ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 414, № 3, с. 412-414
= ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 612.6.02:616.431.47
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ТЕМПА НЕОБРАТИМОЙ ВОЗРАСТНОЙ ИНВОЛЮЦИИ ТИМУСА С ПОМОЩЬЮ ПЕРЕСАДКИ ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ ИЛИ НЕЙРАЛЬНЫХ ТКАНЕЙ
© 2007 г. А. В. Куликов, Л. В. Архипова, Г. Н. Смирнова, Ю. Н. Корыстов, В. В. Шапошникова, Т. М. Третьяк, Д. А. Куликов, член-корреспондент РАН Л. М. Чайлахян
Поступило 29.01.2007 г.
Разработка способов модуляции возрастной инволюции тимуса и компенсации иммунологической недостаточности с помощью трансплантации иммунокомпетентных и нейральных тканей в относительно иммунопривилегированные области организма, благодаря отсутствию острого иммунологического конфликта между тканью донора и реципиента и необязательностью применения им-мунодепрессантов, имеет широкие перспективы. Система иммунитета функционирует в тесной и четко координированной взаимосвязи с нервной и эндокринной системами. Многочисленные исследования предоставляют доказательства, что эти системы взаимодействуют между собой в поддержании нормального гомеостаза организма [1-3].
Роль тимуса как одного из центральных органов иммунитета, не подвергается сомнению [4-6]. Удаление тимуса приводит к дегрануляции сома-тотропных клеток гипофиза, снижению функции коры надпочечников и половых желез [7]. У мышей, тимэктомированных в неонатальном периоде, наблюдаются нарушения нейроэндокринных функций [8].
В гипофизе млекопитающих синтезируется большое количество гормонов пептидной, белковой и гликопротеиновой природы. Одним из наиболее значимых является соматотропный гормон (СТГ) или гормон роста, вырабатывающийся ацидофильными клетками аденогипофиза. Некоторые авторы считают, что снижения продукции гормона роста в процессе старения является одной из причин, снижения мышечной массы тела и увеличению накопления жира с возрастом [9]. СТГ имеет широкий спектр действия: он влияет на процессы роста и интенсивность азотистого,
жирового и углеводного обменов, поддерживает рост и дифференцировку скелета, анаболические процессы в организме, общий синтез белков, транспорт и утилизацию аминокислот, обладает липолитическим действием; наряду с этим СТГ снижает утилизацию глюкозы - повышенные количества этого гормона оказывают диабетоген-ное действие [10].
Начать представленную работу нас побудили данные о том, что трансплантация крысам продуцирующей гормон роста опухоли гипофиза GH3 замедляет у них старение тимуса [11], но длительное введение крысам СТГ приводит к существенному увеличению частоты развития у них новообразований [12]. Из приведенных данных можно сделать предварительное предположение о том, что в случае полного или частичного нейро-им-мунологического контроля поступления СТГ в организм результаты получаются лучшие, чем при отсутствии такового. Трансплантация иммунокомпетентных и нейроэндокринных тканей в область ЦНС поможет снизить темп необратимой возрастной инволюции тимуса.
Трансплантацию тканей проводили по оригинальным методикам. Трансплантируемую ткань тимуса выделяли из крыс самцов Wistar массой 120 г. Аденогипофиз выделяли из головного мозга крыс массой 250 г. В чашке Петри со средой Игла ткань тимуса либо аденогипофиза измельчали до размера частиц примерно 1 мм3. Крысам-реципиентам на глаз наносили по 1 капле 0.1%-ного раствора атропина, через 5 минут - по 1 капле 0.5%-ного раствора дикаина. Трансплантацию проводили под эфирным наркозом. Забирали материал из чашки Петри и трансплантировали его в переднюю камеру глаза (ПКГ) модернизированной микропипеткой с изменяющимся объемом. В разрез длиной 1.5-2 мм медленно (710 с) выдавливали трансплантируемые кусочки ткани объемом 3-5 мм3 и помещали их на радужную оболочку глаза как можно дальше от разреза. Иммунодепрессантов ни до операции, ни после
Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской Академии наук, Пущино Московской обл.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ТЕМПА
413
нее не использовали. После операции животных содержали на стандартной диете.
Для определения количества тимоцитов животным после декапитации вскрывали грудную полость, извлекали тимус и помещали его в солевой раствор Хенкса без фенолового красного с глюкозой (5 ммоль/л) и антибиотиком (гентами-цин, 10 мкг/мл), содержащий 20 ммоль/л HEPES ("Serva", США) рН 7.2, при температуре 37°С. Тимусы протирали через капроновый фильтр, однократно отмывали после центрифугирования (700 g, 5 мин) и ресуспендировали в растворе Хенкса или RPMI-1640 ("Serva", США) до разной концентрации в интервале 105-108 клеток в 1 мл. Концентрацию клеток определяли просчетом в камере Горяева. Клетки инкубировали либо в пластиковых чашках Петри, либо в ячейках 96-луночного плоскодонного планшета.
Для полученных величин проводился подсчет среднеквадратической ошибки. Различия средних величин признавали достоверными при уровне значимости p < 0.05.
Представлены результаты пересадки ткани тимуса или аденогипофиза в относительно имму-нопривилегированную переднюю камеру глаза крыс. В данной серии трансплантацию проводили у двухмесячных крыс, т.е. за 3 мес до их декапитации и сравнительного анализа результатов. Даже на столь длительном сроке после пересадки наблюдается достоверное увеличение количества тимоцитов у оперированных животных: в 2.9 раза после трансплантации тимуса и в 2.4 раза в результате пересадки аденогипофиза. (Так, у 5-месячных животных количество тимоцитов в вилоч-ковой железе через 3 мес. после трансплантации составляет (х107): у интактных животных - контроль - 2.2 ± 0.4; после трансплантации тимуса в ПКГ - 6.5 ± 0.6 (p < 0.001); после трансплантации аденогипофиза в ПКГ - 5.2 ± 0.3 (p < 0.001) - средние из 5 животных). И если данные по пересадке тимуса для нас не были неожиданными, так как ранее мы проводили подобные работы на разных возрастных группах [13], то данные по столь значительному увеличению количества тимоцитов в собственной вилочковой железе после трансплантации аденогипофиза не только оправдали наши надежды, но и поставили целый ряд интересных задач на будущее, так как принципы взаимодействия нейроэндокринной и иммунологической систем организма на сегодня еще далеко не полностью ясны, и проведенная работа дает адекватную модель для их исследования.
В работе было важно показать, что у животных в ПКГ находятся именно тимоциты, а не какая-то другая, перерожденная либо соединительная, ткань. Для этого через месяц после аллотранс-плантации тимуса от молодых крыс животным 6-и 19-месячного возраста трансплантаты были из-
Таблица 1. Количество тимоцитов у 7- и 20-месячных крыс в собственной вилочковой железе и в трансплантатах, извлеченных из передней камеры глаза (х 107)
Показатель 7-месячные 20-месячные
В вилочковой 1.26 ± 0.15 0.15 ± 0.09
железе n = 14 n = 3
В трансплантате 0.13 ± 0.02 0.34 ± 0.03
n = 3 n = 5
Примечание. n - число животных.
влечены из глаза, по стандартной методике посчитано в них количество тимоцитов и этот показатель сравнен с количеством тимоцитов в собственной вилочковой железе (табл. 1).
Количество тимоцитов у 20-месячных животных в 8.4 раза ниже, чем у 7 месячных. В то же время трансплантаты, извлеченные из передней камеры глаза у животных 7-месячного возраста, содержали тимоцитов в 9.7 раза меньше, чем в собственном тимусе у крыс того же возраста. А трансплантаты, извлеченные из ПКГ у крыс 20-месячного возраста, содержали тимоцитов в 2.3 раза больше, чем в собственном тимусе у этих животных. Есть ли здесь логическая связь? Безусловно. Как известно, в процессе старения происходит необратимая атрофия тимуса, что было подтверждено в нашей работе на разных возрастных группах. Количество собственных тимоцитов у 7-месячных крыс по сравнению с молодыми 2.5-месячными меньше в 10.9 раза, а у 20-месячных их меньше уже в 90.6 раза. Тимус крысам пересаживали от молодых животных массой 120 г, когда потенциал его пролиферации еще очень велик и не наступило начало его возрастной эволюции. К 20 мес., когда возрастная инволюция собственного тимуса очень значительна, пролифера-тивный потенциал трансплантированной ткани раскрывается более полно, чем у 7-месячных крыс, когда возрастная инволюция еще не столь трагична. Поэтому в трансплантатах, извлеченных из передней камеры глаза 20-месячных крыс, тимоцитов больше, чем в трансплантатах 7-месячных животных, хотя изначально объем пересаженной ткани был одинаков.
Таким образом, разработаны новые экспериментальные способы модуляции возрастной инволюции тимуса и частичной компенсации иммунологической недостаточности с помощью трансплантации иммунокомпетентных и нейральных тканей в относительно иммунопривилегирован-ную область организма. Данные модели могут оказаться полезными для исследования принципов взаимодействия нейроэндокринной и иммунологической систем организма.
Работа выполнялась по программам Президиума РАН "Поддержка инноваций" (2005, 2006 гг.),
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 414 < 3 2007
414
КУЛИКОВ и др.
грантам Министерства промышленности правительства Московской области № 21/06-05, № 12/0306.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Першин Б.Б. Стресс, вторичные иммунодефициты и заболеваемость. М.: Наука, 1994. 263 с.
2. Акмаев И.Г, Гриневич В.В. // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2001. Т. 131. № 1. С. 22-32.
3. Акмаев И.Г. // Успехи физиолог. наук. 2003. Т. 34. № 4. С. 4-15.
4. Анисимов В Н., Соловьев М.В. Эволюция концепций в геронтологии. СПб.: Эскулап, 1999. 130 с.
5. Anisimov V.N., Birnbaum LS, Butenko G.M, Cooper R. Principles for Evaluating Chemical Effects on the Aged Population. Environmental Health Criteria 144. Geneva: WHO. 1993. 159 p.
6. Смирное B.C., Фрейдлин И.С. Иммунодефицит-ные состояния. СПб: Фолиант, 2002. 568 с.
7. Чеснокова B.M., Иванова М.Н., Грунтенко E.B. // Успехи соврем. биологии. 1984. Т. 97. В. 3. С. 435436.
8. Labunets IF. // Aging: Immunology and Infectious Disease. 1996. V. 6. № 3. P. 167-176.
9. Rudman D, Feller AG, Nagraj H.S. et al. // The New Engl. J. Med. 1990. V. 323. P. 1-6.
10. Балаболкин МИ. Эндокринология. M.: Универсум паблишинг, 1998. 582 с.
11. Kelley K.W, Brief S, Westly H.
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.