ВЛИЯНИЕ ФОТОПЕРИОДА НА СЕРОТОНИНСОДЕРЖАЩИЕ КЛЕТКИ И ИНВОЛЮЦИЮ ТИМУСА У МЫШЕЙ

ВВЕДЕНИЕ. В современном мире под влиянием среды нарушаются древние биологические механизмы синхронизации суточных биологических ритмов у млекопитающих. Результатом этого нарушения является состояние десинхроноза. Нарушение работы серотонинпродуцирующих клеток тимуса может увеличивать риск развития иммунодефицитных состояний, онкологических заболеваний. Механизмы взаимодействий серотонинпродуцирующих клеток и лимфоцитов в условиях естественной смены темновой и световой фаз в ритме свет/темнота и в условиях отсутствия этого ритма мало изучены. 

ЦЕЛЬ. Изучение влияния фотопериода на серотонинсодержащие клетки и инволюцию тимуса. 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В эксперименте использованы мыши в возрасте 3 недель с массой тела  18–20 г. Животные были разделены на три группы по 20 мышей: первую группу содержали в условиях естественного фотопериода, вторую – в условиях постоянного затемнения, третью – в условиях постоянного освещения в течение 4 недель. Иммуноцитохимическую реакцию на серотонин использовали для выявления серотонинсодержащих клеток тимуса. Ядра окрашивали DAPI (Dianova, Германия) для подсчета лимфоцитов. Для каждого среза выполняли измерения не менее чем в 10 полях зрения. Подсчет оптической плотности вещества осуществляли в программе Sigma Scan Pro 5 в 100 клетках по каждой экспериментальной группе. Статистический анализ обработки полученных данных проводили с использованием Microsoft Оffice® Excel 2010 и Statistica 10.0. Использовали критерии Манна – Уитни и Краскела – Уоллиса. Факторный анализ, применялся для изучения взаимосвязей между количеством серотонинсодержащих клеток, оптической плотностью сертонина и площадью инволюции тимуса. 

РЕЗУЛЬТАТЫ. Постоянное освещение приводит к увеличению количества серотонинпродуцирующих клеток в кортико-медуллярных зонах долек тимуса в 1,7 раза (p = 0,011) и серотонинпоглощающих клеток коркового вещества долек тимуса в 1,6 раза (p = 0,001). Постоянное освещение приводит к увеличению оптической плотности серотонина в лимфоцитах коркового вещества долек и уменьшению числа лимфоцитов. Многомерный факторный анализ показал наличие сильной факторной нагрузки между числом серотонин-позитивных клеток, содержанием серотонина в них и в лимфоцитах и площадью инволюции тимуса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты позволяют установить, что постоянное освещение приводит к увеличению числа серотонин-позитивных клеток и к накоплению серотонина в окружающих клетки диффузной эндокринной системы лимфоцитах и, как следствие, к значительному увеличению площади инволюции тимуса. 

1. Kanarskiy MM, Nekrasova JuJu, Kurova NA, Redkin IV. Mekhanizmy reguljatsii tsirkadnykh ritmov u cheloveka. Fiziologija cheloveka. 2022;48(3):107–119. https://doi.org/10.31857/S0131164622020096. In Russian

2. Jameson AN, Siemann JK, Grueter CA et al. Effects of age and sex on photoperiod modulation of nucleus accumbens monoamine content and release in adolescence and adulthood. Neurobiol Sleep Circadian Rhythms. 2024;16:100103. https://doi.org/10.1016/j.nbscr.2024.100103

3. Cox OH, Gianonni-Guzman MA, Cartailler JP et al. Transcriptomic Plasticity of the Circadian Clock in Response to Photoperiod: A Study in Male Melatonin-Competent Mice. J Biol Rhythms. 2024;39(5):423–439. https://doi.org/10.1177/07487304241265439. Corrected and republished from: J Biol Rhythms. 2024;11:7487304241307484. https://doi.org/10.1177/07487304241307484.

4. Kawata A, Kaneda Y, Matsunaga D et al. Influence of extreme light/dark cycles on monoamine levels, physiological indices, and emotional behaviors in rats. Chronobiol. 2024;41(12):1516–1532. https://doi.org/10.1080/07420528.2024.2434173

5. Munir S, Gunturu S, Abbas M. Seasonal Affective Disorder. 2024; In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025

6. Trufakin VA, Shurlygina AV. Limfoidnaya sistema – tsirkadiannaya vremennaya organizatsiya i dezinkhronoz. Byulleten' Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2012;32(1):5–12. In Russian

7. Madbouly NA, Kamal SM, El-Amir AM. Chronic artificial light exposure in daytime and reversed light: Dark cycle inhibit antiapoptotic cytokines and defect Bcl-2 in peripheral lymphoid tissues during acute systemic inflammatory response to lipopolysaccharide. Int Immunopharmacol. 2025;145:113768. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2024.113768

8. Gupta S, Haldar C. Photoperiodic modulation of local melatonin synthesis and its role in regulation of thymic homeostasis in Funambulus pennanti. Gen Comp Endocrinol. 2016;239:40–49. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2015.12.009

9. Goldstein M, Vallejos-Vidal E, Wong-Benito V et al. Effects of artificial photoperiods on antigen-dependent immune responses in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Fish Shellfish Immunol. 2023;137:108759. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2023.108759

10. Okulyarova M, Mazgutova N, Mayzunova M et al. Dim Light at Night Impairs Daily Variation of Circulating Immune Cells and Renal Immune Homeostasis. Front Immunol. 2021;11:614960. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.614960

11. Xu DL, Hu XK. Photoperiod and temperature differently affect immune function in striped hamsters (Cricetulus barabensis). Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2017;204:211–218. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2016.12.009

12. Rastogi S, Haldar C. Seasonal plasticity in immunocompetent cytokines (IL-2, IL-6, and TNF-α), myeloid progenitor cell (CFUGM) proliferation, and LPS-induced oxido-inflammatory aberrations in a tropical rodent Funambulus pennanti: role of melatonin. Cell Stress Chaperones. 2023;28(5):567-582. doi: 10.1007/s12192-022-01313-w. Epub 2022 Dec 212022. https://doi.org/10.1007/s12192-022-01313-w

13. Li X, Rathgeber B, McLean N, MacIsaac J. Providing colored photoperiodic light stimulation during incubation: 1. Effects on embryo development and hatching performance in broiler hatching eggs. Poult Sci. 2021;100(9):101336. https://doi.org/10.1016/j.psj.2021.101336

14. Barraza F, Montero R, Wong-Benito V et al. Revisiting the Teleost Thymus: Current Knowledge and Future Perspectives. Biology (Basel). 2020;10(1):8. https://doi.org/10.3390/biology10010008

15. Noga VI, Choporova NV. Gistologicheskoe stroenie timusa zhivotnykh i ego aktsidental'naya i vozrastnaya involyutsiya. Inovatsionnye nauchnye issledovaniya. 2021;1-1(3):5–13. https://doi.org/10.5281/zenodo.4459039. In Russian

16. Collins CP, Khuat LT, Sckisel GD et al. Systemic immunostimulation induces glucocorticoid-mediated thymic involution succeeded by rebound hyperplasia which is impaired in aged recipients. Front Immunol. 2024;15:1429912. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1429912

17. Sergeeva VE, Gordova VS, Pavlova OV, Smorodchenko AT. Genezis morfologicheskoy shkoly professora Diny Semenovny Gordon (nauchno-istoricheskiy obzor). Acta medica Eurasica. 2019;2:52–63.

18. D'Ascola A, Bruschetta G, Zanghì G et al. Changes in plasma 5-HT levels and equine leukocyte SERT expression in response to treadmill exercise. Res Vet Sci. 2018;118:184–190. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2018.02.012

19. Luzikova EM, Sergeeva VE, Gimaldinova NE. Issledovanie vliyaniya svetovogo rezhima i melatonina na intensivnost' involyutsii timusa krys, oposredovannuyu serotoninsoderzhashchimi tuchnymi kletkami. Acta medica Eurasica. 2023;2:60–72. https://doi.org/10.47026/2413-4864-2023-2-60-72. In Russian

20. Bavrina AP. Osnovnye ponyatiya statistiki. Meditsinskiy al'manakh. 2020;3(64):101–111. In Russian

21. Francelin C, Veneziani LP, Farias ADS et al. Neurotransmitters Modulate Intrathymic T-cell Development. Front Cell Dev Biol. 2021;9:668067. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.668067

22. Bliznakov EG. Serotonin and its precursors as modulators of the immunological responsiveness in mice. J Med. 1980;11(2-3):81–105.

23. Litvinenko GI, Shurlygina AV, Gritsyk OB et al. Effects of Melatonin on Morphological and Functional Parameters of the Pineal Gland and Organs of Immune System in Rats During Natural Light Cycle and Constant Illumination. Bull Exp Biol Med. 2015;159(6):732–735. https://doi.org/10.1007/s10517-015-3061-z.

24. Shilova AV, Ananyeva NI, Safonova NY, Lukinа LV. Melatonin in the regulation of human life and its role in development pathology. V.M. Bekhterev review of psychiatry and medical psychology. 2023;57(2):20–29. https://doi.org/10.31363/2313-7053-2023-612.

25. Kuklina EM, Glebezdina NS. Mekhanizmy vzaimodeystviya melatonina s limfotsitami. Vestnik PGU. Biologiya. 2023;2:195–204. In Russian

26. Vasendin DV. Yadernye receptory k melatoninu. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental'naya terapiya. 2024;68(2):87–96. https://doi.org/10.25557/0031-2991.2024.02.87-96. In Russian

27. Francelin C, Veneziani LP, Farias ADS et al. Neurotransmitters Modulate Intrathymic T-cell Development. Front Cell Dev Biol. 2021;(9):668067. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.668067

28. Legros C, Dupuis P, Ferry G, Boutin JA. Measuring Binding at the Putative Melatonin Receptor MT3. Methods Mol Biol. 2022;2550:283–289. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2593-4_30

29. Argueta J, Solís-Chagoyán H, Estrada-Reyes R et al. Evidence of the Melatonin Calmodulin Interaction: Effect on CaMKII Activity. Int J Mol Sci. 2022;23(5):2479. https://doi.org/10.3390/ijms23052479. PMID: 35269623; PMCID: PMC8910589.