Динаміка порушень добових ритмів функціонування щитовидної та статевих залоз при гіпопінеалізмі та шляхи їх відновлення (експериментальне дослідження)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНА УСТАНОВА

"ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЕНДОКРИННОЇ ПАТОЛОГІЇ

ім. В.Я. ДАНИЛЕВСЬКОГО АКАДЕМІЇ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ"

УДК: 612.43/45:612.826.33+612.44+612.616

14.01.14 - ендокринологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ДИНАМІКА ПОРУШЕНЬ ДОБОВИХ РИТМІВ ФУНКЦІОНУВАННЯ ЩИТОВИДНОЇ ТА СТАТЕВИХ ЗАЛОЗ ПРИ ГІПОПІНЕАЛІЗМІ ТА ШЛЯХИ ЇХ ВІДНОВЛЕННЯ (експериментальне дослідження)

СОТНИК НАТАЛІЯ МИКОЛАЇВНА

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державній установі "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України"

Науковий керівник доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Бондаренко Людмила Олександрівна, Державна установа "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України", завідувач лабораторії хроноендокринології

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Гладкова Алла Іванівна, Державна установа "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України", провідний науковий співробітник лабораторії репродуктивної ендокринології

кандидат медичних наук, старший науковий співробітник Турчина Світлана Ігорівна, Державна установа "Інститут охорони здоров'я дітей і підлітків АМН України", старший науковий співробітник ендокринологічного відділення

Захист відбудеться " 20 " листопада 2008 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.564.01 при Державній установі "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського Академії медичних наук України" за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 10.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної установи "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського Академії медичних наук України" (61002, м. Харків, вул. Артема, 10).

Автореферат розісланий " 17 " жовтня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к. мед. н. Т.М. Тихонова

Анотації

Сотник Н.М. "Динаміка порушень добових ритмів функціонування щитовидної та статевих залоз при гіпопінеалізмі та шляхи їх відновлення (експериментальне дослідження)" - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за фахом 14.01.14 - ендокринологія. Державна установа "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського Академії медичних наук України", Харків, 2008.

Дисертацію присвячено дослідженню впливу тривалого гіпопінеалізму на динаміку порушень добових ритмів гормональної активності щитовидної та статевих залоз, а також пошуку шляхів їх відновлення.

Встановлено, що утримування молодих статевозрілих кролів-самців в умовах тривалого (п'ять місяців) цілодобового освітлення перешкоджає формуванню нічного піка мелатоніну, сприяє масовій загибелі функціонуючих пінеалоцитів, що вказує на передчасне старіння пінеальної залози та кваліфікується як гіпопінеалізм.

На тлі гіпопінеалізму виникають фазні зміни функціонування активності щитовидної та статевих залоз - першочергове (протягом першого місяця) посилення тиреоїдної та андрогенної активності з наступним (через два - п'ять місяців) прогресуючим їх гальмуванням, що вказує на розвиток гіпотиреозу та гіпогонадизму. Відновлення природного світлового режиму поліпшує, але не нормалізує виявлені зміни. Додаткове курсове введення мелатоніну як засобу замісної терапії призводить до нормалізації гормональної активності й морфофункціонального стану щитовидної та статевих залоз при гіпопінеалізмі.

Ключові слова: пінеальна залоза, щитовидна залоза, сім'яники, світловий режим, добовий ритм, гіпопінеалізм, мелатонін.

Сотник Н.Н. "Динамика нарушений суточных ритмов функционирования щитовидной и половых желез при гипопинеализме и пути их восстановления (экспериментальное исследование)" - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 14.01.14 - эндокринология. Государственное учреждение "Институт проблем эндокринной патологии им. В.Я. Данилевского Академии медицинских наук Украины", Харьков, 2008.

Диссертация посвящена исследованию влияния длительного гипопинеализма на динамику нарушений суточных ритмов гормональной активности щитовидной и половых желез, а также поиску путей их восстановления. Установлено, что содержание молодых половозрелых кроликов-самцов в условиях длительного (пять месяцев) круглосуточного освещения препятствует формированию у них ночного пика мелатонина, способствует массовой гибели функционирующих пинеалоцитов, что указывает на преждевременное старение пинеальной железы и квалифицируется как гипопинеализм.

Показано, что на фоне гипопинеализма происходят фазные изменения гормональной активности щитовидной железы и тиреотропной функции гипофиза - первоначальное (в течение первого месяца) усиление с последующим (через два - пять месяцев) прогрессирующим угнетением, что указывает на развитие гипотиреоза. При этом во все сроки наблюдения сохраняется суточный ритм концентрации Т 4. Выявленные гормональные изменения тиреоидной активности в отдаленные сроки после начала световой экспозиции происходят на фоне прогрессирующего во времени уменьшения массы щитовидной железы вследствие глубоких патологических изменений гистоструктуры органа. Результаты определения гормональной активности гипофизарно-тиреоидной системы в отдаленные сроки после начала световой экспозиции являются приоритетными; они указывают на развитие гипотиреоза нейроэндокринного генеза, поскольку в его основе лежит прогрессирующее во времени торможение мелатонинобразующей функции эпифиза и тиреотропной функции гипофиза.

Показано, что длительное круглосуточное освещение вызывает также фазные изменения андрогенной активности гонад - первоначальное (в течение первого месяца) усиление тестостеронемии с дальнейшим (через два - пять месяцев) постепенным снижением этого показателя, нивелированием суточного ритма концентрации тестостерона на фоне относительной эстрогенизации мужского организма; эти изменения происходят за счет значительных деструктивных изменений гормонпродуцирующих клеток Лейдига и Сертоли, что приводит к полному прекращению процесса гаметогенеза. мелатонін гіпопінеалізм щитовідний

Полученные данные дают основание характеризовать выявленные изменения как гипогонадизм нейроэндокринного генеза, первопричиной которого является продолжительная хроническая мелатониновая недостаточность. Установлено, что гормональные и структурные изменения, которые указывают на очень глубокие нарушения функциональной активности щитовидной и половых желез у кроликов с гпопинеализмом, индуцированным продолжительной круглосуточной световой экспозицией, не являются необратимыми. Показано, что путем восстановления естественного светового режима возможно улучшить и структуру, и функцию щитовидной железы и семенников, но не нормализовать. Нами выявлена четкая закономерность - чем меньше времени животные находились в условиях круглосуточного освещения и чем больше времени прошло после возвращения их к нормальным условиям жизни, тем больше шансов на улучшение функциональной активности изучаемых желез внутренней секреции.

Дополнительное курсовое введение мелатонина в качестве заместительной терапии на фоне восстановления естественного светового режима приводит к нормализации гормональной активности и морфофункционального состояния щитовидной и половых желез при гипопинеализме. При этом отмечается не только увеличение до контрольных величин показателей концентрации в крови тироксина, трийодтиронина, тестостерона и эстрадиола, нормализация соотношения между ними (коэффициенты Т 3/Т 4 и Т/Е 2), но также восстановление нарушенного суточного ритма изучаемых гормонов.

Результаты исследования следует рассматривать как теоретическое обоснование целесообразности использования препаратов мелатонина при гипотиреозе и гипогонадизме нейроэндокринного генеза.

Ключевые слова: пинеальная железа, щитовидная железа, семенники, световой режим, суточный ритм, гипопинеализм, мелатонин.

Sotnyk N. "The dynamics of disorder of diurnal rhythms of the functioning of thyroid gland and sexual glands at hypopinealism and the ways of their renewal (experimental research)" - Manuscript.

Thesis for a candidate degree of biological science by speciality 14.01.14 - endocrinology. - State Institution "V. J. Danilevsky Institute of Endocrine Pathology Problems Academy of Medical Sciences of Ukraine ", Kharkiv, 2008.

The dissertation is devoted to the examination of the influence of long-term hypopinealism on the dynamics of disorder of diurnal rhythms of hormonal activity of functioning of thyroid gland and sexual glands and the ways of their renovation.

It was determined that the maintenance of young sexually mature males-rabbits in conditions of long (five months) twenty-four-hour illumination impedes the formation of night melatonin peak, assists mass death of functioning pinealocytes, which denotes premature aging of pineal gland and shall be classified as hypopinealism.

Against a background of hypopinealism there are phase changes of the functioning of the thyroid gland and sexual glands -the primary (during the first month) aggravation of thyroid and an androgenic activity with their further (in two-five months) progressive inhibition, which indicates the development of hypothyroidism and hypogonadism.

The renewal of natural light conditions improves essentially, but doesn't normalize the uncovered changes.

Additional course administration of melatonin in the form of replacement therapy leads to normalization of hormone activity and morphofunctional condition of thyroid gland and sexual glands at hypopinealism.

Key words: pineal gland, thyroid gland, testicles, light conditions, diurnal rhythms, hypopinealism, melatonin.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Існування циркадних ритмів функціонування окремих органів і систем, а також цілих організмів є необхідною умовою їх фізіологічного розвитку (Nir I., 1995). Нейроендокринною структурою мозку, яка здатна не тільки сприймати сигнали зовнішнього середовища, але й перетворювати їх у гормональні стимули, доводячи рівень регуляції у відповідність до змін світлового режиму, є пінеальна залоза, яка завдяки гормону мелатоніну здійснює циркадний контроль (Korf H.W., 2003; Arendt J., 2003). Втрата здатності пінеальної залози синтезувати біологічно активні речовини призводить до розвитку гіпопінеалізму. Відомо, що гіпопінеалізм являє собою досить поширене, але найменш вивчене нейроендокринне захворювання, яке розвивається в процесі старіння (віковий гіпопінеалізм) або внаслідок дії різних негативних чинників (стрес, вплив радіації, хронічні хвороби, застосування деяких лікарських засобів, тощо) (Arendt J., 1995; Valero N., 1998). Це захворювання характеризується, насамперед, пригніченням мелатонінутворюючої функції пінеальної залози, що призводить до нівелювання формування нічного піка мелатоніну (Touitou Y., 1993; Maestroni G., 1997; Watson R., 1999).

Оскільки в нормі нічний пік мелатоніну здатен формуватись у пінеальній залозі лише за умов відсутності світла, найпростішим способом перешкоджання його формуванню є освітлення в темну пору доби (Illnerova H., 1988). Відомо, що цілодобове освітлення щурів протягом трьох тижнів викликає суттєві зміни біохімічних перетворень індолілалкіламінів у пінеалоцитах, спрямовані на надмірне накопичення серотоніну завдяки блокаді його подальшого метаболізму до N-ацетилсеротоніну та мелатоніну (Бондаренко Л.О., 1991). Втім, дані щодо впливу більш тривалого (протягом декількох місяців) цілодобового освітлення на стан мелатонінутворюючої функції та мікробудову пінеальної залози і донині відсутні.

Приймаючи до уваги той факт, що в останні роки неухильно зростає число людей, які перебувають в нічні часи в умовах освітлення, з одного боку, а з іншого, - одночасне збільшення розповсюдженості ендокринних захворювань невстановленого ґенезу, отримання доказів наявності причинно-наслідкових відносин між тривалим цілодобовим освітленням, розвитком гіпопінеалізму і поліендокринопатій є досить актуальним і своєчасним.

В науковій літературі є посилання на те, що на тлі порушення добових ритмів функціонування пінеальної залози відбуваються зміни гормональної активності периферичних залоз ендокринної системи, зокрема, щитовидної та статевих, хоча й досі немає єдиної точки зору щодо характеру цих змін. Більшість авторів вказують на підвищення гормональної активності щитовидної залози та сім'яників на тлі пригнічення мелатонінутворюючої функції пінеальної залози (Wright M. L., 2000; Pevet P., 2000; Brandstutter R. et al., 2000; Sakamoto S. et al., 2000), але є і протилежні дані, які свідчать про гальмування тиреоїдної або андрогенної активності за цих умов (Shavali S. S., 1998; Лабунець І. Ф., 2003, 2004). Втім, майже всі вищеперелічені дані щодо визначення гормональної активності щитовидної та статевих залоз отримані дослідниками при обстеженні вдень, незважаючи на те, що для гіпопінеалізму характерним є пригнічення саме нічної продукції мелатоніну. Дані щодо динаміки порушень добових ритмів гормональної активності щитовидної та статевих залоз при тривалому гіпопінеалізмі, тим паче з паралельним вивченням змін мікробудови цих органів у науковій літературі відсутні. Саме тому встановлення ролі гіпопінеалізму в патогенезі тирео- та андропатій є досить актуальним.

Оскільки порушення добових ритмів функціонування пінеальної залози світлом може викликати розвиток патологічних змін гормональної активності периферичних ендокринних залоз (зокрема, щитовидної та статевих), виникає питання, чи можливо шляхом відновлення природного світлового режиму на різних етапах розвитку патологічного процесу нормалізувати (або хоча б суттєво поліпшити) функціональну активність цих органів, включаючи добові ритми тиреоїдної та андрогенної активності? Проте в науковій літературі відповіді на це питання також відсутні. І, насамкінець, якщо в основі гіпопінеалізму лежить тривалий дефіцит мелатоніну в організмі, виникає природне питання, а чи можливо усунути патологічні наслідки цього нейроендокринного захворювання для щитовидної та статевих залоз шляхом застосування замісної терапії мелатоніном? На жаль, в науковій літературі відповіді і на це питання також немає.

Приймаючи до уваги вищевикладене, стало нагальним питання щодо вивчення наслідків порушення добових ритмів гормональної активності пінеальної залози для інших залоз внутрішньої секреції (зокрема, щитовидної та статевих) та пошуку засобів відновлення порушених при гіпопінеалізмі функцій цих органів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано відповідно до плану науково-дослідних робіт ДУ "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України"; вона є фрагментом тем "Експериментальне вивчення ролі пінеальної залози в процесах атерогенезу", номер Державної реєстрації 0101U000954 та "Вивчити добові ритми функціонування ендокринних залоз і метаболізму ліпідів при гіпопінеалізмі", номер Державної реєстрації 0104U002202.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є вивчення динаміки змін добових ритмів функціонування щитовидної та статевих залоз при тривалому гіпопінеалізмі та пошук засобів їх відновлення.

Реалізацію поставленої мети здійснювали шляхом вирішення наступних завдань:

1. Оцінити найближчі та віддалені наслідки впливу тривалого цілодобового освітлення на функціонування пінеальної залози.

2. Вивчити в динаміці зміни добових ритмів функціонування гіпофізарно-тиреоїдної системи при тривалому гіпопінеалізмі.

3. Встановити значення тривалого гальмування мелатонінутворюючої функції пінеальної залози для інкреторної та генеративної функції сім'яників.

4. Визначити наслідки відновлення природної зміни дня і ночі на різних етапах розвитку патологічного процесу при тривалому гіпопінеалізмі для показників добових ритмів мелатонінутворюючої функції пінеальної залози, тиреотропної функції гіпофіза, гормональної активності щитовидної та статевих залоз.

5. Вивчити вплив мелатоніну на добові ритми функціонування пінеальної залози, гіпофізарно-тиреоїдної системи та статевих залоз при гіпопінеалізмі.

Об'єкт дослідження - функціональний стан пінеальної, щитовидної, статевих залоз у статевозрілих самців кроля породи "шиншила".

Предмет дослідження - ендокринні залози (епіфіз, гіпофіз, щитовидна, статеві), сироватка крові (визначення концентрації мелатоніну, тиреоїдних та статевих гормонів).

Методи дослідження: фізіологічні, імуноферментні, гістологічні, морфометричні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Створено експериментальну патогенетичну модель інволютивних процесів у пінеальній залозі (гіпопінеалізм). Вперше встановлено, що на тлі гіпопінеалізму, індукованого тривалим цілодобовим освітленням, розвиваються ознаки гіпотиреозу і гіпогонадизму, в основі яких лежить не тільки прогресуюче у часі гальмування тиреоїдної та андрогенної активності, але й порушення добових ритмів гормональної функції статевих залоз. Показано, що відновлення природного світлового режиму суттєво поліпшує, проте не нормалізує виявлені зміни тиреоїдної та андрогенної активності; додаткове курсове введення мелатоніну здатне нормалізувати гормональну активність і морфофункціональний стан щитовидної і статевих залоз.

Практичне значення одержаних результатів. Наведені в роботі дані слід розглядати як теоретичне обґрунтування доцільності клінічного застосування препаратів мелатоніну у хворих на гіпотиреоз та гіпогонадизм нейроендокринного ґенезу, індукований тривалим гіпопінеалізмом.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно здійснено постановку і проведення експерименту, визначення концентрації гормонів у крові, аналіз та систематизацію отриманих результатів, статистичну обробку даних, обґрунтування наукових положень та висновків, а також написання дисертаційної роботи. Дизайн дисертаційного дослідження розроблено під керівництвом д.б.н. Л.О. Бондаренко. Гістологічні дослідження пінеальної залози виконано на базі кафедри патоанатомії Харківського національного медичного університету під керівництвом та за участю д.мед.н., проф. Г. І. Губіної-Вакулик, гістологічні дослідження щитовидної та статевих залоз виконано в лабораторії патогістології ДУ "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України" під керівництвом та за участю к.мед.н., с.н.с. Л.Ю. Сергієнко.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на науково-практичній конференції "Патологічні аспекти фармакотерапії ендокринних захворювань" (Харків, 2002), на науково-практичній конференції "Сучасні напрямки розвитку ендокринології" (Другі Данилевські читання, Харків, 2003), на науково-практичній конференції "Сучасні напрямки розвитку ендокринології" (Треті Данилевські читання, Харків, 2004), на I Всеукраїнському з'їзді сексологів та андрологів (Київ, 2004), на XXII науково-практичній конференції з міжнародною участю "Применение лазеров в медицине и биологии" (Ялта, 2004), на науково-практичній конференції з міжнародною участю "Фундаментальні питання експериментальної та клінічної ендокринології (Четверті Данилевські читання)" (Харків, 2005), на науково-практичній конференції молодих вчених "Актуальні проблеми старіння", присвяченій пам'яті академіка В.В. Фролькіса (Київ, 2005), на IV Національному конгресі геронтологів та геріатрів України (Київ, 2005), на науково-практичній конференції з міжнародною участю "Експериментальна та клінічна ендокринологія: фундаментальні та прикладні питання (П'яті Данилевські читання)", (Харків, 2006), на науково-практичній конференції з міжнародною участю "Експериментальна та клінічна ендокринологія: від теорії до практики (Шості Данилевські читання)" (Харків, 2007), на науково-практичній конференції "Применение лазеров в биологии и медицине (Шестые Васильевские чтения)" (Харків, 2007), на VI з'їзді ендокринологів України (до 100-річчя від дня народження В.П. Комісаренка), (Київ, 2007), на Всеросійській науково-практичній конференції "50 лет мелатонину: итоги и перспективы исследований", (Санкт-Петербург, 2008) та на науково-практичних конференціях молодих вчених та фахівців ДУ "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України" (Харків, 2002, 2005, 2006).

Публікації. Основні положення дисертації викладено у 25 публікаціях автора, з них у 5 статтях, в тому числі 4 у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України (усі в співавторстві), 1 - в іноземному журналі, у 3 патентах України, 17 робіт опубліковані у збірниках матеріалів вітчизняних і міжнародних конференцій, конгресів і з'їздів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 153 сторінках машинописного тексту і включає: вступ, огляд літератури, розділ, в якому описані матеріали та методи досліджень, розділ власних досліджень, аналіз та узагальнення результатів досліджень, висновки, список використаних джерел, що містить 170 посилань та складає 19 сторінок. Робота ілюстрована 34 рисунками та 31 таблицею.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи дослідження. Робота виконана на 86 молодих статевозрілих (вік п'ять - шість місяців) самцях кроля. Тварин утримували в стандартних умовах віварію. Дослідження проводили відповідно до національних "Загальних етичних принципів проведення експериментів на тваринах" (Україна, 2001), що узгоджуються з положеннями "Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей" (Страсбург, 1985). Після визначення показників вихідного стану у піддослідних тварин моделювали гіпопінеалізм. З цією метою їх утримували в умовах цілодобового освітлення: вдень - звичайне сонячне світло, вночі - електричне освітлення з використанням ламп розжарювання потужністю 100 Вт. Інтенсивність освітлення в клітках, яку вимірювали за допомогою люксметру "Ю-117", складала 30 - 40 люкс.

Кролів розподілено на дві групи: перша - інтактні, яких утримували в умовах природної зміни дня і ночі; друга - піддослідні, яких протягом п'яти місяців утримували в умовах постійного цілодобового освітлення.

Оскільки тривалість експерименту складала п'ять місяців (з лютого по липень), природна довгота світлового дня також змінювалась. Співвідношення між світлим і темним часом доби у дні забору крові виглядало наступним чином: лютий (9 год 40 хв світло: 14 год 20 хв темрява), березень (11.30 : 12.30), квітень (13.40 : 10.20), травень (15.15 : 8.45), червень (16.22 : 7.38), липень (16.10 : 7.50). Контрольних тварин водночас із піддослідними також обстежували в динаміці проведення експерименту. З метою встановлення характеру змін добових ритмів гормональної активності ендокринних залоз у контрольних та піддослідних тварин щомісячно двічі на добу (опівдні та опівночі) з крайової вени вуха збирали кров для наступного визначення відповідних показників. Для оцінки гормональної активності пінеальної залози у всіх кролів імуноферментним методом визначали концентрацію мелатоніну в крові (ELISA IBU GmbH, Germany) на імуноферментному аналізаторі Stat Fax 303 Plus фірми "Awareness Technology INC" (США). З метою оцінки гормональної активності гіпофізарно-тиреоїдної системи в сироватці крові імуноферментним методом визначали вміст загальних Т 3 (трийодтиронін), Т 4 (тироксин) та ТТГ (тиреотропін) за допомогою ІФА-наборів "Алкор Био" (Росія). Для оцінки гормональної активності статевих залоз у сироватці крові визначали вміст Т (тестостерон) та Е 2 (естрадіол) з використанням стандартних імуноферментних наборів "ООО Хема-Медика" (Росія). Знеживлювання контрольних і піддослідних тварин проводили під наркозом (тіопентал натрію) відповідно до умов евтаназії, зазначених у методичних рекомендаціях МОЗ України. Морфофункціональний стан епіфіза, щитовидної та статевих залоз у контрольних та піддослідних тварин оцінювали на підставі даних їх гістологічного вивчення. З цією метою органи піддавали фіксації в 10 % розчині формаліну, проводили через спиртові розчини наростаючої концентрації та заливали у парафін, після чого виготовляли зрізи товщиною 5 мкм, які фарбували гематоксиліном та еозином (Меркулов Г.А., 1969). Вивчення мікропрепаратів проводили за допомогою мікроскопів Olympus BX-41 (Японія) та Axiostar (Zeiss, Німеччина).

З метою отримання даних, які б свідчили про те, чи є принципова можливість нормалізувати (або хоча б суттєво поліпшити) змінені внаслідок дії тривалого цілодобового освітлення гормональні та структурні показники, піддослідних тварин повертали в умови природної зміни дня і ночі через два, три, та чотири місяці після початку світлової експозиції.

З метою проведення пошуку фармакотерапевтичних засобів, спрямованих на відновлення функціональної активності щитовидної та статевих залоз при тривалому гіпопінеалізмі, на різних етапах пошкодження пінеальної залози піддослідним кролям додатково до відновлення природного світлового режиму вводили мелатонін (Sigma, США) внутрішньом'язово із розрахунку 2,5 мг/кг маси тіла протягом 10 діб наприкінці світлової фази доби (за одну годину до настання темряви), контрольним - розчинник (фізіологічний розчин зі слідовими кількостями етанолу) в еквівалентному об'ємі.

Аналізу підлягали абсолютні величини визначення концентрації мелатоніну, тиреоїдних та статевих гормонів у кролів вдень і вночі, співвідношення між ними (коефіцієнти Т 3/Т 4 та Т/Е 2), а також амплітуда добових коливань цих гормонів в динаміці проведення експерименту. Цифровий матеріал обробляли методами параметричної та непараметричної статистики. Перевірку на нормальний розподіл проводили з використанням критерію W Шапіро-Уілка. Порівняння груп з нормальним розподілом ознак проводили з використанням критерію Ст'юдента (t). При порівнянні двох груп з розподілом ознак, відмінних від нормального, використовували непараметричний U-критерій Манна-Уітні. Розходження вважали статистично значущими при P < 0,05.

Результати досліджень та їх обговорення. Вплив тривалого цілодобового освітлення на динаміку добових ритмів гормональної активності ендокринних залоз.

Результати вивчення добових ритмів мелатонінутворюючої функції пінеальної залози у кролів, яких утримували в умовах природної зміни дня і ночі, свідчать про те, що їм притаманний виражений добовий ритм (рис. 1).

Рис. 1. Добові зміни концентрації мелатоніну в крові у статевозрілих кролів

через один місяць утримування в умовах цілодобового освітлення:

а - вірогідність змін порівняно з групою "Контроль" (P < 0,01);

б - вірогідність змін відносно показників удень (P < 0,05);

в - вірогідність змін відносно показників удень (P < 0,01);

г - вірогідність змін порівняно з групою "Контроль" (P < 0,01).

У цих тварин нічна концентрація гормону майже в сім разів перевищує денну, що цілком співпадає з даними наукової літератури, отриманими на інших видах ссавців та людині (Arendt J., 1995; Brandstutter R., 2000; Gunduz B., 2002). У кролів, яких утримували в умовах цілодобового освітлення протягом одного місяця, концентрація мелатоніну була зниженою незалежно від часу доби. Так, вміст гормону в крові вночі у піддослідних тварин був зменшеним у 6,3 рази, тобто падав до денного рівня, притаманного інтактним кролям. Отримані дані також цілком узгоджуються з описаними в літературі (Lemaigre-Voreaux P., 1986). Поряд з цим, у піддослідних кролів водночас майже вдвічі знижується також і денна концентрація мелатоніну. Отримані дані вказують на те, що незважаючи на безумовне гальмування мелатонінутворюючої функції пінеальної залози світлом, повного нівелювання добового ритму гормону не відбувається. У кролів, яких утримували в умовах цілодобового освітлення, різко послаблений добовий ритм мелатоніну зберігається не за рахунок формування його нічного піка, а за рахунок паралельного зменшення його денної продукції.

Виявлені зміни дають підставу констатувати розвиток вираженої мелатонінової недостатності на тлі різко послабленого добового ритму мелатоніну у кролів, підданих впливу світлової експозиції у нічний час протягом одного місяця.

Вивчення морфофункціонального стану пінеальної залози у піддослідних кролів протягом двох - п'яти місяців утримування в умовах цілодобового освітлення показало прогресуюче у часі суттєве зменшення загального об'єму паренхіми за рахунок масової загибелі функціонуючих з перенапругою пінеалоцитів. Отримані дані дають можливість характеризувати виявлені зміни як експериментальну модель гіпопінеалізму. Динаміка цих змін у молодих статевозрілих кролів на тлі тривалого цілодобового освітлення аналогічна тій, яка відбувається спонтанно по мірі старіння на етапі спадного онтогенезу і характеризується як віковий гіпопінеалізм. Саме тому отримані в роботі дані дозволяють розглядати цілодобове освітлення як фактор прискореного старіння пінеальної залози.

Вивчення добових ритмів гормональної активності щитовидної залози у контрольних та піддослідних кролів виявило наступне. Показано, що у інтактних молодих статевозрілих кролів добовий ритм концентрації Т 3 в крові статистично не виявляється. Характерно, що відсутність вираженого добового ритму Т 3 у контрольних тварин не залежить від тривалості світлового дня. У кролів, яких утримували в умовах цілодобового освітлення, через один місяць після початку експерименту спостерігалось різке збільшення концентрації Т 3 і вдень, і вночі (Р < 0,01 в обох випадках), через два і три місяці після початку світлової експозиції підвищені в попередній термін дослідження показники концентрації Т 3 в крові повертались до значень вихідного стану і вдень, і вночі, але надалі через чотири і п'ять місяців після початку світлової експозиції спостерігалось поступове, прогресуюче у часі зменшення досліджуваного показника відносно контрольної групи і вдень, і вночі (Р < 0,01), що слід розцінювати як ознаки розвитку гіпотиреозу (табл.1).

Таблиця 1 Динаміка добових ритмів концентрації тиреоїдних гормонів у крові статевозрілих кролів, яких утримували в умовах цілодобового освітлення,х ± s

Примітка. Р - вірогідність змін між показниками груп.

Результати визначення концентрації Т 4 в крові у тварин контрольної групи свідчать про те, що їм притаманний яскраво виражений добовий ритм тироксинемії незалежно від пори року з максимумом удень і мінімумом уночі. В групі кролів, підданих тривалому цілодобовому освітленню, через один місяць після початку експерименту спостерігалось підвищення цього показника і вдень, і вночі (Р < 0,01 в обох випадках), через два місяці значення підвищеного в попередній термін дослідження показника повертались до вихідного стану, проте надалі - через три, а особливо через чотири і п'ять місяців спостерігалось прогресуюче у часі зменшення рівня тироксинемії, причому як удень, так і вночі (Р < 0,01 в обох випадках). Отримані результати визначення показників гормональної активності щитовидної залози свідчать про фазність виявлених змін, а саме, - посилення тиреоїдної активності протягом першого місяця після початку світлової експозиції з подальшим прогресуючим у часі його гальмуванням. При цьому в усі терміни спостереження зберігається наявність добового ритму концентрації Т 4.

Показано, що пригнічення гормональної активності щитовидної залози у кролів у віддалені терміни після початку світлової експозиції відбувається за рахунок поступової руйнації структури органа. Наведені результати свідчать про виражену хронозалежність щитовидної залози та поглиблення патологічних змін залежно від терміну утримування тварин в умовах цілодобового освітлення.

Отримані нами дані щодо посилення гормональної активності щитовидної залози на початку експерименту (протягом одного місяця) повністю узгоджуються з відомими в науковій літературі та пояснюються зняттям так званого "мелатонінового гальма" з тиреотропної функції гіпофіза, внаслідок чого посилюється концентрація у крові і ТТГ, і тиреоїдних гормонів (Shavali S. S., 1998).

Паралельне визначення концентрації ТТГ у цих самих тварин в динаміці проведення експерименту з урахуванням добових ритмів показало, що в нормі у статевозрілих кролів виявляється яскраво виражений добовий ритм тиреотропної функції гіпофіза з мінімумом удень і максимумом уночі незалежно від пори року і змін світлового режиму.

У кролів, підданих впливу цілодобового освітлення, протягом першого місяця після початку експерименту спостерігалось посилення тиреотропної функції як вдень, так і вночі, але при цьому амплітуда добових коливань зменшувалась вдвічі. Надалі, через два - п'ять місяців утримування в умовах цілодобового освітлення, концентрація ТТГ в крові, посилена в попередній строк дослідження, прогресивно зменшувалась як удень, так і вночі на тлі паралельного стійкого зменшення амплітуди добових коливань цього показника. При цьому добовий ритм гормону зберігався в усі терміни спостереження, хоча і на значно нижчому рівні. Ці дані свідчать про значне виснаження тиреотропної функції гіпофіза у кролів на тлі тривалої мелатонінової недостатності, наслідком чого є гальмування біосинтезу тиреоїдних гормонів у щитовидній залозі. Результати визначення гормональної активності гіпофізарно-тиреоїдної системи у віддалені терміни після початку світлової експозиції є пріоритетними; вони вказують на розвиток гіпотиреозу нейроендокринного ґенезу, першопричиною якого є гіпопінеалізм, індукований тривалим цілодобовим освітленням.

Відомо, що нейрогуморальна регуляція інкреторної та генеративної функції статевих залоз протягом доби здійснюється завдяки гормональним впливам гіпоталамо-гіпофізарної та епіталамо-епіфізарної систем мозку. Згідно з існуючими уявленнями в нормі гормони гіпофіза стимулюють, а гормони епіфіза гальмують функціонування сім'яників, забезпечуючи таким чином добові ритми гормональної активності цих органів (Reiter R. J., 1993; Horton T. N., 2001). Зовнішнім чинником регуляції добових ритмів функціонування ендокринних залоз є зміна дня і ночі. Показано, що інтактним кролям притаманна наявність добового ритму тестостерону з максимумом удень і мінімумом уночі (табл. 2).

Таблиця 2 Динаміка добових ритмів концентрації статевих гормонів у крові статевозрілих кролів, яких утримували в умовах цілодобового освітлення,х ± s

Примітка. Р - вірогідність змін між показниками груп.

Цей ритм зберігається протягом усього експерименту, тобто незалежно від сезону і відповідно до природної зміни співвідношення світло/темрява. Ці дані цілком узгоджуються з результатами вивчення добових ритмів концентрації тестостерону в крові у молодих здорових чоловіків (Дєдов І. І., Дєдов В. І., 1992), що є дуже важливим для трактування даних, отриманих в експерименті, з подальшою екстраполяцією на проблеми клінічної андрології. В групі кролів, підданих цілодобовому освітленню, протягом першого місяця світлової експозиції спостерігається посилення андрогенної активності гонад, про що свідчить значне збільшення концентрації тестостерону, причому як удень (177,2 %), так і вночі (166,0 %) (P < 0,01). Ці дані також цілком узгоджуються з відомими в науковій літературі і пояснюються зняттям "мелатонінового гальма" з гонадотропної функції гіпофіза. Втім, надалі, вже через два місяці занадто висока в попередній термін дослідження андрогенна активність яєчок знижується вночі до 87,3 %, відносно вихідного стану, а вдень - до 65,9 % (P < 0,01) (див. табл. 2). Подовження терміну утримування піддослідних кролів в умовах цілодобового освітлення до п'яти місяців показало подальше, прогресуюче у часі падіння концентрації тестостерону в крові: вдень до 30,4; 21,7 та 20,8 % (P < 0,01) і вночі до 41,9; 31,7 та 30,5 % (P < 0,01) через три, чотири і п'ять місяців відповідно. Ці дані вказують на поступове і дуже значне гальмування тестостеронпродукуючої функції статевих залоз за умов, в яких проводився експеримент. Виявлені зміни спостерігались як порівняно з показниками вихідного стану, так і порівняно з показниками контрольних тварин, обстежених одночасно з піддослідними. Слід підкреслити, що виснаження андрогенної функції гонад відбувалось на тлі нівелювання добового ритму тестостерону.

Результати визначення концентрації естрадіолу в крові контрольних кролів свідчать про відсутність добового ритму цього гормону. У кролів, яких протягом одного місяця утримували в умовах цілодобового освітлення, спостерігали різке зменшення рівня естрогенемії, удень до 63,6 %, а вночі до 62,5 % (Р < 0,01 в обох випадках). Через два місяці після початку експерименту концентрація естрадіолу в крові піддослідних тварин була трохи більшою порівняно з попереднім терміном спостереження (81,8 % удень і 75,0 % уночі), втім все одно вірогідно менше, ніж у вихідному стані. Надалі - через три, чотири і п'ять місяців після початку світлової експозиції ці показники поступово зменшувались і складали відповідно 54,5; 50,0 і 50,0 % (Р < 0,01) удень та 54,1; 50,0 та 45,8 % (Р < 0,01) уночі. Ці дані свідчать також і про гальмування процесу біосинтезу естрадіолу в статевих залозах кролів із гіпопінеалізмом, викликаним тривалою дією світла у нічні часи. Одним із важливих показників при аналізі змін гормональної активності статевих залоз є коефіцієнт співвідношення тестостерон/естрадіол (Т/Е 2). Аналіз динаміки змін цього показника, свідчить про те, що у контрольних тварин коефіцієнт Т/Е 2 вдень вищий, ніж уночі в усі терміни спостереження, тобто незалежно від сезону і відповідної зміни тривалості світлового дня. Денні коливання складають від 0,93 до 1,05, а нічні - від 0,60 до 0,68.

У кролів, підданих тривалій світловій експозиції, через один місяць показник співвідношення Т/Е 2 значно збільшився: удень з 0,94 ± 0,03 до 2,67 ± 0,08 (P < 0,01), а вночі з 0,56 ± 0,03 до 1,48 ± 0,06 (P < 0,01). Це свідчить не тільки про абсолютну, але й про відносну перевагу тестостерону над естрадіолом у цей термін спостереження, що є показником надмірної андрогенізації організму. Для пояснення цього факту слід прийняти до уваги не тільки зняття "мелатонінового гальма" з гонадотропної функції гіпофіза на початковому етапі дії світла в нічні часи, але й припустити можливість гальмування реакції перетворення тестостерону на естрадіол, що може бути наслідком різкого зменшення активності ароматази - ферменту, який є каталізатором цієї реакції, за умов дефіциту мелатоніну в організмі. Втім, вже через два місяці, а особливо надалі - через три, чотири та п'ять місяців, показники Т/Е 2 поступово зменшуються до 0,37 ± 0,03 (P < 0,01) вдень та до 0,35 ± 0,02 (P < 0,01) вночі наприкінці експерименту. Ці дані вказують на те, що, незважаючи на абсолютне падіння показників концентрації як тестостерону, так і естрадіолу за умов тривалої дії світла, зменшення естрогенемії протікає повільніше, внаслідок чого на пізніх етапах проведення експерименту спостерігається відносна перевага естрогенів над андрогенами. Таку картину в природних умовах можна спостерігати при старінні, тобто на тлі вікового гіпогонадизму, коли за умов абсолютного зменшення тестостеронемії та естрадіолемії виявляється відносна естрогенізація чоловічого організму. Встановлено, що порушення гормональної активності сім'яників протікає на тлі виражених змін структури органа, які характеризуються не тільки руйнівними процесами в клітинах Лейдіга (меншою мірою в клітинах Сертолі), але й яскраво вираженим, прогресуючим у часі пошкодженням сперматогенезу.

Таким чином, дані гормональних досліджень вказують на те, що у кролів із гіпопінеалізмом виявляються фазні зміни андрогенної активності гонад - першочергове посилення тестостеронемії з подальшим поступовим зниженням цього показника, нівелювання добового ритму концентрації тестостерону, а також розвиток відносної естрогенізації чоловічого організму. Отримані дані дають підставу характеризувати виявлені зміни як гіпогонадизм, першопричиною розвитку якого є хронічна мелатонінова недостатність.

Вплив відновлення природного світлового режиму на добові ритми функціонування щитовидної та статевих залоз у кролів із гіпопінеалізмом, індукованим тривалим цілодобовим освітленням.

Встановлено, що відновлення природного світлового режиму у кролів через два, три або чотири місяці після утримування їх в умовах цілодобового освітлення лише перешкоджає подальшому руйнуванню структури пінеальної залози, проте не здатне її нормалізувати. При цьому чим раніше проведено відновлення природної зміни дня і ночі, тим більше функціонуючих пінеалоцитів залишається в структурі органа. Вивчення функціональної активності щитовидної залози у піддослідних тварин показало, що відновлення природного світлового режиму у кролів із гіпопінеалізмом значно поліпшує, проте не нормалізує морфофункціональний стан та інтратиреоїдний гормоногенез. Аналогічні дані отримані при вивченні функціональної активності статевих залоз у кролів із гіпопінеалізмом на тлі відновлення природного світлового режиму. Встановлено, що повернення піддослідних тварин до "нормальних умов життя" здатне суттєво поліпшити і структуру, і гормональну активність гонад, втім, в жодному випадку - не нормалізувати. Виявлено чітку закономірність: чим менше часу тварина перебувала в умовах цілодобового освітлення та чим більше часу пройшло після її повернення до "нормальних умов життя", тим у неї більше шансів на покращання функціональної активності щитовидної та статевих залоз.

Вплив уведення мелатоніну на тлі відновлення природного світлового режиму на добові ритми функціонування ендокринних залоз у кролів із гіпопінеалізмом.

Оскільки тривале утримування кролів в умовах цілодобового освітлення викликає у них розвиток гіпопінеалізму, який характеризується хронічною мелатоніновою недостатністю, а відновлення природного світлового режиму не здатне нормалізувати гормональну активність органа, в цьому випадку єдиним патогенетично обґрунтованим способом відновити нормальний рівень мелатоніну в організмі є замісна терапія. Гормональні дослідження свідчать про те, що введення мелатоніну кролям із експериментальним гіпопінеалізмом, безумовно, призводить до збільшення концентрації цього гормону в крові і вдень з 28,14 ± 5,90 до (120,43 ± 17,63) пмоль/л, P < 0,01, і вночі з 59,36 ± 5,99 до (131,24 ± 1,87) пмоль/л, P < 0,01, хоча і не відновлює при цьому до норми його добовий ритм. При цьому слід зауважити, що абсолютні значення циркулюючого в крові мелатоніну після введення цього гормону ззовні уміщуються в амплітуду добових коливань, притаманних інтактним тваринам. Цей факт підтверджує, що обрану нами дозу мелатоніну слід розглядати як фізіологічну.

Результати гормональних визначень концентрації Т 3 і Т 4 в крові у кролів, які отримували мелатонін після трьохмісячного попереднього утримування в умовах цілодобового освітлення, свідчать про нормалізацію цих показників: для Т 3 він складав удень 1,39 0,29 проти (1,32 0,19) нмоль/л в контролі і уночі 1,27 0,17 проти (1,28 0,18) нмоль/л в контролі; для Т 4 відповідно (48,25 ± 6,86) нмоль/л проти (47,04 ± 6,33) нмоль/л в контролі удень і 20,95 ± 4,87 проти (21,70 ± 4,66) нмоль/л уночі. Ці дані свідчать про принципову можливість відновлення структурно-функціонального стану щитовидної залози у кролів із гіпопінеалізмом шляхом проведення замісної терапії мелатоніном.

Навіть після чотирьохмісячного утримування в умовах цілодобового освітлення у кролів, підданих замісній терапії мелатоніном, відбувається нормалізація інтратиреоїдного гормоногенезу, а саме - підвищення концентрації Т 3 в крові до 103,0 % удень та 101,0 % уночі відносно показників інтактного контролю, а Т 4 до 99,4 % удень і 115,0 % уночі при збереженні добового ритму. Ці позитивні зміни відбуваються за рахунок нормалізації структури щитовидної залози (табл. 3).

Таблиця 3 Добові ритми концентрації тиреоїдних гормонів у крові кролів із функціональним гіпопінеалізмом після введення мелатоніну, х ± s

Примітка. Р - вірогідність змін між показниками груп.

Таким чином, спостереження над тваринами, яким після трьох- або чотирьохмісячного утримування в умовах цілодобового освітлення вводили мелатонін на тлі відновлення природного світлового режиму, дозволяють дійти висновку про більш швидкий позитивний вплив введення гормону як на структуру, так і на функцію щитовидної залози у порівнянні з ефектом лише відновлення звичайного режиму освітлення. При цьому позитивний результат тим більший, чим коротшою була попередня тривалість цілодобового освітлення і, відповідно, менша ступінь гальмування морфофункціонального стану щитовидної залози.

В наступному фрагменті дослідження ми поставили за мету з'ясувати, чи можливо нормалізувати функціональну активність сім'яників шляхом відновлення концентрації циркулюючого в крові мелатоніну. Показано, що у кролів із гіпогонадизмом, яким вводили мелатонін на тлі одночасного відновлення світлового режиму після трьохмісячного утримування в умовах цілодобового освітлення, концентрація тестостерону підвищувалась уночі з 5,55 1,58 до (13,39 1,91) нмоль/л, (Р < 0,01) та вдень з 6,35 2,44 до (17,86 2,74) нмоль/л, (Р < 0,01), що статистично не відрізняється від контрольних значень. Важливо підкреслити, що при цьому також нормалізувався добовий ритм цього андрогену. Одночасно зареєстровано нормалізацію концентрації і естрадіолу в крові з 0,12 ± 0,04 до (0,20 ± 0,02) нмоль/л (Р < 0,01) вдень та з 0,13 ± 0,04 до (0,22 ± 0,02) нмоль/л (Р < 0,01) вночі. Введення мелатоніну кролям після попереднього чотирьохмісячного утримування в умовах цілодобового освітлення також сприяло нормалізації тестикулярного андрогенопоезу (табл. 4).