвествления появляются в 8 - 10 лет. Кисты наблюдаются во всех возрастных группах, но особенно часто - в период физиологической активности, в частности в возрасте 10-40 лет [Кобозева Н. В:, Гуркин Ю; А. 1986].
Эпифиз взрослого человека представляет собой плотное образование, покрытое соединительнотканной капсулой, от которой отходят тяжи, разделяющие его на неотчетливо выраженные дольки. В соединительной ткани ветвятся» кровеносные сосуды. Паренхима эпифиза состоит из: плотно прилегающих одна к другой клеток - пинеалоцитов.. Различают светлые и темные пинеал оциты.. В средней І части долек располагаются преимущественно светлые пинеалоциты больших, размеров; а на периферии» - темные, с уплотненными! ядрами,, ацидофильными и базофильными гранулами, в. протоплазме. Доказано наличие в эпифизе нервных: клеток [Кобозева Н; В:, ГуркинЮ А. 1986].
С помощью метода электронной микроскопии- в пинеалоцитах обнаружены развитый шероховатый эндоплазматическийфетикулум и аппарат Гольджи, а также в большом количестве рибосомы в гиалоплазме., Все это указывает на способность,этих клеток к синтезу и- выделению секреторного продукта. При изучении: капилляров; эпифиза в их стенках найдены поры (фенестрированный- эндотелий), что характерно для эндокринных желез [Кобозева Н: В:, Гуркин Ю; А., 1986];
Эндокринная функция? эпифиза была: открыта, в, 1958 году, когда американский» дерматолог Аарон Лернер и его группа из Иельского университета идентифицировали из; экстрактов пинеальнош железы быков субстанцию, обладающую способностью просветлять меланофоры кожи лягушки [Lerner А. В.. et al., 1958]. Это вещество было названо мелатонином. Оно по химической природе оказалось индольным производным -г4-ацетил-5— метокситриптамином. Открытие мелатонина повлекло за собой серию биохимических исследований, направленных на выяснение механизмов: образования; мелатонина, регуляции его секреции и физиологического значения. Вторая половина 20 века и начало 21 века ознаменовались крупными открытиями в изучении морфологии, биохимии и физиологии эпифиза. В эти годы формируются взгляды на эпифиз как на эндокринный орган, принимающий участие в регуляции широкого спектра физиологических функций организма: в организации циркадианных ритмов активности различных тканей, органов и систем организма; в защите организма от избытка токсичных свободных радикалов кислорода - так называемой антиоксидантнои функции; регуляции І активности репродуктивной,, иммунной и эндокринной і систем; процессов высшей нервной деятельности и других функций и процессов.
Синтез, секреция, метаболизм, регуляция продукции мелатонина: Мелатонин синтезируется в пинеалоцитах изаминокислоты; триптофана согласно- следующей схеме: триптофан. —»- 5-гидрокситриптофан —» 5-гидрокситриптамин (серотонин) — N-ацетилсеротонин — мелатонин. Ключевым ферментом биосинтеза! мелатонина является» гидроксииндол-О-метилтрансфераза (ГИОМТ), осуществляющая перенос метальной группы от S-аденозилметионина к гидроксильной группе- N-ацетилсеротонина. Доказано наличие этого фермента в ткани: эпифиза многочисленных видов; включая человека [Wurtman R: L, 1964] ш обезьян [Axelrod J , WeissbachHf, 1961]. Активность ГИОМТІ в значительной степени зависит от условий окружающей: среды, нервной регуляции, а также изменяется; при; повышении; или; уменьшении і концентрации биологически активных аминов в органе [Wurtman R!J;,.etal),.1963]..
Возрастные изменения эндокринной функции поджелудочной железы. Возможные пути коррекции
Вторая половина жизни у человека и млекопитающих характеризуется выраженными метаболическими нарушениями. В частности, для человека характерно повышение с возрастом уровня глюкозы и инсулина в крови, понижение чувствительности периферических тканей к инсулину, нарушение толерантности к глюкозе [Chen М. et al., 1985, 1988; Huang Ze et al., 1994; Benbassat C. A. et al., 1997; Bellino F. L., Wise P. M., 2003], а также развитие синдрома хронической гипергликемии - сахарного диабета II типа (инсулиннезависимого сахарного диабета, ИНСД) [Huang Ze et al., 1994]. ИНСД характеризуется более выраженной, чем у здоровых старых людей резистентностью периферических тканей к инсулину, увеличением продукции глюкозы печенью и повреждением функции панкреатических бета-клеток [De Fronzo R. А., 1987; Kahn S. E., Porte D. Jr., 1990].
Заболеваемость ИНСД в последние годы возрастает и является одной из причин преждевременной инвалидности и смертности. В этой связи большую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение механизмов возрастных изменений функции поджелудочной железы и регуляции уровня глюкозы в крови, включая этап взаимодействия инсулина с тканями-мишенями и глюкозы с р-клетками островков Лангерганса, выяснение эндогенных и экзогенных факторов, влияющих на чувствительность периферических тканей к инсулину и метаболизм глюкозы, а также поиски новых средств повышения чувствительности тканей к инсулину и Р-клеток к глюкозе. Механизмы повреждения чувствительности к инсулину периферических тканей
Выделяют экзогенные и эндогенные факторы, влияющие на чувствительность тканей к инсулину. Среди возможных эндогенных факторов важнейшими, по-видимому, являются нейроэндокринные изменения (изменения концентрации в крови инсулина, соматотропного гормона, мелатонина, соматомедина С, ДГА, ДГАС, андрогенов, эстрогенов, глюкокортикоидов, SHBG), антропометрические изменения и изменения в надежности антиоксидантной защиты; экзогенных - диета, уровень физической нагрузки [Buffington С. К. 1991; Morales A. J. 1994; Cefalu W. Т. 1995; Evans W. J. 1999; Barbieri М. et al., 2002; Heilbronn L. K. 2003].
Так, исследование взаимосвязи базальных уровней инсулина в крови и уровней эндогенных андрогенов (ДГАС и свободного тестостерона), а также SHBG в крови у 848 женщин, не больных диабетом, в возрасте от 50 до 79 лет [Khaw К. Т., Barrettconnor Е., 1991] позволило установить отрицательную корреляцию между уровнями глюкозы и концентрациями ДГАС и тестостерона и положительную корреляцию между уровнями глюкозы и SHBG. Эти коррекции не зависели от возраста, массы тела, привычки курить и использования экзогенных эстрогенов. Предполагается возможная физиологическая роль андрогенов в регуляции метаболизма глюкозы и резистентности к инсулину [Khaw К. Т., Barrettconnor Е., 1991]. У здоровых мужчин низкая концентрация SHBG хорошо коррелировала со снижением чувствительности к инсулину [Ebeling P. et al., 1995].
Ряд данных свидетельствует о возможном регулирующем влиянии глюкокортикоидов на чувствительность периферических тканей к инсулину. Так, известно, что избыток глюкокортикоидов часто приводит к ожирению, инсулиновой резистентности, нарушению толерантности к глюкозе, гипертензии [Whorwood С. В. et al., 2001]. В основе механизма развития инсулиновои резистентности при гиперкортизолемии, по-видимому, лежит глюкокортикоидзависимое понижение чувствительности Нбета гидроксистероиддегидрогеназы, осуществляющей внутриклеточный синтез активного кортизола из неактивного кортизона. В свою очередь внутриклеточное понижение уровня кортизола в тканях-мишенях (мышечной ткани) ослабляет стимулирующее влияние инсулина на транспорт глюкозы в клетки мышечной ткани [Whorwood СВ. et al. 2001].
Имеются данные, указывающие на важную роль соматотропного гормона и соматомедина С (IGF-1) в регуляции чувствительности периферических тканей к инсулину. Известно, что при старении у человека и животных резко понижаются уровни соматотропного гормона и IGF-1 в крови [Benbassat С. А. et al., 1997]. Доказано также, что в процессе старения нарушаются также концентрации в крови специфических транспортных белков для IGF-1, так называемых IGFBP-1 и IGFBP-3 [Benbassat G. A. et al., 1997]. Выявлено, что уровни IGFBP-1 увеличивались в 3 раза у старых мужчин по сравнению с молодыми, несмотря на высокие уровни инсулина, при этом уровни IGFBP-1 обратно корелировали с уровнем инсулина и глюкозы у старых и молодых субъектов. В отличие от IGFBP-1, уровни IGFBP-3 снижались у старых субъектов, однако отношение IGFBP-3/IGF-1 все же было выше у старых субъектов и коррелировало с уровнем IGF-1 [Benbassat G. A. et al., 1997].
Важная роль в нарушении при старении чувствительности периферических тканей к инсулину отводится и некоторым антропометрическим изменениям. Так, у стареющих субъектов отмечалось увеличение общей массы тела, процентного содержания жировой ткани и снижение мышечной массы по сравнению с лицами молодого возраста [Benbassat G. A. et al., 1997]. Все эти показатели положительно коррелировали с повышением базальных уровней глюкозы и инсулина в крови, а также понижением чувствительности тканей к инсулину и отрицательно коррелировали с уровнем IGF-1 и IGFBP-1 в крови при старении [Benbassat С. A. et al., 1997]. Резистентность к инсулину может ассоциироваться с повышенной аккумуляцией жира в мышечной ткани и с редукцией процессов окислительного фосфорилирования в митохондриях [Peterson К. F. et al., 2003]. Как, известно, инсулин является основным регулирующим фактором процессов окислительного фосфорилирования в скелетных мышцах человека [Boirie Y., 2003].
Важным экзогенным фактором регуляции чувствительности периферических тканей к инсулину, по-видимому, является и уровень внутриклеточного кальция. В частности, это подтверждено исследованиями Zemel (1998), в которых была выявлена отрицательная корреляция между уровнем инсулина и внутриклеточного кальция [Zemel М. В., 1998].
Возрастные изменения функций поджелудочной железы у животных При старении у различных видов животных, как и у человека, отмечалось повышение базальных уровней глюкозы и инсулина в крови, а также понижение чувствительности периферических тканей к инсулину [Bowen L. et al., 1991; Lane M. A. et al., 1995; Wagner J. D. et al., 1996]. Особенно ярко это было выражено у грызунов с генетически обусловленным ожирением [Hofmann С. A., et al., 1991; Bowen L. et al., 1991]. У грызунов легко моделируется ИНСД [Colca J. R., Morton D. R. 1990; Hofmann С A., et al., 1992], в частности, путем введения стрептозоцина [Hofmann С. A., et al., 1991]. Однако спонтанный диабет для грызунов, как правило, не характерен. Развитие спонтанного гиперинсулинемического сахарного диабета, по клинике и патогенезу соответствующего ИНСД человека, характерно для различных видов обезьян, в частности макак (Масаса mulatta, Масаса fascicularis, Масаса nigra ) [Huang Ze et al., 1994; Wagner J. D. et al., 1996].
Гормональная функция эпифиза при старении у макак резусов. Влияние пинеальных пептидов
Результаты изучения циркадного ритма концентрации мелатонина в плазме периферической крови у самок макак резусов разного возраста представлены в таблице 2 и на рисунках 1 и 2. Минимальное содержание мелатонина регистрировалось у обезьян, независимо от возраста, в 16.00 (табл. 2, рис. 1), а максимальное - в 22.00 ч (табл. 2, рис.1) и
Концентрация мелатонина в плазме периферической крови в различное время суток (М±щ, пг/мл), среднесуточная концентрация мелатонина (М±т, пг/мл), амплитуда циркадного ритма (в пг/мл и в процентах от среднесуточной концентрации мелатонина, М±т) у самок макак резусов разного возраста
Возраст, годы Время суток, час Среднесуточная концентрация, пг/мл Амплитуда, пг/мл Амплитуда, % от средне 10.00 16.00 22.00 4.00 10.00 суточной концентрации 6-8 16,8±2,5 9,0± 2,0 87,6± 6,9 62,7± 3,0 17,0± 1,7 44,2±4.0 78,6±7,0 77,8±6,0 20-27 14,2± 1,7 9,6± 1,0 56,8± 4,6 42,4± 2 5 11,0± 1,0 30,0±2,5 47,2±5,0 57,3±3,0 Р 0,01, Р 0,001 по отношению к соответствующим значениям у молодых животных 100-. 90 ц 80 I 70-І s х о 50 Н о га 5.30 10 10 16 22 4 Время, часы — 6-8 лет -20-27 лет Рис. 1. Концентрация мелатонина в плазме периферической крови в различное время суток у самок макак резус разного возраста (М±ш, пг/мл). Р 0,01, Р 0,001 - по отношению к соответствующим значениям у старых обезьян. 3.00 ч (рис. 2). Так, например, в 22.00 ч и 3.00 ч уровни мелатонина у молодых обезьян составляли соответственно 87,6±6,9 пг/мл и 81,5±6,0 пг/мл, а у старых животных - 56,8±4,6 пг/мл и 53,0±3,0 пг/мл (табл.1, рис. 1, 2).
У старых обезьян уровни мелатонина в крови были достоверно ниже по сравнению с концентрацией мелатонина у молодых животных во все исследуемые интервалы времени суток, кроме 16.00 ч, ив некоторых случаях в 10.00 ч (табл. 2, рис.1, 2). Среднесуточная концентрация мелатонина у старых животных также была статистически достоверно ниже по сравнению с молодыми животными (соответственно 30,0±2,5 пг/мл против 44,2±4,0 пг/мл у молодых обезьян, Р 0,01, табл. 2). Выраженным изменениям подвергалась также амплитуда циркадного ритма, выраженная как в пг/мл, так и в процентах от среднесуточной концентрации мелатонина (табл. 2). Так, в то время как амплитуда циркадного ритма достигала у молодых животных 78,6±7,0 пг/мл и 77,8±6,0 %, у старых животных она составляла всего лишь 47,2±5,0 пг/мл (Р 0,001) и 57,3±3,0 % (Р 0,001) (табл. 2). Иными словами, циркадный ритм у старых обезьян становится менее выраженным. X
Концентрация мелатонина в плазме периферической крови в различное время суток у самок макак резус разного возраста (М±т, пг/мл). Р 0,01, Р 0,001 - по отношению к соответствующим значениям у старых обезьян
Выявленная циркадная ритмичность уровней мелатонина в плазме крови у макак резусов сравнима с аналогичными показателями у людей [Touitou Y. et al., 1981; Touitou Y., Haus E., 2000; Ferrari E. at al., 1996, 2001; Reiter R. J. et ah, 2002]. Следует подчеркнуть, что чрезвычайно близки у макак резусов и человека абсолютные значения уровня мелатонина в крови в течение суток. Так, среднесуточная концентрация мелатонина в крови у старых женщин составляла 38,1±2,7 пг/мл [Touitou Y., 1981], в то время как у старых самок макак, она составляла 30,0±2,5 пг/мл (табл. 2).
Выраженное сходство макак резусов и человека отмечалось и в направленности изменений концентрации мелатонина в периферической крови при старении. Выявленное понижение у старых животных уровней мелатонина хорошо согласуется с результатами многочисленных исследований по старению человека [Кветная Т. В. с соавт., 2005; Touitou Y., 1981, 2000, Iguchi H. et al., 1982; Touitou Y. et al., 1981; Touitou Y., Haus E., 2000; Ferrari E. at al., 1996, 2001; Reiter R. J., 2001; Reiter R. J. et al., 2002]. Следует отметить также, что циркадный ритм уровня мелатонина в периферической крови и характер его изменений при старении у грызунов носит сходный с приматами характер, несмотря на то, что грызуны, в отличие от человека и обезьян, являются ночными животными [Greenberg L. Н., Weiss В., 1978; Reiter R. J. et al. 1980, 1981,2002].
Возрастные изменения в пинеальнои секреции мелатонина могли быть обусловлены как нарушением чувствительности СХЯ гипоталамуса и/или сетчатки глаза к стимулам, так и, возможно, адренергической регуляции пинеальнои секреции мелатонина. В пользу 1-го предположения указывают данные о развитии при старении в СХЯ и сетчатке человека и животных структурных и функциональных изменений [Watanabe A. et al., 1995; Asai М. et al., 2001]. Второе предположение поддерживается данными о выраженном понижении уровня норадреналина в различных отделах головного мозга у старых макак резусов [Beal М. F., 1993], а также о понижении плотности бета-адренорецепторов на пинеалоцитах у старых крыс [Greenberg L. Н., Weiss В., 1978]. Думать об увеличенном метаболизме и клиренсе мелатонина вряд ли стоит, так как у старых субъектов с нормальной функцией печени, наблюдалась положительная корреляция между уровнем мелатонина в плазме и уровнем 6-сульфатоксимелатонина, его основного метаболита в моче [Markey S. P. et al., 1985].
Таким образом, изучение циркадных ритмов содержания мелатонина в плазме периферической крови у самок макак резусов в различные возрастные периоды указывает на принципиальное сходство характера циркадного ритма секреции мелатонина у обезьян и человека, так же как и на сходство направленности возрастных изменений секреции мелатонина. Это позволило нам использовать самок макак резусов в качестве модели для изучения влияния пинеальных пептидов (эпиталамина и эпиталона) на пинеальную секрецию мелатонина. 4.2. Изучение действия пинеальных пептидов на концентрацию мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов в разные возрастные периоды Влияние эпиталона на концентрацию мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов в разные возрастные периоды Введение эпиталона не оказывало влияния на уровень мелатонина в плазме периферической крови у молодых животных (табл. .3). В тоже время у старых животных Таблица 3 Динамика концентрации мелатонина в: плазме периферической крови в ответ на введение эпиталона (10 мкг/животное/сутки в течение 10 суток, внутримышечно) или плацебо у самок макак резусов разного возраста (М±т, пг/мл) Возраст, годы До введения эпиталона На 7-й день введения эпиталона На: 10-й день введения эпиталона Время суток, час 10.00 22.00 10.00 22.00 10.00 22.00 6-8 (п=6) 13,9±4,1 86,0±7,2 14,0±0,9 84,0±4,1 12,8±1,5 89,6±7,0 20-27 (п=6) 10,3±0,9 44,8±8,0 15,8±3,8 75,5±8,9a,D 20,0±6,5 80 9,0 Д о введения плацебо На 7-й день введения; плацебо На 10-й день введения плацебо 6-8 (п=3) 15,0±1,2 78,6±6,0 15,0±1,9 80,0±4,0 13,8±1,1 79,6±6,0 20-27 (п=3) 12,3±0,9 40,8±6,0 14,8±2,5 39,5±4,9 15,0±2,5 41,1±6,0 аР 0,05 - по отношению к значениям мелатонина до введения эпиталона;b Р 0,01- по отношению к значениям мелатонина у контрольных животных; п - количество животных. отмечалось выраженное повышение уровня мелатонина (в 1,7-1,8 раза) в 22.00 і на 7-й и 10-й день введения эпиталона по сравнению, как с исходным уровнем, так и с соответствующими значениями мелатонина в контрольной группе (табл. 3, рис. 3). При этом концентрация мелатонина у старых животных на 7-й и 10-й дни введения эпиталона достигала уровней мелатонина, характерных для молодых животных. Введение плацебо не оказывало влияния на уровни мелатонина в плазме крови, как у молодых, так и старых животных (табл. 3). С 5 I s X о к (Q С 100 90 80 - 70 60 50 40 30 20 10 10.00 22.00
Изучение действия пинеальных пептидов на концентрацию мелатонина в плазме периферической крови у макак резусов в разные возрастные периоды
У старых же животных характер изменений концентрации инсулина отличался от динамики инсулина у молодых животных и хуже коррелировал с динамикой концентрации глюкозы в плазме крови в ответ на введение глюкозы (г = 0,825). Уровень инсулина достигал максимальных значений через 5 мин, не снижался через 15 и 30 мини возвращался к исходным значениям только через 60 мин. В итоге концентрация инсулина через 30 и 60 мин после введения у старых обезьян была значимо выше по сравнению с молодыми обезьянами (Р 0,05).
Возрастные различия в динамике уровня инсулина, а также глюкозы в ответ на введение стандартной дозы глюкозы свидетельствуют о том, что, несмотря на отсутствие выраженных возрастных изменений в базальных уровнях инсулина, возрастные нарушения гормональной функции поджелудочной железы выявляются в условиях ее активации. Прежде всего, по-видимому, речь идет о понижении чувствительности периферических тканей к инсулину. На это указывает понижение скорости «исчезновения» введенной стандартной дозы глюкозы у старых животных по сравнению с молодыми (4,3±0,1 % в Г мин против 5,3±0,05 % в 1 мин у молодых животных).
Однако, наряду с понижением чувствительности периферических тканей к инсулину, по-видимому, в условиях физиологического старения имеет место и нарушение чувствительности р-клеток островков Лангерганса к глюкозе.. На возможность последнего указывает противоположный характер изменений концентрации глюкозы и инсулина у старых животных через 5 мин после введения глюкозы (см. рис. 13). Так, концентрация глюкозы у старых животных через 5 мин после введения стандартной дозы глюкозы составляла 12,0±0,5 ммоль/л против 9,2±0,4 ммоль/л у молодых (Р 0,05), а инсулина соответственно 71,0±9,0 мМЕ/л против 107,3±14,0:мМЕ/л у молодых обезьян (Р 0,05).
По видимому, при старении повреждается 1 -я фаза секреции инсулина, связанная с секрецией инсулина быстрого реагирования. Нарушения ранней фазы в секреции инсулина были зарегистрированы у больных ИНСД, а также у лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе [Аметов А. С, 2002]!
В ответ на введение стандартной дозы инсулина у молодых животных уровень глюкозы в крови через 15 и 3 0 мин после введения снижался на более значительную величину по сравнению со старыми животными, а его восстановление происходило быстрее, нежели у старых животных (рис. 14). Так, в группе молодых животных концентрация глюкозы возвращалась к исходным значениям через 120 мин, в то время как у старых животных через 120 мин она составляла лишь 61,8±2,6% от базального уровня. Наиболее выраженный характер эти возрастные различия носили в относительных единицах (рис. 14).
Менее выраженное снижение уровня глюкозы в ответ на введение инсулина у старых самок макак резусов в ответ на введение инсулина подтверждают вышеприведенные результаты глюкозотолерантного теста и дополнительно указывают на развитие в процессе физиологического старения у обезьян относительной резистентности тканей к инсулину.
Представленные выше данные указывают на формирование в процессе старения у самок макак резусов выраженных нарушений в характере функционирования островкового аппарата поджелудочной железы и обмена глюкозы. Прежде всего, речь идет о понижении у старых животных чувствительности периферических тканей к инсулину. Это подтверждается данными о повышении у старых животных базальных уровней глюкозы и инсулина в периферической крови, об увеличении площадей под кривыми изменений уровня глюкозы в ответ на введение стандартной дозы глюкозы (глюкозотолерантный тест), о менее выраженном снижении уровня глюкозы в ответ на введение инсулина (инсулинотолерантный тест), а также данными о более низкой скорости «исчезновения» экзогенной глюкозы. Наряду со снижением чувствительности периферических тканей к инсулину у старых животных, по-видимому, имеет место понижение чувствительности Р-клеток островкового аппарата поджелудочной железы к глюкозе. Это подтверждается установленным фактом, что концентрация глюкозы и инсулина у старых животных изменяются в противоположных направлениях через 5 мин после введения глюкозы. Сходные изменения в функционировании островкового аппарата поджелудочной железы отмечались и у человека [Аметов А. С, 2002; Bellino F. L, Wise P. М, 2003].
Выявленные корреляции между базальными значениями концентрации глюкозы и инсулина в крови, с одной стороны, и массой тела и окружностью живота, с другой стороны, указывают на существование взаимосвязи возрастных нарушений функции островкового аппарата поджелудочной железы с возрастными изменениями ряда антропометрических показателей.
Таким образом, полученные экспериментальные данные указывают на принципиальное сходство возрастных изменений функции р-клеток островкового аппарата поджелудочной железы у человека и макак резусов. Это дало нам основание для использования самок макак резусов в качестве экспериментальной модели для изучения эффектов пинеальных пептидов на эндокринную функцию поджелудочной железы в разные возрастные периоды. 5.2. Изучение действия пинеальных пептидов на гормональную функцию поджелудочной железы у макак резусов в разные возрастные периоды
Через 1 и 2 месяца:после отмены эпиталона?базальные уровни глюкозы, значения глюкозы в различные интервалы времени после введения стандартной; дозы глюкозы (через 30; 60, 90 мин) и площади ответа глюкозы возвращались к исходным значениям (табл. 10). В то же время значения концентрации глюкозы через;5 И 15 мин;еще оставались пониженными по сравнению- с исходным; уровнем (табл. 10). Повышенной оставалась ш скорость «исчезновения» глюкозы (соответственно 4,7±0,3 % в 1 мин через 1 месяц и 4,9б±0,2 % в 1 мин: через;2 месяца после отмены эпиталона против 4,3±0Д % в 1 мин в базальных условиях).
Базальные уровни инсулина после курса эпиталона несколько понижались, а динамика уровня инсулина в ответ на введение глюкозы у старых животных приобретала характер, сходный с динамикой уровня инсулина у молодых животных (рис. 15). Следует отметить, что относительный подъем уровня инсулина у старых обезьян через 5 мин после введения глюкозы резко возрастал (320±29 % против 198±40 % до введения эпиталона, Р 0,05), а через 60 мин - достоверно снижался, (69±8 % против 117±20 % через 60 мин-после введения глюкозы до введения эпиталона, Р 0,05). Повышение концентрации инсулина у старых животных через 5 мин после введения; стандартной дозы глюкозы при одновременном понижении содержания глюкозы указывает на восстанавливающее влияние эпиталона прежде всего на первую фазу секреции инсулина, связанную с пулом- инсулина быстрого реагирования. По-видимому, под действием; эпиталона повышается чувствительность р-клеток островков Лангерганса к высоким концентрациям глюкозы.
Наряду с восстанавливающим эффектом на раннюю фазу секреции инсулина, по-видимому, эпиталон влияет и на 2-ю фазу секреции инсулина, делая ее более пластичной. Так, достоверное понижение уровней инсулина отмечалось!у старых животных через 30 и 60 мин после; нагрузки; глюкозой (рис. 15). Восстановление уровней инсулина через 30 и 60 мин, по-видимому, обусловлено повышением чувствительности периферических тканей к инсулину. Об этом свидетельствует как понижение уровня инсулина в эти промежутки времени, так и понижение концентрации, глюкозы.(табл. 10, рис. 15).
![Изменения функции почек у молодых мужчин в возрасте до 35 лет на ранних стадиях артериальной гипертензии (АГ) [Электронный ресурс]](/i/i/4409/199672.png "Изменения функции почек у молодых мужчин в возрасте до 35 лет на ранних стадиях артериальной гипертензии (АГ) [Электронный ресурс] Дьякова Татьяна Аркадьевна")
