БИОХИМИЯ, 2014, том 79, вып. 10, с. 1316 - 1323
УДК 611.814.53:612.4.09:577.24
ШИШКОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА КАК ЭНДОКРИННО-ГРАВИТАЦИОННЫЙ ЛУНАСЕНСОР: ОБНАРУЖЕНИЕ ЛУНАФАЗНЫХ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ У МЫШЕЙ
© 2014 А.В. Герасимов1, В.П. Костюченко1, А.С. Соловьева2, А.М. Оловников2*
1 Сибирский государственный медицинский университет,
634050 Томск, Московский тракт, 2
2 Институт биохимической физики РАН, 119334 Москва, ул. Косыгина, 4; электронная почта: olovnikov@gmail.com
Поступила в редакцию 21.05.14
Обнаружена морфологическая лунафазная активность шишковидной железы мышей, выраженная во внутриклеточных отличиях пинеалоцитов в новолуние и полнолуние, а также в изменениях протоков субманди-булярных слюнных желез. Предполагается, что эти изменения инициируются смещениями электронно-плотных конкреций в секреторных везикулах пинеалоцитов, и что происходит это под воздействием гравитационного поля, которое периодически меняется в разные фазы Луны. Пинеалоцит, по-видимому, не только эндокринная, но и грависенсорная клетка. Периодическая секреция шишковидной железы, вероятно, также стимулирует в лунафазном режиме нейроэндокринную систему, которая в свою очередь периодически воздействует на различные органы тела. Предполагается, что наблюдаемый эффект может использоваться организмом в пожизненных часах мозга, осуществляющих временной контроль за процессами развития и старения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: пинеалоциты, электронно-плотные конкреции секреторных везикул, лунафазные изменения клеточной морфологии.
Уже 400 лет известно, что шишковидная железа содержит так называемый «песок мозга» — кальцифицированные включения. Представленные в этой работе экспериментальные наблюдения совместимы с гипотезой, утверждающей, что эти включения используются в мозге как компонент особых пожизненных часов, которые нужны для контроля во времени за ходом развития и затем старения. Шишковидная железа, как известно, участвует в процессах, морфологически сходных с нейросекрецией. Наиболее известный ее гормон — мелатонин, хотя клетки шиковидной железы (пинеалоциты) содержат и другие факторы, участвующие в регу-ляторных процессах организма. Характерными для пинеалоцитов являются гранулярные секреторные везикулы; они описаны у мышей, крыс, песчанок, полевок, джунгарских хомяков, хлопковых крыс [1—7]. У свиней к секреторному процессу пинеалоцитов, по-видимому, имеют также отношение мембранные тельца, богатые ламеллярным компонентом [8]. Ранее было
* Адресат для корреспонденции.
высказано предположение, что благодаря гравитация-зависимым смещениям минеральных включений шишковидной железы, ее клетки — пинеалоциты откликаются на периодические изменения гравитационного поля Луны путем периодической секреции гормональных факторов [9, 10]. Благодаря этому шишковидная железа могла бы быть своеобразным грависенсо-ром, т.е. по сути лунасенсором. И на основе этой способности, она могла бы служить пейсмеке-ром, участвующим в функционировании пожизненных часов у многих видов животных, включая человека. Пожизненные часы могли бы участвовать в контроле за последовательными изменениями биологического возраста организма, так как их функционирование необходимо для обеспечения своевременности наступления различных этапов развития. Однако пожизненные часы продолжают работать даже после завершения физиологического созревания, и как раз это могло бы быть основной причиной, постепенно ведущей организм к старению [9, 10]. Если так, то пинеалоциты должны были бы быть способны менять свою секреторную актив-
ность в полнолуние по сравнению с новолунием, периодически модифицируя некоторые собственные морфологические свойства и другие особенности организма, оказывающегося в условиях периодических изменений профиля нейро-эндокринной активности и секреции. Недавно были описаны лунафазные изменения профиля концентраций мелатонина в биологических жидкостях [11]. В настоящей работе проведен поиск морфологических лунафазных изменений помимо шишковидной железы также в суб-мандибулярной (поднижнечелюстной) слюнной железе, гранулярные отделы которой занимают почти половину объема органа и морфологически откликаются на эндокринный статус организма грызуна [12, 13], а потому эта слюнная железа удобна в качестве модельного органа для поиска потенциально возможных лунафаз-ных морфологических изменений в организме.
В шишковидной железе мышей мозаично расположены т.н. светлые пинеалоциты (СП) и темные пинеалоциты (ТП). В цитоплазме СП и ТП присутствуют везикулы, которые предположительно участвуют в секреторной активности этого эндокринного органа в качестве ключевого фактора лунафазного ответа организма. Исходя из этого предположения, поиск различий в представленности пинеалоцитарных везикул в противоположные фазы лунного цикла был избран основной целью наблюдений за морфологическими реакциями организма на возможное влияние разных фаз природного небесного спутника Земли.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» на трехмесячных самцах мышей (сток CD1) массой 25—30 г (n = 22). Железы извлекали в 11 ч дня в различные фазы лунного цикла после 24-часовой пищевой депривации животных. Слюнные железы фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине, обезвоживали, заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Шишковидные железы фиксировали погружением в смесь 4%-ного параформальдегида и 2,5%-ного глютаральдегида на 0,1 М какодилатном буфере, рН 7,4, постфиксировали в 1%-ном растворе тетраоксида осмия, обезвоживали, заключали в смесь смол эпон-аралдит. Срезы готовили на ультратоме «Leica EM UC 7» (Австрия). Полутонкие срезы окрашивали азуром II. Светоопти-ческое исследование проводили под микроскопом «Primo Star» («Carl Zeiss», Германия) с циф-
ровой фотокамерой G-10 («Canon», Япония) и с программным обеспечением «Axio Vision 4.8.2» («Carl Zeiss», Германия). В 10-ти полях каждого среза шишковидной железы площадью 0,011 мм2 (об. х 100, ок. х 10) подсчитывали число профилей пинеалоцитов и крупных цитоплазматичес-ких везикул с осмиофильными включениями, измеряли их размер, площадь ядер и диаметр ядрышек пинеалоцитов. На поперечных срезах субмандибулярных (поднижнечелюстных) слюнных желез определяли площадь просвета гранулярных отделов, площадь ядра и ядерно-цито-плазматическое отношение эпителиоцитов. Ультратонкие срезы шишковидных желез, контрас-тированные уранилацетатом и цитратом свинца, исследовали в электронном микроскопе «Philips CM 12» («Philips», Нидерланды) с цифровой фотокамерой «Megaview G 2» («Olympus», Германия). Данные из общей матрицы Excel 7.0 («Microsoft», США) обрабатывали методами вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ «Statistics for Windows v. 6.0». Определяли среднее арифметическое значение показателя и ошибку среднего. О значимости различий судили по t-критерию Стьюдента. Различия считали значимыми при Р <0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Существенных отличий между общим количеством пинеалоцитов в шишковидной железе мышей в новолуние и полнолуние не выявлено. Также практически не зависели от фаз Луны средняя площадь ядра и средний диаметр ядрышка этих клеток (таблица). Фазы Луны не оказывали влияния и на распределение двух типов пинеалоцитов (СП и ТП) по зонам органа, т.е. в глубокой и поверхностной зонах шишковидной железы (рис. 1).
Однако на внутриклеточном уровне морфологические отличия для СП и ТП между новолу-
Среднее число пинеалоцитов и их кариометрические показатели для разных фаз Луны (М ± т)
Фаза Луны Общее количество пинеалоцитов, шт. Средняя площадь ядра, мкм2 Средний диаметр ядрышка, мкм
Полнолуние 67 ± 3 65 ± 3 2,21 ± 0,06
Новолуние 65 ± 3 67 ± 3 2,15 ± 0,06
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
■ - ■ Поверхностная зона, темные
- клетки
34% 33% Поверхностная зона, светлые клетки
13% 14% ■ Глубокая зона, темные клетки
- 38% 1 38% Глубокая зона, светлые клетки 1
Новолуние Полнолуние
Рис. 1. Распределение пинеалоцитов по их типам и зонам шишковидной железы в новолуние и полнолуние
торных гранул, но уменьшена площадь просвета гранулярных отделов на поперечном срезе (рис. 6); кроме того, в новолуние уменьшены как площадь ядер эпителиоцитов, так и их ядерно-ци-топлазматическое отношение.
Относительно происхождения везикул следует заметить следующее. В новолуние в СП с крупным ядром и ядрышками ретикулярного типа строения наблюдались гиперплазия диктио-сом и увеличение зоны комплекса Гольджи. В полнолуние диктиосомы располагаются вблизи ядра, иногда непосредственно в складках карио-леммы, распадаются на везикулы, число диктио-сом уменьшается. На рис. 7 приведены снимки области комплекса Гольджи в пинеалоцитах в разные фазы Луны. Везикулы представляют собой контейнеры, предположительно содержащие помимо плотных включений также секреторные факторы (рис. 8).
нием и полнолунием оказались значительными. В полнолуние увеличивается не только общее количество везикул с осьмиофильными включениями (более чем в полтора раза), но и их распределение по разным типам клеток и внутри клеток также оказалось неодинаковым. В новолуние в ТП находится только треть всех везикул, тогда как в полнолуние — почти половина (рис. 2). В основном, везикулы с осьмиофильными включениями обнаруживаются в перикарионах. В новолуние в отростках пинеалоцитов найдено менее четверти всех везикул, тогда как в полнолуние их там более трети, что косвенно свидетельствует о смещении к полнолунию везикул в направлении пинеалоцитарных отростков (рис. 3).
Как показано на рис. 2—5, в оппозитные фазы лунного цикла (в новолуние и полнолуние) имеются большие различия в локализации и размере везикул с осмиофильными включениями. Эти различия видны при сравнении количества везикул в СП и ТП в поверхностной и глубокой зонах шишковидной железы, а также при сравнении представленности везикул в перика-рионах и отростках пинеалоцитов. В полнолуние в отростках ТП и СП глубокой зоны железы число везикул возрастало по сравнению с новолунием в 5,1—7,7 раз.
В субмандибулярных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.