Роль светового десинхроноза в развитии метаболических нарушений у крыс породы Wistar в эксперименте

Биологические ритмы организма неразрывно связаны с воздействиями внешней среды. При этом собственные эндогенные биоритмы организма – это фон, на котором развертывается картина жизнедеятельности и который не обеспечивает последней, если она непрерывно не активируется импульсами из окружающей среды [1–5]. Установлено влияние циркадных ритмов млекопитающих на все аспекты физиологии и поведения, включая циклы сна и бодрствования, регуляцию температуры тела, активность почек, регуляцию работы желудочно-кишечного тракта [6]. В настоящее время рядом экспериментальных и клинических исследований подтверждено патологическое влияние нарушенных эндогенных биологических ритмов на синтез гормонов, качество и структуру сна, отмечались корреляции между нарушением биологических ритмов и снижением продолжительности жизни, а также увеличением риска развития злокачественных заболеваний [6–10].

В связи с этим вопросы, связанные с изучением процессов, развивающихся на фоне десинхроноза являются актуальной проблемой здравоохранения.

Целью данного исследования стало изучение влияния световой депривации на углеводный и жировой обмен в эксперименте.

Материал и методы

Исследование было выполнено на 60 крысах-самцах породы Wistar в возрасте 6 месяцев, массой 280–300 г, с учётом правил лабораторной практики в РФ (РФ ГОСТ Р-53434-2009, принципы надлежащей лабораторной практики, 2010) и директив Европейской Конвенции по защите позвоночных животных (Strasbourg, 1986). Все животные, включенные в эксперимет, случайным способом были разделены на 2 группы по 30 животных: основную и контрольную.

Группа контроля содержалась по 5 особей в клетке в стандартных условиях при естественном световом режиме. Питание осуществлялось гранулированным сбалансированным кормом (стандартный рацион) со свободным доступом к воде и пище. Животные содержались в виварии при относительной влажности воздуха 50–65 % и температуре 20–25 °С.

Опытная группа содержалась в тех же условиях вивария. Однако, для индукции экспериментального десинхроноза животные опытной группы, в отличие от группы контроля круглосуточно находились при искусственном освещении 150 LX (Замощина T.A., 2000).

До включения в эксперимент, в целях адаптации к условиям содержания все подопытные животные были помещены в условия контрольной группы на 10 дней.

Исследование проводилось в весенний период 2017–2018 года (начиная с марта на протяжении 3 месяцев). Все процедуры с животными выполнялись в утренние часы (с 9:00 до 11:00 местного времени) согласно правилам и рекомендациям гуманного обращения с животными, используемым для экспериментальных и иных научных целей (РФ ГОСТ Р-53434-2009).

Полученные данные и их обсуждение

Было установлено, что у опытной группы крыс через 2 месяца световой депривации, по сравнению с группой контроля, отмечалось достоверное ( р ≤ 0,001) повышение уровня глюкозы в крови. При этом к 3-му месяцу наблюдения это повышение достигало уже 30,2 % ( р ≤ 0,001) от исходного уровня (табл. 1).

Подобное повышение уровня глюкозы у животных, находящихся в условиях круглосуточного освещения, возможно, было связано с угнетением продукции мелатонина и снижения его регуляторного влияния на углеводный обмен. Это происходило, по-видимому, из-за того, что гепатоциты и адипоциты имеют рецепторы к мелатонину. Через эти рецепторы эпифизарный гормон фосфорилирует и активирует инсулиновые рецепторы, определяя тем самым чувствительность печени и жировой ткани к инсулину и, соответственно, влияя на плазменный уровень глюкозы. Можно предположить, что измененный под воздействием постоянного освещения суточный ритм секреции мелатонина приводит к уменьшению числа активированных рецепторов, что, в свою очередь, снижает чувствительность гепатоцитов и адипоцитов к инсулину, и приводит к инсулинорезистентности и по- вышению уровня глюкозы в крови. Кроме этого к нарушению углеводного обмена могло привести и зарегистрированное нами нарушение ритмики питания и увеличение объема потребляемого корма у 100 % животных опытной группы, связанное с увеличением продолжительности бодрствования.

Результаты изучения уровня триглицеридов и общего холестерина у подопытных животных также выявили разницу в показателях основной и контрольной групп (табл. 2).

Описанный выше механизм с большой дозой вероятности является причиной нарушения также и жирового обмена у участвующих в эксперименте животных. Помимо этого, изменение уровня триглицеридов стимулируется повышенным потреблением корма, поскольку триглицериды поступают в организм как с кормом (экзогенный путь), так и образуются в самом организме из углеводов, белков, если они поступают в избытке в составе пищи.

Выводы

Таким образом на основании полученных данных можно сделать вывод о том, что длительное нарушение ритмов сна и бодрствования на фоне световой депривации повышает риск развития нарушений углеводного и жирового обмена, что может стать причиной развития метаболического синдрома.

Таблица 1

Уровень глюкозы в крови основной и контрольной группах крыс породы Wistar (ммоль/л)

Сроки наблюдения	Контрольная группа, n = 30	Опытная группа, n = 30		Динамика показателя опытной группы по сравнению с группой контроля, %	р между группами
		n	Значение
Исходные данные	4,2 ± 0,3	30	4,3 ± 0,3		≥ 0,05
Через 10 дней	4,4 ± 0,2	30	4,5 ± 0,3		≥ 0,05
Через 1 месяц	4,2 ± 0,3	30	4,6 ± 0,2		≥ 0,05
Через 2 месяца	4,2 ± 0,3	30	5,2 ± 0,2	+ 20,9	≤ 0,001
Через 3 месяца	4,3 ± 0,2	30	5,6 ± 0,3	+ 30,2	≤ 0,001

Таблица 2

Уровень триглицеридов в крови основной и контрольной групп крыс породы Wistar (ммоль/л)

Сроки наблюдения	Контрольная группа, n = 30	Опытная группа, n = 30		Динамика показателя опытной группы по сравнению с группой контроля, %	р между группами
		n	Значение
Исходные данные	0,91 ± 0,03	30	0,90 ± 0,03		≥ 0,05
Через 10 дней	0,92 ± 0,05	30	0,93 ± 0,03		≥ 0,05
Через 1 месяц	0,90 ± 0,04	8	1,03 ± 0,04	+14,4	≤ 0,05
		22	0,93 ± 0,07	–	≥ 0,05
Через 2 месяца	0,91 ± 0,06	14	1,12 ± 0,03	+16,5	≤ 0,05
		16	0,93 ± 0,03	–	≥ 0,05
Через 3 месяца	0,91 ± 0,05	17	1,16 ± 0,06	+27,5	≤ 0,01
		13	1,05 ± 0,04	+15,4	≤ 0,05

Таблица 3

Уровень общего холестерина в крови основной и контрольной групп крыс породы Wistar (ммоль/л)

Сроки наблюдения	Контрольная группа, n = 30	Опытная группа, n = 30		Динамика показателя опытной группы по сравнению с группой контроля, %	р между группами
		n	Значение
Исходные данные	1,47 ± 0,04	30	1,45 ± 0,03		≥ 0,05
Через 10 дней	1,46 ± 0,03	5 25	1,84 ± 0,06 1,49 ± 0,03	+26,9	≥ 0,05
Через 1 месяц	1,48 ± 0,03	8 22	2,03 ± 0,04 1,53 ± 0,05	+40,0	≤ 0,05 ≥ 0,05
Через 2 месяца	1,47 ± 0,02	14 16	2,34 ± 0,07 1,54 ± 0,04	+61,4	≤ 0,05 ≥ 0,05
Через 3 месяца	1,48 ± 0,04	17 13	2,65 ± 0,07 1,55 ± 0,06	+82,8	≤ 0,01 ≤ 0,05