ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА УЛЬТРАСТРУКТУРУ ГЕПАТОЦИТОВ КРЫС
Давид Александрович Арешидзе,
Мария Александровна Козлова,
Валерий Петрович Черников,
Марина Владиславовна Кондашевская https://doi.org/10.20340/mv-mn.2023.31(1).758
Аннотация
Дезорганизация природных биоритмов в современном мире чаще всего связана с нарушением циркадианных ритмов из-за светового загрязнения. Урбанизация напрямую взаимосвязана с избытком искусственного освещения. Как разовое явление световое загрязнение приводит к обратимому сдвигу циркадианных ритмов, а при постоянном воздействии - к развитию десинхроноза. Известно, что световое загрязнение способствует развитию неалкогольной жировой дистрофии печени, первичного билиарного цирроза, нарушению обмена веществ. Целью исследования было изучение изменений микроморфометрических показателей и ультраструктуры гепатоцитов крыс линии Вистар под влиянием обычного освещения и постоянного светового воздействия. Исследование проведено на 120 беспородных крысах-самцах линии Вистар в возрасте 6 месяцев, массой тела 350 грамм. Крыс разделили на 2 равные группы. В контрольную группу вошли 60 крыс, содержавшихся в стандартных лабораторных условиях при обычном циклическом «свет-темнота» световом режиме (10:14, 10 часов света — с 8:00 до 18:00, 14 часов темноты — с 18:00) в течение 3 недель. В экспериментальную группу вошли 60 крыс, которых содержали в стандартных лабораторных условиях при постоянном освещении также в течение 3 недель. Для получения результатов использовались гистологические, микроморфометрические методы и просвечивающая электронная микроскопия. Выявленные изменения гепатоцитов под влиянием постоянного освещения свидетельствуют о том, что нарушение режима освещения является сильнодействующим фактором, вызывающим повреждение и структурные изменения клеток печени. Понимание механизмов, лежащих в основе реакции клеток печени на нарушение циркадного ритма и связанное с ним повреждение, важно для формирования индивидуальных рекомендаций по образу жизни и режимам поведения.
Об авторах
Давид Александрович Арешидзе
Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского, Москва
Россия
Конфликт интересов:
Россия
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией патологии клетки Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А.П. Авцына
Конфликт интересов:
Автор заявляет об отсутствии каких-либо конфликтов интересов при планировании, выполнении, финансировании и использовании результатов настоящего исследования
Мария Александровна Козлова
Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского, Москва
Россия
Конфликт интересов:
Россия
научный сотрудник лаборатории патологии клетки Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А.П. Авцына
Конфликт интересов:
Автор заявляет об отсутствии каких-либо конфликтов интересов при планировании, выполнении, финансировании и использовании результатов настоящего исследования
Валерий Петрович Черников
Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского, Москва
.
Россия
Конфликт интересов:
Россия
кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории патологии клетки Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А.П. Авцына
Конфликт интересов:
Автор заявляет об отсутствии каких-либо конфликтов интересов при планировании, выполнении, финансировании и использовании результатов настоящего исследования
Марина Владиславовна Кондашевская
Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского, Москва
Россия
Конфликт интересов:
Россия
доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник лаборатории патологии клетки Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А.П. Авцына
Конфликт интересов:
Автор заявляет об отсутствии каких-либо конфликтов интересов при планировании, выполнении, финансировании и использовании результатов настоящего исследования
Список литературы
1. Vitaterna MH, Takahashi JS, Turek FW. Overview of circadian rhythms. Alcohol Res Health. 2001;25(2):85–93
2. Boyce PR. Human factors in lighting. Third Edition. Boca Raton-London-New York: Crc Press, 2014.- 703pp
3. Jasser SA, Blask DE, Brainard GC. Light during darkness and cancer: relationships in circadian photoreception and tumor biology. Canc Caus Con. 2006;17(4):515–523. DOI: 10.1007/s10552-005-9013-6
4. Fazakas J, Mándli T, Ther G et al. Evaluation of liver function for hepatic resection. Transplant Proc. 2006;38(3):798–800. DOI: 10.1016/j.transproceed.2006.01.048
5. Parkinson A, Ogilvie BW. Biotransformation of xenobiotics. Casarett and Doull’s toxicology: the basic science of poisons. 2008;7:161–304
6. Kim P, Oster H, Lehnert H et al. Coupling the Circadian Clock to Homeostasis: The Role of Period in Timing Physiology. Endocr Rev. 2019;40(1):66–95. DOI: 10.1210/er.2018-00049
7. Shi D, Chen J, Wang J et al. Circadian Clock Genes in the Metabolism of Non-alcoholic Fatty Liver Disease. Front Physiol. 2019;10:423. DOI: 10.3389/fphys.2019.00423
8. Mukherji A, Bailey SM, Staels B, Baumert TF. The circadian clock and liver function in health and disease. J Hepatol. 2019;71(1):200–211. DOI: 10.1016/j.jhep.2019.03.020
9. Hastings MH, Maywood ES, Brancaccio M. Generation of circadian rhythms in the suprachiasmatic nucleus. Nat Rev Neurosci. 2018;19(8):453–469. DOI: 10.1038/s41583-018-0026-z
10. Balsalobre A, Brown SA, Marcacci L et al. Resetting of circadian time in peripheral tissues by glucocorticoid signaling. Science. 2000;289(5488):2344–2347. DOI: 10.1126/science.289.5488.2344
11. Guerrero-Vargas NN, Guzmán-Ruiz M, Fuentes R et al. Shift Work in Rats Results in Increased Inflammatory Response after Lipopolysaccharide Administration: A Role for Food Consumption. J Biol Rhythms. 2015;30(4):318–330. DOI: 10.1177/0748730415586482
12. Guilding C, Hughes AT, Brown TM et al. A riot of rhythms: neuronal and glial circadian oscillators in the mediobasal hypothalamus. Mol Brain. 2009;2:28. DOI: 10.1186/1756-6606-2-28
13. Brown SA, Zumbrunn G, Fleury-Olela F et al. Rhythms of mammalian body temperature can sustain peripheral circadian clocks. Curr Biol. 2002;12(18):1574–1583. DOI: 10.1016/s0960-9822(02)01145-4
14. Westerterp-Plantenga MS. Challenging energy balance - during sensitivity to food reward and modulatory factors implying a risk for overweight - during body weight management including dietary restraint and medium-high protein diets. Physiol Behav. 2020;221:112879. DOI: 10.1016/j.physbeh.2020.112879
15. Leung JM, Martinez ME. Circadian Rhythms in Environmental Health Sciences. Curr Environ Health Rep. 2020;7(3):272–281. DOI: 10.1007/s40572-020-00285-2
16. Aho V, Ollila HM, Kronholm E et al. Prolonged sleep restriction induces changes in pathways involved in cholesterol metabolism and inflammatory responses. Sci Rep. 2016;6:24828. DOI: 10.1038/srep24828
17. Poggiogalle E, Jamshed H, Peterson CM. Circadian regulation of glucose, lipid, and energy metabolism in humans. Metabolism. 2018;84:11–27. DOI: 10.1016/j.metabol.2017.11.017
18. Mota MC, Silva CM, Balieiro LCT et al. Social jetlag and metabolic control in non-communicable chronic diseases: a study addressing different obesity statuses. Sci Rep. 2017;7(1):6358. DOI: 10.1038/s41598-017-06723-w
19. Anisimov VN. Light desynchronosis and health. Light & Engineering (2019);27.3:14–25
20. Masri S, Sassone-Corsi P. The emerging link between cancer, metabolism, and circadian rhythms. Nat Med. 2018;24(12):1795-1803. DOI: 10.1038/s41591-018-0271-8
21. Verlande A, Masri S. Circadian Clocks and Cancer: Timekeeping Governs Cellular Metabolism. Trends Endocrinol Metab. 2019;30(7):445–458. DOI: 10.1016/j.tem.2019.05.001
22. Wei L, Yue F, Xing L et al. Constant light exposure alters gut microbiota and promotes the progression of Steatohepatitis in high fat diet rats. Front Microbiol. 2020;11:1975. DOI: 10.3389/fmicb.2020.01975
23. Heathcote J. Treatment of primary biliary cirrhosis. J Gastroenterol Hepatol. 1996;11(7):605–609. DOI: 10.1111/j.1440-1746.1996.tb00300.x
24. van den Heiligenberg S, Deprés-Brummer P, Barbason H et al. The tumor promoting effect of constant light exposure on diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in rats. Life Sci. 1999;64(26):2523–2534. DOI: 10.1016/s0024-3205(99)00210-6
25. Walker WH, Bumgarner JR, Walton JC et al. Light Pollution and Cancer. Int J Mol Sci. 2020;21(24):9360. DOI: 10.3390/ijms21249360
26. Nelson RJ, Chbeir S. Dark matters: effects of light at night on metabolism. Proc Nutr Soc. 2018;77(3):223–229. DOI: 10.1017/S0029665118000198
27. Li W, Li L, Hui L. Cell Plasticity in Liver Regeneration. Trends Cell Biol. 2020;30(4):329–338. DOI: 10.1016/j.tcb.2020.01.007
28. Junatas KL, Tonar Z, Kubíková T, Liška V, Pálek R, Mik P, Králíčková M, Witter K. Stereological analysis of size and density of hepatocytes in the porcine liver. J Anat. 2017;230(4):575-588. DOI: 10.1111/joa.12585
29. Smitha T, Sharada P, Girish H. Morphometry of the basal cell layer of oral leukoplakia and oral squamous cell carcinoma using computer-aided image analysis. J. Oral Maxillofac Pathol. 2011;15:26–33
30. Häussinger D, Graf D, Weiergräber OH. Glutamine and cell signaling in liver. J Nutr. 2001;131(9 Suppl):2509S-14S; discussion 2523S-4S. DOI: 10.1093/jn/131.9.2509S
31. Bardeck N, Paluschinski M, Castoldi M et al. Liver cell swelling leads to upregulation of miR-141-3p in perfused rat liver and primary rat hepatocytes. Zeitschrift für Gastroenterologie. 2021;59(01):1–16. DOI: 10.1055/s-0040-1721965
32. Miyaoka Y, Ebato K, Kato H et al. Hypertrophy and unconventional cell division of hepatocytes underlie liver regeneration. Curr Biol. 2012;22(13):1166–1175. DOI: 10.1016/j.cub.2012.05.016
33. Lazzeri E, Angelotti ML, Conte C et al. Surviving Acute Organ Failure: Cell Polyploidization and Progenitor Proliferation. Trends Mol Med. 2019;25(5):366–381. DOI: 10.1016/j.molmed.2019.02.006
34. Nagy P, Teramoto T, Factor VM et al. Reconstitution of liver mass via cellular hypertrophy in the rat. Hepatology. 2001;33(2):339–45. DOI: 10.1053/jhep.2001.21326
35. Miyaoka Y, Miyajima A. To divide or not to divide: revisiting liver regeneration. Cell Div. 2013;8(1):8. DOI: 10.1186/1747-1028-8-8
36. Anderson WR, Zieve L, Lindblad S. Ultrastructural study of hepatic regeneration following one-lobe, two-lobe, and subtotal hepatectomy in the rat. Exp Pathol. 1990;38(1):61–72. DOI: 10.1016/s0232-1513(11)80200-8
37. Khraiwesh H, López-Domínguez JA, López-Lluch G et al. Alterations of ultrastructural and fission/fusion markers in hepatocyte mitochondria from mice following calorie restriction with different dietary fats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013;68(9):1023–1034. DOI: 10.1093/gerona/glt006
38. Mathes AM. Hepatoprotective actions of melatonin: possible mediation by melatonin receptors. World J Gastroenterol. 2010;16(48):6087–6097. DOI: 10.3748/wjg.v16.i48.6087
39. Chojnacki C, Walecka-Kapica E, Romanowski M et al. Protective role of melatonin in liver damage. Curr Pharm Des. 2014;20(30):4828–4833. DOI: 10.2174/1381612819666131119102155
40. Esteban-Zubero E, Alatorre-Jiménez MA, López-Pingarrón L et al. Melatonin's role in preventing toxin-related and sepsis-mediated hepatic damage: A review. Pharmacol Res. 2016;105:108–120. DOI: 10.1016/j.phrs.2016.01.018
41. Abbasoglu O, Berker M, Ayhan A rt al. I. The effect of the pineal gland on liver regeneration in rats. Journal of Hepatology. 1995;23(5):578–581. DOI:10.1016/0168-8278(95)80065-4
42. Liang R, Nickkholgh A, Hoffmann K et al. Melatonin protects from hepatic reperfusion injury through inhibition of IKK and JNK pathways and modification of cell proliferation. J Pineal Res. 2009;46(1):8–14. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2008.00596.x
43. Kobayashi T, Saito Y, Ohtake Y et al. Effect of aging on norepinephrine-related proliferative response in primary cultured periportal and perivenous hepatocytes. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2012;303(7):G861-869. DOI: 10.1152/ajpgi.00081.2012
44. Wilkinson PD, Duncan AW. Differential Roles for Diploid and Polyploid Hepatocytes in Acute and Chronic Liver Injury. Semin Liver Dis. 2021;41(1):42–49. DOI: 10.1055/s-0040-1719175
45. Yanko R. The combined influence of the intermittent normobaric hypoxia and melatonin on morphofunctional activity of the rat's liver parenchyma. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv -Problems of Physiological Functions Regulation. 2018;25(2):36–40
Дополнительные файлы
Исследование доказывает, что световой режим постоянного суточного освещения вызывает изменения в клетках печени крыс на ультраструктурном уровне
Рецензия
Для цитирования:
Арешидзе Д.А., Козлова М.А., Черников В.П., Кондашевская М.В. ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА УЛЬТРАСТРУКТУРУ ГЕПАТОЦИТОВ КРЫС. Морфологические ведомости. 2023;31(1):46-53. https://doi.org/10.20340/mv-mn.2023.31(1).758
For citation:
Areshidze D.A., Kozlova M.A., Chernikov V.P., Kondashevskaya M.V. THE INFLUENCE OF THE CONSTANT ILLUMINATION ON THE ULTRASTRUCTURE OF RAT'S HEPATOCYTES. Morphological newsletter. 2023;31(1):46-53. (In Russ.) https://doi.org/10.20340/mv-mn.2023.31(1).758
Просмотров: 207
