6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Молекулярные_и_физиологические_механизмы_старения_в_2_т_,_Т_2_Анисимов

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

результатов, достигаемых одними тренировками. Заместительная терапия гормоном роста положительным образом влияла на метаболизм костной ткани, oднако имеются наблюдения, что применение гормона роста может ускорять метаболизм в костях и сопровождаться синдромом карпального туннеля и гинекомастией (Cummings, Merriam, 2003; Lee et al., 2004).

Введение мышам Balb/c гормона роста (30 мкг/мышь 2 раза в неделю), начатое в 17-месячном возрасте и продолженное в течение 13 недель, уменьшало смертность животных в течение периода инъекций с 67 % в контроле до 7 % в подопытной группе, увеличивало продукцию интерлейкинов-1 и 2, а также фактора некроза опухолей, уменьшало продукцию иммуноглобулинов IgG (Khansari, Gustad, 1991). Однако в этой работе не сообщается о патоморфологическом исследовании животных.

Несмотря на энтузиазм специалистов, применяющих гормон роста в клинической практике, следует с большой осторожностью подходить к его использованию. A. V. Everitt и соавт. (1980) показали, что гипофизэктомия замедляет некоторые проявления старения, особенно в соединительной ткани. Гипофизэктомия крыс в молодом возрасте, сопровождавшаяся заместительной терапией кортизоном, приводила к существенному увеличению продолжительности жизни животных. Длительное введение крысам гормона роста приводило к существенному увеличению частоты развития у них новообразований. В ряде опытов с трансгенными животными, экспрессирующими гены, которые кодируют гиперпродукцию гормона роста человека или животных, убедительно показаны укорочение продолжительности их жизни и высокая частота развития новообразований (Wolf et al., 1993; Snibson et al., 1999; Lemon et al., 2005). Метаанализ результатов 31 рандомизированного исследования эффективности применения в течение полугода гормона роста у лиц пожилого и старческого возраста показал, что мышеч- ная масса увеличивалась в среднем на 2.5 кг, наблюдалось небольшое снижение веса тела и отсутствовали изменения минеральной плотности костной ткани, уровня холестерина и липидов крови (Liu et al., 2007). В то же время лечение гормоном роста привело к развитию ряда побочных эффектов: отека и болей в суставах, синдрома запястного канала, гинекомастии и предиабету. Авторы пришли к выводу, что гормон роста не может быть рекомендован для воздействия на процесс старения.

15.11. АНТИДИАБЕТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Антидиабетические бигуаниды (фенформин, буформин, метформин) наряду с гипогликемическим действием обладают также способностью улуч- шать утилизацию глюкозы в тканях, снижать использование организмом жирных кислот в качестве энергетического субстрата, угнетать неоглюкогенез, снижать его биосинтез, снижать концентрацию в крови холестерина, триглицеридов и инсулина, а также биосинтез холестерина и, кроме того, уменьшать массу тела (Дильман, 1987). Эти свойства антидиабетических бигуани-

171

Â.Н. Анисимов

Òà á ë è ö à 15.4

Влияние антидиабетических бигуанидов на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у мышей и крыс

П р и м е ч е н и е. Различие с контролем достоверно: * — p < 0.05; ** — p < 0.01 (тест Стьюдента); a — p < 0.05 (точный метод Фишера).

дов, а также их способность устранять явления метаболической иммунодепрессии послужили основанием для использования их в качестве геропротекторов и в онкологической клинике для нормализации некоторых нарушений обмена, свойственных онкологическим больным (Dilman, 1994; Muntoni, 1999). Имеются данные об антиокислительном действии антидиабетических бигуанидов (Mattson et al., 2001), их прямом действии на митохондрии (Owen, Halstrap, 1993) и нейропротекторной активности, позволяющие рекомендовать бигуаниды для профилактики нейродегенеративных заболеваний (Lee et al., 2002).

В серии исследований нами было изучено влияние антидиабетических бигуанидов фенформина и буформина на продолжительность жизни и развитие спонтанных и индуцированных опухолей у крыс и мышей (табл. 15.4). Недавно было установлено, что буформин способен увеличивать продолжительность жизни нематоды C. elegans (Bakaev, 2002), тогда как у дрозофил применение метформина не увеличивало ее (Jafari et al., 2007).

172

Â.Н. Анисимов

Âопытах на самках крыс буформин или фенформин вводили начиная с 3.5-месячного возраста до естественной гибели животных (Anisimov, 1987).

Âвозрасте 16—18 месяцев у 38 % контрольных животных были выявлены нарушения эстральной функции, а у получавших буформин — лишь в 9 % случаев. Под влиянием буформина на 9 % увеличивалась средняя продолжительность жизни крыс (p < 0.05) и в 1.6 раза снизилась кумулятивная частота развития спонтанных опухолей (рис. 15.5). Почти в 2 раза под его влиянием уменьшилась множественность развития спонтанных новообразований.

Фенформин не увеличивал средней продолжительности жизни крыс, но на 3 месяца увеличил ее максимальную продолжительность. При этом в 1.3 раза снизилась по сравнению с контролем кумулятивная частота спонтанных опухолей и в 2 раза — коэффициент их множественности. При длительном введении фенформина самкам мышей линии С3Н/Sn средняя продолжительность их жизни увеличилась на 21 %, а максимальная — на 26 % (Dilman, Anisimov, 1980).

У мышей, получавших фенформин, частота спонтанных опухолей снизилась в 4 раза, увеличился их латентный период и уменьшилась множественность (рис. 15.6).

Применение буформина и особенно фенформина в настоящее время ограничено или не практикуется, что обусловлено высоким риском побоч- ных эффектов, в частности лактатного ацидоза. Используемый в настоящее время антидиабетический бигуанид метформин вызывает меньше осложнений, чем эти препараты, однако его влияние на продолжительность жизни и развитие опухолей в эксперименте не было изучено. В наших опытах метформин вводили самкам трансгенных мышей HER-2/neu с питьевой водой 5 раз в неделю в концентрации 1200 мг/л, что соответствует суточной дозе 100 мг/кг веса тела (Anisimov et al., 2005). Введение метформина несколько снижало потребление мышами корма, но не воды, и не оказывало влияния на динамику веса тела. При введении метформина трансгенным мышам отмечено небольшое увеличение продолжительности эстральных циклов, при этом частота иррегулярных циклов по сравнению с контролем практически не менялась.

При изучении возрастной динамики температуры тела мышей контрольной группы оказалось, что у животных в возрасте 7 месяцев этот показатель был снижен по сравнению с 2-месячными самками. У мышей, получавших метформин, значительных различий по сравнению с контролем не наблюдалось. В опухолях контрольных и получавших метформин мышей исследовали экспрессию мРНК, кодирующей лимфоцит-ассоциированные белки гранзим В и перфорин. Экспрессия мРНК этих цитолитических молекул не была обнаружена в контроле, но была существенно увеличена у мышей, получавших метформин. При сравнении денситометрическим методом экспрессии гена перфорина или гранзима В в материале из опухолей молочной железы у мышей, получавших метформин, исследуемые показатели составили 0.2 ± 0.1 и 0.4 ± 0.3 усл. ед. соответственно.

174

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Рис. 15.6. Влияние фенформина: À — на продолжительность жизни; Á — на развитие спонтанных опухолей у самок мышей S3H/Sn (Dilman, Anisimov, 1980).

Обозначения те же, что и на рис. 15.1.

Цитогенетический анализ показал, что по ряду параметров («единичные мосты» и «множественные мосты») не имеется больших различий в частоте хромосомных аберраций у подопытных и контрольных мышей. В то же время частота аномальных анафаз в клетках костного мозга у животных, полу- чавших метформин, возрастала по сравнению с контролем.

175

Â.Н. Анисимов

Òà á ë è ö à 15.5

Показатели жироуглеводного обмена в сыворотке крови

у трансгенных мышей-самок HER-2/neu различного возраста, получавших и не получавших метформин

П р и м е ч а н и е. Различия параметров с животными 5-месячного возраста внутри группы статисти- чески достоверны (критерий t Стьюдента): a — p < 0.05, b — p < 0.01, c —p < 0.001.

Введение метформина сопровождалось замедлением возрастного увели- чения уровня глюкозы в крови. У 9-месячных подопытных мышей содержание глюкозы в крови было достоверно меньшим, чем в контроле (p < 0.01). Под влиянием препарата отмечено также некоторое уменьшение уровня триглицеридов у животных в возрасте 5 и 9 месяцев. У 5-месячных мышей, получавших метформин, снижалось и содержание суммарных липопротеидов по сравнению с контролем (табл. 15.5). При исследовании уровня гормонов выявлено, что у получающих метформин 9-месячных мышей содержание инсулина в крови было снижено по сравнению с контролем, в то время как различий в концентрации тиреоидных гормонов в крови животных не отмечалось (табл. 15.6).

Под влиянием антидиабетического бигуанида метформина у животных отмечен сдвиг вправо кривой выживаемости (рис. 15.7), средняя продолжительность жизни возросла на 8 % (p < 0.05), а средняя продолжительность жизни 10 % долгоживущих животных увеличилась на 13.1 % (p < 0.05) (табл. 15.7). Расчеты показали, что скорость популяционного старения мышей (константа a в уравнении Гомпертца) под влиянием метформина снизилась в 2.26 раза (p < 0.05).

Ò à á ë è ö à 15.6

Уровень гормонов в сыворотке крови у трансгенных мышей-самок HER-2/neu различного возраста, получавших и не получавших метформин

176

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Рис. 15.7. Влияние метформина: À — на кривые выживаемости, Á — на динамику возникновения спонтанных опухолей у самок мышей HER-2/neu.

Обозначения те же, что и на рис. 15.1.

Динамика выявления аденокарцином молочной железы в контрольной и подопытной группах не различалась до 5-го месяца жизни мышей, тогда как после этого было отмечено отчетливое замедление нарастания частоты возникновения опухолей у животных, получавших метформин (рис. 15.7).

177

Â.Н. Анисимов

Òà á ë è ö à 15.7

Влияние метформина на продолжительность жизни

èразвитие аденокарцином молочной железы

óсамок трансгенных мышей HER-2/neu

П р и м е ч а н и е. Различие с показателем в контроле статистически достоверно: * — p < 0.05; a — константа a в уравнении Гомпертца R = R0(exp)at, ãäå R0 = смертность во время t = 0.

Средний латентный период развития опухолей у подопытных мышей был статистически достоверно увеличен по сравнению с контролем.

Частота развития аденокарцином молочной железы у мышей, несущих ген HER-2/neu, составила 100 % в обеих группах. Не различались существенно между группами количество и множественность новообразований, а также частота метастазирования опухолей молочной железы в легкие. Число мышей, у которых развилось от 4 до 6 опухолей молочной железы, в группе, получавшей метформин, не отличалось от контроля (8.9 и 9.3 %, соответственно), тогда как доля мышей, имевших 9 или 10 опухолей, под влиянием метформина снижалась в 2 раза по сравнению с контролем (с 46.9 до 23.5 %, p < 0.05). Размеры аденокарцином молочной железы при введении препарата были также достоверно меньшими (p < 0.05). Полу- ченные данные свидетельствуют о замедлении под влиянием метформина старения и развития опухолей молочных желез у трансгенных мышей HER-2/neu.

В наших опытах на самках мышей SHR введение метформина в дозе 100 мг/кг с 2-месячного возраста сдвигало вправо кривую выживаемости и не оказывало влияния на развитие спонтанных опухолей (рис. 15.8).

Недавно было показано, что применение метформина (2 мг/мл с питьевой водой) увеличивало на 20.1 % среднюю продолжительность жизни самцов трансгенных мышей с болезнью Хантингтона (хореей) (Ma et al., 2007). При этом авторы не отметили влияния метформина на динамику веса тела

178

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Рис. 15.8. Влияние метформина: À — на кривые выживаемости, Á — на динамику возникновения спонтанных опухолей у самок мышей SHR.

Обозначения те же, что и на рис. 15.1.

В. Н. Анисимов

или уровень глюкозы в крови натощак. Метформин не оказывал такого влияния на самок мышей. Большая доза препарата (5 мг/мл) была неэффективна у самок и у самцов трансгенных мышей.

Имеются данные об антиокислительном действии антидиабетиче- ских бигуанидов, их прямом действии на митохондрии и нейропротекторной активности, позволяющие рекомендовать бигуаниды для профилактики нейродегенеративных заболеваний. Показано, что метформин оказывает влияние на активность тех же генов, экспрессия которых изменяется при ограничении калорийности питания (Spindler et al., 2003; Spindler, 2006). Это прежде всего гены, регулирующие метаболизм ксенобиотиков, клеточ- ный стресс, энергетический обмен, биосинтез, передачу сигналов и цитоскелет.

На моделях рака молочной железы in vitro удалось показать, что противоопухолевый эффект метформина реализуется, по крайней мере частично, путем активации AMP-киназного пути и активации киназы S6 (Zakikhari et al., 2006; Buzzai et al., 2007). В наших опытах изучалось влияние метформина (N,N-диметилбигуанида) в концентрации 2, 5, 10 или 50 мМ (в тече- ние 24 ч) на пролиферацию ряда клеточных линий рака молочной железы человека: MCF-7, MCF-7/713, BT-474 и SKBR-3, различающихся по нали- чию рецепторов к эстрогенам и экспрессии HER-2/neu (Алимова и др., 2007). Применение препарата подавляло пропорционально его концентрации пролиферацию и рост клеточных колоний всех исследованных клеточ- ных линий и не зависело от наличия или отсутствия у них рецепторов к эстрогену и еrbB-2 статуса. Методом проточной цитометрии было показано, что метформин увеличивал продолжительность G1-фазы клеточного цикла

èзначительно сокращал продолжительность S-фазы. Использование метформина угнетало экспрессию Cyclin D1 и E2F1, фосфорилирование mTOR, МАРК и АКТ, что позволяет предполагать его угнетающее влияние на сигналы рецепторов семейства тирозин-кинaз. В низких концентрациях метформин подавлял фосфорилирование еrbB-2, а в концентрациях 10 и 50 мМ торзмозил как экспрессию белков erbB-2, так и АКТ, IRS-1, IRS-2, mTOR и IGF-1R (рис. 15.9). Полученные данные свидетельствуют о том, что антиканцерогенный механизм метформина включает воздействие на циклин D1

èподавление экспрессии erbB-2 и позволяют рассматривать метформин как потенциально важный препарат для лечения и профилактики рака молоч- ной железы.

Применение пиколината хрома, который увеличивает чувствительность тканей, прежде всего гипоталамуса, к инсулину, существенно увеличивало продолжительность жизни крыс и препятствовало развитию возрастной патологии (McCarty, 1994).

Самкам мышей линии NMRI, начиная с 3-месячного возраста, и самкам трансгенных мышей HER-2/neu, начиная с 2-месячного возраста и до конца их жизни, 5 дней в неделю вводили с питьевой водой новый антидиабетиче- ский препарат диабенол (9-диэтиламиноэтил-2,3-дигидроимидазо(1/2a)бен- зимидазол дигидрохлорид) в концентрации 0.1 мг/мл (10 мг/кг) (Popovich

180