Добавил:

Sekretar kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Ростовский Государственный Медицинский Университет

Предмет:

Медицина общая

Файл:

Успехи геронтологии 2011 №01. Том 24

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.03.2024

Размер:

8.88 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

субкультуры-10 при их длительном куль-

ǙǢǟ ȠȞȗ Ƞȟȡ Ȟȟ

тивировании.

В то же время, в клетках субкульту-

ры-20 содержание ДНК увеличивалось с

10-го по 50-й пассаж практически линей-

но. Еще с большей скоростью содержа-

ние ДНК увеличивалось в клетках суб-

культуры-30 (см. рис. 4).

Если выразить скорость увеличения

плоидности в разных субкультурах через

величину тангенса угла наклона кривой

содержания ДНК в процессе пассиро-

вания, то для субкультуры-10 он равен

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

0,14, для субкультуры-20 — 0,17, а для

субкультуры-30 — 1,12, то есть почти в

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

10 раз больше, чем в субкультуре-10.

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

Совершенно иной характер дина-

Рис. 4. Содержание ДНК в клетках субкультур-10,

мики содержания ДНК наблюдали в

субкультуре-40 на протяжении 30 пас-

-20, -30, -40 микроводорослей D. viridis

в процессе длительного пассирования

сажей, которые осуществляли также на

протяжении двух лет (см. рис. 4). Так,

уже к 10-му пассажу в субкультуре-40

раза выше по сравнению с субкультурами-10 и -20

количество полиплоидных клеток было в 2–3 раза

(см. рис. 5).

больше, чем в остальных субкультурах, и к 15-му

Содержание

ТГ в клетках субкультуры-40

пассажу наблюдали новый скачок в увеличении ко-

линейно увеличивалось с 10-го по 20-й пассаж,

личества ДНК в клетках этой субкультуры, после

а к 30-му пассажу оно уменьшалось в несколько

чего оно резко уменьшалось и вновь увеличивалось

раз по сравнению с 20-м пассажем (см. рис. 5).

(см. рис. 4). Такой характер изменения количества

Необходимо

отметить,

что

наибольшее количе-

ДНК может указывать на высокую степень гете-

ство ТГ выявлялось в клетках субкультуры-40,

рогенности клеточного состава по этому показате-

(2,1 мкг/млн клеток) на 20-м пассаже. Для суб-

лю и на нестабильность поведения культуры, что,

культуры-40 выявлялась корреляция

между

со-

вероятно, связано с наличием разных типов клеток

держанием ДНК в их клетках и содержанием ТГ

в субкультуре-40.

(см. рис. 4, 5). Можно полагать, что после 20-го

Было обнаружено, что в клет-

ǧȤȜȔȪȜȟȗȟȜȪșȤȜȘȯ ȠȞȗ Ƞȟȡ Ȟȟ

ках субкультуры-10 содержание

ТГ оставалось на постоянном уров-

не, по крайней мере до 30-го пас-

сажа. При этом оно было самым

низким по сравнению с другими

субкультурами (рис. 5).

Содержание ТГ в клетках суб-

культуры-20 практически не из-

менялось с 10-го до 30-го, однако

в дальнейшем к 50-му пассажу

оно достоверно увеличивалось (см.

рис. 5).

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

В клетках субкультуры-30 со-

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

держание ТГ оставалось на одном

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

уровне с 10-го до 43-го пассажа.

Однако в клетках этой субкуль-

Рис. 5. Содержание триацилглицеридов в клетках субкультур-10,

туры содержание ТГ было в три

-20, -30 и -40 в процессе длительного культивирования

А. И. Божков, М. К. Ковалёва, Н. Г. Мензянова

ǟȔȤȢȦȜȡ ȠȞȗ Ƞȟȡ Ȟȟ

Еще более выраженным было уве-

личение β-каротина в клетках субкуль-

тур-30 и -40 (см. рис. 6). Необходимо

отметить,

что

наибольшее

количество

β-каротина в клетках субкультуры-30

было на 34-м пассаже (3,27 мкг/млн

клеток),

однако в процессе дальней-

шего культивирования

его

количество

уменьшалось.

Подобное

уменьшение

β-каротина в процессе пассирования на-

блюдали и в клетках субкультуры-40.

Можно полагать, что

такая динамика

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

содержания β-каротина свидетельствует

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

о смене клеточных популяций в процессе

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

длительного культивирования. В пользу

Рис. 6. Содержание β-каротина в клетках субкультур-10,

этого свидетельствует и динамика коли-

чества ДНК и ТГ в клетках субкульту-

-20, -30 и -40 в процессе длительного культивирования

ры-40.

Показано, что в процессе старения

ассажа у субкультуры-40 происходит смена плоид-

увеличивается

содержание

карбонили-

рованных белков и других продуктов свободно-

ности клеток либо гибели части клеток.

радикальных процессов [11]. В следующей серии

Содержание β-каротина в клетках субкульту-

экспериментов определяли содержание карбони-

ры-10 оставалось неизменным до 50-го пассажа,

лированных белков в клетках разных субкультур.

однако в дальнейшем к 77-му пассажу его содер-

Было обнаружено, что субкультур-10, -20 и -30

жание достоверно увеличивалось (рис. 6). Это мо-

не различались между собой по этому показате-

жет свидетельствовать о том, что при длительном

лю. В то же время, количество карбонилированных

пассировании даже в субкультуре-10 изменяется

белков в субкультуре-40 было в 2 раза больше по

обмен каротиноидов, как и в стареющей культуре,

сравнению с другими субкультурами (рис. 7).

хотя эти значения в несколько раз были меньше,

Следовательно,

клетках

субкультуры-40

чем в субкультурой-30 и-40.

	Клетки субкультуры-20 содержали несколько	происходят необратимые изменения молекул бел-
		ков. Интенсивность пересадки культур позволяет
	большее количество каротиноидов по сравнению с
		устранить эти эпигенетические изменения в белках
	субкультурой-10, и их количество увеличивалось в
		клеток Dunaliella viridis.
	процессе пассирования быстрее (см. рис. 6).

ǖșȟȢȞ ȡȠȢȟȰ Ƞȗ

ǦȧȕȞȧȟȰȦȧȤȔ

Рис. 7. Содержание карбонилированных белков в клетках субкультур-10, -20, -30 и -40

Гетерогенность популяционного роста разных субкультур Dunaliella viridis как интегральный показатель временных характеристик метаболизма

Известно, что клеточная культура представлена асинхронно делящимися клетками, характер функциональных характеристик которой зависит от большого количества факторов. Одной из наиболее интересных популяционных характеристик исследуемых субкультур оказалась степень вариабельности количества клеток на 10-й, 20-й, 30-й и 40-й дни культивирования. Необходимо отметить, что вариабельность в количестве образующихся клеток выявили как в аналитических экспериментах, так и при независимых пассажах.

Соблюдение достаточно строгих условий ведения культур не устраняло высокую вариабельность в количестве клеток, образующихся в одних и тех же

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

условиях культивирования. Так, в суб- культуре-20 в 13-м пассаже в одном аналитическом повторе было 12 млн кл/мл, а во втором — 5–7 млн кл/ мл. Такие варианты больших различий

вколичестве клеток были характерны для всех субкультур (рис. 8) и не являются экспериментальной ошибкой.

Полученные результаты позволяют полагать, что каждая колба с культурой, несмотря на одинаковые условия культивирования, формирует «уникальную» популяцию, которая отличается по пролиферативной активности и метаболическим характеристикам. Или, другими словами, имеет место некая дискретность в пролиферативной активности и, вероятно,

вдругих метаболических характеристиках. Такая дискретность проявлялась в разных субкультурах и в разных пассажах.

Характер поведения субкультур по пролиферативной активности может быть сравним с особенностями поведения странных аттракторов. Как известно, странный аттрактор — геометрическая структура, которая характеризует поведение системы в фазовом пространстве за длительный период времени и отражает непериодическую вариабельность функционирования системы [2, 37].

Как правило, форма странного аттрактора представлена «ядром» и «облаком», которое формируется вокруг «ядра» (рис. 9). Чем большую площадь занимает «облако», тем выше функциональная вариабельность исследуемого показателя.

Странный аттрактор для субкуль- туры-10, которая прошла более 70 пассажей, имел выраженное «ядро» и мало выраженное «облако». Это может указывать на то, что пролиферативная активность этой субкультуры достаточно однородна и в ней проявляется небольшая степень флуктуаций по исследуемому показателю (см. рис. 9, а). Субкультура-20 имела выраженное «облако» и сохраняла «ядро» аттрактора (см. рис. 9, б).

Ǧ Ƞȟȡ Ȟȟ Ƞȟ

аǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

ǦȠȟȡ Ȟȟ Ƞȟ

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

ǦȠȟȡ Ȟȟ Ƞȟ

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

20 Ǧ Ƞȟȡ Ȟȟ Ƞȟ

ǢȢȠșȤ ȣȔȥȥȔȚȔ

Рис. 8. Конечная концентрация клеток (С, млн кл/мл)

впоследовательных пассажах субкультур-10 (а), -20 (б), -30 (в), -40 (г) микроводоросли D. viridis. В каждом пассаже было три биологических повтора, значения которых представлены

отдельными столбцами

А. И. Божков, М. К. Ковалёва, Н. Г. Мензянова

Ǧ Ƞȟȡ Ȟȟ Ƞȟ

Рис. 9. Странные аттракторы, построенные на временных рядах конечной концентрации клеток субкультур-10 (а), -20 (б), -30 (в), -40 (г) методом карт временной задержки с помощью программы Matlab 6

Субкультура-30 имела наибольшую площадь «об-	В процессе накопительного культивирования
лака» странного аттрактора и у него практиче-	D. viridis к 40-м суткам роста, то есть при дости-
ски отсутствовало «ядро». Это может указывать	жении стационарной фазы роста, в клетках увели-
на высокую степень гетерогенности культуры по	чивалось содержание ДНК в два раза, содержание
пролиферативной активности (см. рис. 9, в). Для	ТГ — почти в три раза, β-каротина — в два раза,
субкультуры-40 было характерно отсутствие выра-	а также количество белка и доля карбонилирован-
женного «ядра», при этом и «облако» занимало го-	ных белков, и уменьшалось содержание РНК по
раздо меньшую площадь по сравнению с субкуль-	сравнению с клетками, находящимися в экспо-
турой-30 (см. рис. 9, г), что может указывать на	ненциальной фазе роста. Можно утверждать, что
переход культуры к стадии гибели и уменьшением	к 40-м суткам роста культуры формируется воз-
степени гетерогенности клеточной культуры.	растзависимый эпигенотип, который отличался от
Следовательно, наименьшая вариабельность	эпигенотипа клеток, находящихся на других фазах
в пролиферативной активности в процессе дли-	роста культуры (см. рис. 4).
тельного пассирования проявлялась в субкультуре	В том случае, если культуру пересаживали в се-
-10, она постепенно увеличивалась в ряду субкуль-	редине логарифмической стадии роста каждые 10
тур-20 и -30 и вновь уменьшалась в субкульту-	дней (субкультура-10), то такая культура сохраня-
ре-40, однако «судьбы» субкультур-10 и -40 были	ла эпигенотип, характерный для «молодых» клеток
различными.	на протяжении не менее 700 дней. Эти результаты

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

позволяют дать утвердительный ответ на поставленный вопрос о возможности «отмены» процесса старения при оптимальных условиях культивирования, которые обеспечиваются постоянным удалением экзометаболитов, продуктов жизнедеятельности и внесением питательных веществ.

Однако в том случае, если культура Dunaliella viridis в своем развитии доходила до начала стационарной фазы роста (субкультура-20), то в процессе длительного пассирования в ней постепенно формировался эпигенотип стареющей культуры, то есть к 60-му пассажу в клетках такой субкультуры увеличивалось содержание ДНК, ТГ, β-каротина и др. Еще более быстрое формирование возрастзависимого эпигенотипа происходило в клетках суб- культуры-30 в процессе длительного пассирования, то есть имело место репликативное старение.

Необходимо отметить, что имеет место связь между интервалами смены культуральной среды и скоростью формирования возрастзависимого эпигенотипа. Чем чаще осуществляли смену среды, тем дольше формировался возрастзависимый эпигенотип, что наглядно было показано на субкуль- турах-10, -20 и -30. Это можно объяснить двумя факторами. Во-первых, смена культуральной среды обеспечивает удаление экзометаболитов, которые могут проявлять цитотоксические эффекты, и поддерживает состав питательной веществ на высоком уровне. Во-вторых, частая пересадка культур (которая в наибольшей степени имела место в субкультуре-10) создает их регулярное стрессовое состояние. Известно, что любой перевод культуры на свежую среду приводит к изменению метаболизма этих клеток, что проявляется в наличии лагпериода. В это время у них изменена активность пролиферации [9], возможно изменение активности белоксинтезирующего аппарата [34] и других систем метаболизма.

Существует достаточно большое количество экспериментальных работ, указывающих на то, что так называемый «мягкий» стресс увеличивает продолжительность жизни [8]. Подобный стресс испытывают и животные, находящиеся на калорийно ограниченной диете, которая увеличивает продолжительность жизни [3].

Рассматривая молекулярно-генетические проявления стресс-реакции, необходимо отметить, что стресс выступает как фактор, индуцирующий альтернативные пути метаболизма. Результаты настоящей работы позволяют полагать, что выбор альтернативных метаболических путей на смену

среды зависит от времени нахождения клеток в тех или иных условиях.

Следовательно, скорость формирования возрастзависимого эпигенотипа зависит от частоты смены культуральной среды. Смена культуральной среды на середине логарифмической стадии роста культуры позволяет устранить формирование этих эпигенетических изменений, тогда как пересадка на более поздних стадиях развития не устраняет эти возрастзависимые изменения, так как за это время формируется адаптивный эпигенотип, который характеризуется необратимым состоянием.

Такое поведение культуры клеток Dunaliella viridis можно объяснить накоплением в процессе непрерывного культивирования или каких-то компонентов, веществ, или же информации. И в этом отношении можно утверждать, что на определенных стадиях биогенеза в клетках запускаются необратимые процессы формирования возрастзависимого эпигенотипа. К таким необратимым возрастзависимым изменениям можно отнести и процесс карбонилирования белков, который был значительно увеличен, начиная с 40-го дня непрерывного культивирования. На это указывают и другие авторы. Так, в культуре Saccharomyces cerevisiae с увеличением хронологического возраста увеличивалось содержание карбонилированных белков [35], увеличивалось образование супероксида, уменьшалось содержание тиолов и альдегидов, которые и индуцировали образование карбонилированных белков [33]. Необходимо отметить, что подобные необратимые изменения не выявлялись в субкультурах-10, -20 и -30, и только на поздних стадиях стационарной фазы обнаруживались эти изменения.

Подобные эпигенетические изменения являются общебиологическими и проявляются на разных клеточных моделях животных и растительных объектах. Так, было показано, что в клетках других видов микроводорослей, находящихся в стационарной фазе роста, увеличивалось содержание общих липидов [18, 23, 40], изменялся их жирнокислотный состав [29]. В стационарных культурах фибробластов выявлены «возрастные» изменения на уровне деметилирования ДНК, спонтанных сестринских хроматидных обменах, уменьшение способности клеток к колониеобразованию [27]. В культуре фибробластов, находящихся в стационарной фазе роста, наблюдали уменьшение содержания белка и увеличение содержания ТГ [28].

А. И. Божков, М. К. Ковалёва, Н. Г. Мензянова

Увеличение содержания липидов в культуре клеток может быть связано или с увеличением скорости их синтеза, или же с уменьшением скорости их утилизации. Такие изменения в количестве и качестве липидного состава клеток могут сопровождаться (или приводить) кооперативными изменениями других метаболических систем, в частности белоксинтезирующей [39], увеличением плоидности клеток [1] и других показателей. Эти изменения могут рассматриваться как следствие изменения характеристик среды культивирования, которые, в свою очередь, индуцируют формирование нового эпигенотипа или же временную реализацию генетической программы. Однако независимо от причины подобных изменений имеет место формирование «возрастзависимого» эпигенотипа, которое можно интерпретировать как хронологическое старение.

Необходимо отметить, что длительные пересадки субкультуры-40 проявляли сильно выраженную гетерогенность по содержанию ДНК, ТГ, количеству клеток в культуре, о чем свидетельствует форма странных аттракторов. Выраженная гетерогенность исследуемых показателей суб- культуры-40 свидетельствует о структурно-функ- циональной неустойчивости клеток культуры, сопровождающейся, вероятно, формированием метаболически необратимой эпигенетической памяти, приводящей к увеличению вероятности гибели клеточных культур.

Литература

1.Байдюк Е. В., Сакута Г. А. Динамика плоидности ядер

гепатоцитов взрослых крыс в культуре // Цитология. 2005.

Т. 47. № 9. С. 792.

2.Белых В. Н. Элементарное введение в качественную теорию и теорию бифуркаций динамических систем // Сорос.

образов. журн. 1997. № 1. С. 115–121.

3.Божков А. И. Низкокалорийная диета как модель увеличения продолжительности жизни и исследование механизмов старения // Успехи геронтол. 2001. № 8. С. 89–99.

4.Божков А. И., Комаристая В. П. Липидно-каротиноид-

ный обмен в клетках Dunaliella viridis Teod. при различных условиях культивирования // Альгология. 2003. Т. 13. № 2.

С. 137–147.

5.Божков А. И., Мензянова Н. Г. Влияние этилового спирта на метаболизм водорослей. Метаболизм нуклеиновых кислот и белка в клетках Dunaliella viridis Teod. // Альгология.

2002. Т. 12. № 3. С. 300–308.

6.Божков А. И., Длубовская В. Л., Малеев В. А., Мешай

кина Н. И. Неопределенность функционирования биологиче-

ских систем и старение // Проблемы старения и долголетия. 2008. Т. 17. № 4. С. 413–420.

7.Божков А. И., Длубовская В. Л., Дмитриев Ю. В. и др.

Возможная роль «метаболической памяти» в формировании

ответной реакции на стресс-факторы у молодых и взрослых

организмов // Успехи геронтол. 2009. Т. 22. № 2. С. 259–268.

8.Вайсман Н. Я., Голубовский М. Д. Генетические и эпи-

генетические эффекты мутаций lgl-онкocупрессора на продолжительность жизни в условиях температурного стресса // Изв. РАН (Сер. Биология). 2009. № 1. С. 27–35.

9.Варфоломеев С. Д., Калюжный С. В. Биотехнология:

Кинетические основы микробиологических процессов. М.:

Высш. шк., 1990.

10.Грибанов Г. А., Сергеев С. А. Экспресс-микроанализ

общих липидов сыворотки крови и их фракций // Вопр. мед.

химии. 1975. Т. 26. С. 652–655.

11.Давыдов В. В., Божков А. И. Метаболизм эндогенных

альдегидов: участие в реализации повреждающего действия

оксидативного стресса и его возрастные аспекты // Биомед.

химия. 2003. Т. 49. № 4. С. 374–387.

12.Дубинина Е. Е., Бурмистров С. О., Ходов Д. А., Поро-

тов И. С. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека. Методы ее определения // Вопр. мед. химии.

1995. Т. 41. № 1. С. 24–26.

13.Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990.

14.Масюк Н. П. Морфология, систематика, экология, географическое распространение рода Dunaliella Teod. и перспективы его практического использования. Киев: Наук. дум-

ка, 1973.

15.Халявкин А. В., Яшин А. И. Сигнальная (недеструктивная) роль среды в возникновении старения // Успехи герон-

тол. 2008. Т. 21. № 3. С. 501–502.

16.Хохлов А. Н. Цитогеронтология в начале третьего тысячелетия: от «коррелятивных» к «сущностным» моделям //

Онтогенез. 2003. Т. 34. № 5. С. 382–389.

17.Bozhkov A. I., Menzyanova N. G. Age dependence of lipid metabolism and β-carotene content in cells of Dunaliella viridis Teod. // Hydrobiol. J. 1997. Vol. 33. № 6. Р. 132–138.

18.Bozhkov A. I., Menzyanova N. G. Calorie restricted diet induce alternative pathways of lipid metabolism for support of proliferative processes in regenerating liver // Adv. Geront. 2009.

Vol. 22. № 3. P. 442–449.

19.Carrel A. Artiﬁcial activation of the growth in vitro of connective tissue // J. exp. Med. 1912. Vol. 17. № 1. P. 14–19.

20.Chen Q., Ding Q., Keller J. N. The stationary phase model of aging in yeast for the study of oxidative stress and age-related neurodegeneration // Biogerontology. 2005. Vol. 6. № 1. Р. 1–13.

21.Chen Q., Thorpe J., Ding Q. et al. Proteasome synthesis and assembly are required for survival during stationary phase //

Free Radic. Biol. Med. 2004. Vol. 37. № 6. Р. 859–868.

22.Davidov V. V., Dobaeva N. M., Bozhkov A. I. Possible role alteration of aldehyde’s scavenger enzymes during aging // Exp.

Geront. 2004. Vol. 39. № 1. P. 11–16.

23.Fidalgo J. P., Cid A., Torres E. et al. Effects of nitrogen source and growth phase on proximate biochemical composition, lipid classes and fatty acid proﬁle of the marine microalga Isochrysis galbana // Aquaculture. 1998. Vol. . P. 105–116.

24.Hayﬂick L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains // Exp. Cell Res. 1965. Vol. 37. № 3. P. 614–636.

25.Hayﬂick L. The future of aging // Nature. 2000. Vol. 408.

№6809. Р. 267–269.

26.Jang da H., Oh J. E., Kang H. K. et al. Spontaneous tumorigenicity of primary human oral keratinocytes with human papillomavirus negativity and impaired apoptosis // Int. J. Oncol. 2010. Vol. 36. № 6. Р. 1491–1501.

27.Khokhlov A. N., Chirkova E. Iu., Gorin A. I. Strengthening of the DNA-protein complex during the stationary aging of cultured cells // Bull. Exp. Biol. Med. 1986. Vol. 101. № 4. Р. 416–418.

28.Kulas H. P., Anderer F. A. Differences in the lipid distribution in subcellular fractions of mouse ﬁbroblasts derived from logarithmic and stationary growth // Z. Naturforsch. C. 1976. Vol. 31.

№3–4. Р. 179–185.

29.Liang Ying, Mai Kangsen. Effect of growth phase on the fatty acid compositions of four species of marine diatoms // J. Ocean

University China (Engl. Ed.). 2005. Vol. 157–162.

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

30.Lowry O. B., Rosebrough N. J., Farr A. L., Randall B. J.

Protein measurement with Folin phenol reagent // Biol. chem. 1957. Vol. 193. P. 265–273.

31.Maskell D. L., Kennedy A. I., Hodgson J. A., Smart K. A.

Chronological and replicative lifespan of polyploid Saccharomyces cerevisiae (syn. S. pastorianus) // FEMS Yeast Res. 2003. Vol. 3.

№2. Р. 201–209.

32.Olovnikov А. М. The redusome hypothesis of aging and the control of biological time during individual development // Biochemistry (Moscow). 2003. Vol. 68. №. 1. Р. 2–33.

33.Owsiak A., Bartosz G., Bilinski T. Oxidative stress during aging of the yeast in a stationary culture and its attenuation by antioxidants // Cell Biol. Int. 2010. Vol. 34. № 7. Р. 731–736.

34.Ravelojaona V., Robert L., Robert A. M. Effect of cellular aging on collagen biosynthesis: II. Collagen synthesis and deposition by a human skin ﬁbroblast strain over 25 passages // Arch.

Geront. Geriat. 2008. Vol. 47. № 3. Р. 368–376.

35.Reverter-Branchat G., Cabiscol E., Tamarit J., Ros J.

Oxidative damage to speciﬁc proteins in replicative and chrono-

logical-aged Saccharomyces cerevisiae: common targets and prevention by calorie restriction // J. biol. Chem. 2004. Vol. 279. № 30. Р. 31983–31989.

36.Sacket S. J., Chung H. Y., Okajima F., Im D. S. Increase in sphingolipid catabolic enzyme activity during aging // Acta

Pharmacol. Sin. 2009. Vol. 30. № 10. Р. 1454–1461.

37.Seely A. J., Macklem P. T. Complex systems and the technology of variability analysis // Crit. Care. 2004. Vol. 8. № 6. Р. 367–384.

38.Skulachev V. P. The programmed death phenomena, aging, and the Samurai law of biology // Exp. Geront. 2001. Vol. 36.

№7. Р. 995–1024.

39.Stanners C. P., Adams M. E., Harkins J. L., Pollard J. W.

Transformed cells have lost control of ribosome number through their growth cycle // J. cell Physiol. 1979. Vol. 100. №1. Р. 127–138.

40.Zhukova N. V., Aizdaicher N. A. Lipid and fatty acid composition during vegetative and resting stages of the marine diatom

Chaetoceros salsugineus // Bot. Mar. 2001. Vol. 44. P. 287–293.

Adv. geront. 2011. Vol. 24. № 1. P. 26–37

A. I. Bozhkov, M. K. Kovaleva, N. G. Menzyanova

IS IT POSSIBLE TO «CANCEL» AGING PROCESS OF CELL CULTURES UNDER OPTIMAL

CONDITIONS FOR CULTIVATION?

V. N. Karazin Kharkov National University, Research Institute of Biology, 4 pl. Svobody, Kharkov 61077, Ukraine; e-mail: bozhkov@univer.kharkov.ua

The characteristics of the cells epigenotypes Dunaliella viridis Teod. in the process of chronological and replicative aging were investigated. By 40th day of accumulative cultivation (which coincided with the stationary growth phase) DNA content in the cells of Dunaliella viridis increased 2 times, triacylglycerides 3 times, β-carotene and carbonyl proteins 2 times, RNA content decreased in comparison with cells in exponential growth phase, i. e., the 40th day of growth of culture forms the age-related epigenotype. 4 received subcultures were being transplanted during 2 years in mid-logarithmic growth phase (subculture-10), early stationary phase of growth (subculture-20), in the mid-stationary growth phase (subculture-30), and late stationary growth phase (subculture-40). It is shown that epigenotype of subculture-10 remained unchanged over 2 years of cultivation, i. e., it does not manifest replicative aging. At the same time, the subculture-20, although long enough (at least 40 passages), maintained epigenotype characteristic of young cultures, and showed age-related changes. Pronounced agedependent changes of epigenotype in the course of cultivation were identified for subculture-30, and subculture-40 was characterized by unstable epigenotype. Thus, cultivation conditions determine the intensity of replicative aging in Dunaliella viridis.

Key words: epigenotype, aging, cultivation, subculture Dunaliella viridis Teod.

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

© Коллектив авторов, 2011	Успехи геронтол. 2011. Т. 24. № 1. С. 38–42
УДК 611.813.53:611.438:612.67

Н. С. Линькова, В. О. Полякова, И. М. Кветной, А. В. Трофимов, Н. Н. Севостьянова

ОСОБЕННОСТИ ЭПИФИЗАРНО-ТИМИЧЕСКИХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ ПРИ СТАРЕНИИ

Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, 197110 Санкт-Петербург, пр. Динамо, 3; e-mail: ibg@medport.ru

Вобзоре рассматривается взаимное влияние тимуса

иэпифиза при их инволюции, связанной со старением. Воедино собраны данные немногочисленных исследований воздействия пептидов тимуса на пинеальную железу и пептидов эпифиза на тимус. Анализ различных работ в этой области позволил предположить, что пептиды эпифиза (Эпиталамин, Эпиталон) оказывают более сильное геропротекторное действие на тимус в сравнении с эффектом пептидов тимуса (Тималин, Тимоген) на пинеальную железу. В основе восстановления функций тимуса при его возрастной инволюции под действием Эпиталамина и Эпиталона лежат иммуноэндокринные механизмы, реализуемые на уровне активации транскрипции различных белков.

Ключевые слова: Эпиталон, Эпиталамин, тимус, эпифиз, старение

Внастоящее время демографическая ситуация

вРоссии изменяется в сторону увеличения численности пожилых людей. Так, во второй половине XX в. число пожилых людей удвоилось, а, по прогнозам социологов, к 2025 г. лица старше 60 лет будут составлять более 25 % населения [10, 12]. В связи с этим проблема продления жизни и улучшения ее качества у людей пожилого и старческого возраста, несомненно, является актуальной.

Несмотря на большое количество данных, полученных при исследовании механизмов старения, единой концепции возрастной инволюции организма не существует. Однако не оставляет сомнений тот факт, что большинство ассоциированных со старением патологических изменений в организме связано со снижением функции иммунной и эндокринной систем. В связи с этим, особое место отводится результатам, свидетельствующим об инволютивных процессах, возникающих в течение жизни в тимусе и эпифизе. Возрастные изменения тимуса играют ключевую роль в ослаблении системы клеточного и гуморального иммунитета у лиц пожилого и старческого возраста, а инволюция тимуса сопровождается выраженными морфологическими изменениями клеток микроокружения и недостаточным синтезом сигнальных молекул, регулирующих функциональную активность органов

иммунной системы и созревание Т-лимфоцитов [11]. При старении организма также наблюдаются морфологические и выраженные функциональные изменения эпифиза, особую роль среди которых играет ночное снижение секреции основного гормона пинеальной железы — мелатонина. Многочисленные исследования функций мелатонина показали, что данный гормон синхронизирует биологические ритмы организма, что неразрывно связано с продолжительностью жизни, при снижении мелатонинобразующей функции эпифиза возрастает частота развития онкологических, нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, иммунных

иэндокринных заболеваний [4, 5, 9].

Врамках теории единых нейроиммуноэндокринных взаимодействий организма при поддержании гомеостаза было показано, что между тимусом и эпифизом существует функциональная связь. Было установлено, что у мышей после эпифизэктомии уменьшается масса и клеточность тимуса, нарушается его секреторная функция [21, 22]. При фармакологической блокаде пинеальной железы в крови мышей снижается уровень гормона тимуса тимулина [7]. Имеются также отдельные данные, свидетельствующие и о влиянии тимуса на эпифиз. Показано, что у мышей с удаленным тимусом изменяется ритмичность некоторых иммунных показателей синтеза глюкокортикоидов корой надпочечников [6, 22], структурой, тесно связанной с эпифизом.

Нейроиммуноэндокринные взаимодействия тимуса и пинеальной железы, а также ключевое значение инволюции данных органов при старении позволили И. М. Кветному и В. О. Поляковой (2009) выдвинуть гипотезу об изменении функционального взаимодействия тимуса и эпифиза при старении и возможности сохранения высокой функциональной активности обоих органов при минимальных инволютивных изменениях одного из них [11].

УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ • 2011 • Т. 24 • № 1

Еще в начале 70-х гг. прошлого века было установлено, что для восстановления инволютивных изменений центрального органа иммунной системы — тимуса и эндокринной железы — эпифиза успешно используются экстракты из этих органов и синтезированные на их основе пептиды [13–16, 18, 19]. В. Г. Морозов и В. Х. Хавинсон (1981) предположили, что выделенные ими экстракты тимуса и эпифиза содержат биологические активные пептиды — цитомедины, оказывающие геропротекторное действие преимущественно на тот орган, из которого они были получены [8]. Цитомедин, выделенный из эпиталамической области мозга, включающей эпифиз, был назван эпиталамин, а комплекс пептидов, полученных из тимуса, — тималин. Многолетний опыт исследования показал, что лекарственные препараты «Эпиталамин» и «Тималин» увеличивают среднюю продолжительность жизни животных до 25–30 % по сравнению с контрольными группами [13–16, 18, 19]. Полученный эффект связывают с онкостатическим, иммуномодулирующим и антиоксидантным действием цитомединов тимуса и пинеальной железы.

Дальнейшее исследование биологически активных веществ на основе эпиталамина и тималина связано с развитием концепции процессинговой регуляции пептидов. Эта теория основана на том, что в регуляции функций организма участвуют не полипептиды, а их короткие фрагменты, отщепляемые пептидазами в соответствии с потребностями организма [1, 14, 18]. На основании аминокислотного анализа цитомединов тимуса и пинеальной железы были, соответственно, синтезированы короткие пептиды тимоген (Glu–Trp), вилон (Lys–Glu) и эпиталон (Ala–Glu–Asp–Gly). Сравнительное изучение геропротекторных, онкостатических, противовоспалительных, антиоксидантных эффектов синтетических пептидов и цитомединов, на основе которых они были синтезированы, показало, что низкомолекулярные пептиды обладают более высокой биологической активностью в меньших дозах, проявляют более выраженную тканеспецифичность, не обладают видоспецифичностью и иммуногенностью [13, 15].

Как было показано в многочисленных исследованиях, цитомедины тимуса и эпифиза и синтезированные на их основе короткие пептиды проявляют наибольшее влияние в одноименном органе [13, 15, 17]. Однако гипотеза о тесном функциональном взаимодействии тимуса и пинеальной железы, которое может быть нарушено при старении

организма, дает возможность предположить, что геропротекторный эффект Тималина и синтетических пептидов тимуса может проявляться при их воздействии на пинеальную железу, и наоборот — Эпиталамин и Эпиталон способны проявить активность в отношении тимуса. Хотя в настоящее время вопрос о взаимном влиянии синтетических пептидов и цитомединов тимуса и пинеальной железы остается мало изученным, существуют некоторые данные в подтверждение указанной гипотезы.

Например, по данным И. Ф. Лабунец (2007), введение Тималина взрослым мышам способствовало повышению у них мелатонинобразующей функции эпифиза [7]. Через 20 мин после введения Тималина концентрация мелатонина в крови животных снижалась, в период с 3 до 24 ч после введения препарата концентрация мелатонина возрастала, а затем вновь уменьшалась. Ослабление мелатонинобразующей функции эпифиза через сутки после введения автор связывает с ограничением сверхмерного синтеза пинеального мелатонина, так как ранее было показано, что при увеличении концентрации этого гормона в крови его эффекты могут меняться на противоположные и способствовать канцерогенезу [2]. При введении Тималина старым животным мелатонинобразующая функция эпифиза достоверно не изменялась, что, вероятно, свидетельствует о развитии возрастных инволютивных изменений в пинеальной железе и частичной утрате ее способности к нейроиммуноэндокринным взаимодействиям с тимусом. Однако при введении Мелатонина или трансплантации эпифиза у старых животных было отмечено восстановление структуры и функций тимуса [3]. Например, у старых крыс со сниженной секрецией мелатонина выявлялось подавление пролиферативной активности лимфоцитов тимуса и скорости синтеза ДНК. При введении им Мелатонина эти показатели приближались к норме [20]. В ответ на введение Мелатонина повышался гуморальный иммунный ответ, восстанавливалась структура тимуса, усиливалась продукция интерлейкина-2 и γ-интерферона [26]. Приведенные данные показывают, что при старении организма биологически активные вещества эпифиза в большей мере способны восстанавливать функции тимуса, чем наоборот.

1. При оценке регуляции процесса старения тимуса в культуре клеток под действием эпиталона были получены следующие результаты. Было показано, что Эпиталон подавляет экспрессию маркеров активации CD54, CD69 и HLA-DR

Н. С. Линькова и др.

эпителиальных клеток тимуса. Однако Эпиталон	в течение 10–15 дней онкологическим больным с
стимулировал продукцию тимусных эпителиальных	лейко- и лимфоцитопенией при подготовке к хи-
клеток (ТЭК) интерлейкинов-1β и -7. При дей-	миотерапии наблюдали достоверное повышение
ствии Эпиталона на пролиферацию эпителиальных	числа лейкоцитов и Т-лимфоцитов, в особенности
клеток тимуса 7-го пассажа в концентрации 20 и	Т-хелперов. Аналогичный эффект был получен
200 нг/мл была отмечена тенденция к увеличению	у данной группы больных при приеме Тималина
этого показателя. Эпиталон также способствовал	по такой же схеме, но в большей дозе — 20 мг.
снижению экспрессии белков ядрышковых органи-	Эпиталамин и Тималин в дозе 10–20 мг при при-
заторов в ТЭК в среднем на 10 % [3]. Полученные	менении в течение 5–10 дней также оказались эф-
результаты свидетельствуют о подавлении функ-	фективными при восстановлении иммунного ста-
циональной активности эпителиальных клеток ти-	туса после проведения химио- и лучевой терапии
муса под действием Эпиталона, однако в дальней-	у онкологических больных. Эпиталамин способ-
ших исследованиях было показано, что указанный	ствовал полному восстановлению иммунограммы
тетрапептид способствует активации тимоцитов.	через месяц после проведения химио- и лучевой
Так, Эпиталон усиливал экспрессию на тимоци-	терапии, прием Тималина значительно повышал
тах молекул активации CD54 и HLA-DR, при-	число лейкоцитов, Т- и В-лимфоцитов, хотя эти
чем этот эффект был даже более выражен, чем при	показатели и не достигали нормальных значений.
введении в культуру тимоцитов Вилона. Двоякое	Приведенные данные свидетельствуют, что пре-
действие Эпиталона на ТЭК и тимоциты мож-	парат пинеальной железы «Эпиталамин» оказыва-
но объяснить следующим образом. Вероятно, под	ет даже более выраженное иммуномодулирующее
действием Эпиталона снижается способность ТЭК	действие, чем выделенный из тимуса Тималин.
при контакте с тимоцитами индуцировать их апоп-	Возможно, Эпиталамин не только непосредствен-
тоз, который является одним из механизмов отри-	но влияет на показатели иммунного статуса, но и
цательной селекции тимоцитов.	активирует тимоциты, таким образом еще более
Кроме того, Эпиталон в дозах 20 и 200 нг/мл	усиливая пролиферацию различных субпопуляций
оказывал более выраженное антиапоптотическое	иммунных клеток.
действие на тимоциты по сравнению с Вилоном [3].	Приведенные нами доказательства в пользу
Приведенные данные позволяют предположить,	влияния пептидов эпифиза на иммунную систему,
что синтетический пептид эпифиза Эпиталон спо-	и в частности на ее центральный орган — тимус,
собствует более выраженной активации и пролифе-	свидетельствуют об активации синтеза биологи-
рации тимоцитов по сравнению с пептидом тимуса	чески активных веществ и пролиферативной спо-
Вилоном, что свидетельствует о способности пине-	собности Т-лимфоцитов. Существуют данные,
альной железы частично восстанавливать снижаю-	объясняющие молекулярный механизм усиления
щуюся с возрастом иммунную функцию тимуса.	синтеза веществ, выделяемых лимфоцитами, под
Сравнительное исследование динамики иммун-	действием Эпиталона [13, 15, 17]. В опытах на
ного и эндокринного статуса у женщин 66–94 лет	мышах было изучено действие Эпиталона в до-
при лечении Тималином совместно с Эпиталамином	зах 50 пг/мл, 5; 50 и 100 нг/мл на экспрессию
показало, что сочетанное действие этих препара-	гена IL-2 в лимфоцитах селезенки in vitro. Было
тов оказывает менее выраженный эффект на из-	показано, что Эпиталон стимулирует синтез ма-
учаемые показатели по сравнению с применением	тричной РНК белка IL-2 в лимфоцитах, причем
только Эпиталамина [14, 18, 23, 25]. Вероятно,	выраженность действия зависит от концентра-
полученные данные связаны с тем, что цитомедин	ции и продолжительности применения препарата.
эпифиза влияет не только на эндокринную систему,	Максимальная экспрессия гена IL-2 наблюдалась
но и активирует выработку биологически активных	в течение 5 ч после воздействия Эпиталона в двух
веществ тимуса, которые, в свою очередь, оказы-	наименьших концентрациях, тогда как при увели-
вают иммуномодулирующее действие при сниже-	чении концентрации и временного интервала до
нии иммунного ответа у пожилых людей.	20 ч эффект снижался. Вероятно, механизм ин-
Данное предположение подтверждается ре-	дукции синтеза IL-2 в лимфоцитах под действием
зультатами применения Эпиталамина и Тималина	Эпиталона связан со способностью этого тетрапеп-
для восстановления иммунного статуса у пациентов	тида проникать в цитоплазму лимфоцита и взаимо-
с онкологическими заболеваниями [17]. При на-	действовать с его ядерными структурами. Данное
значении Эпиталамина в дозе 10–20 мг ежедневно	предположение основано на исследованиях с ис-

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина

#
24.03.202410.28 Mб1Убираем_животик_Эффективные_упражнения_Андреева_Е_А.pdf
#
24.03.20242.39 Mб0Успехи геронтологии 2009 №03. Том 22.pdf
#
24.03.20241.89 Mб0Успехи геронтологии 2010 №02. Том 23.pdf
#
24.03.20241.96 Mб0Успехи геронтологии 2010 №03. Том 23.pdf
#
24.03.20241.85 Mб1Успехи геронтологии 2010 №04. Том 23.pdf
#
24.03.20248.88 Mб0Успехи геронтологии 2011 №01. Том 24.pdf
#
24.03.20241.79 Mб1Уход_за_онкологическими_больными_Чернова_О_В_2002.pdf
#
24.03.2024500.46 Кб0Уход_за_пациентами_после_инсульта_1_часть.pdf
#
24.03.2024989.21 Кб0Уход_за_пациентами_после_инсульта_2_часть.pdf
#
24.03.2024771.2 Кб0Уход_за_пациентами_после_инсульта_3_часть.pdf
#
24.03.2024771.07 Кб0Уход_за_пациентами_после_инсульта_4_часть.pdf