Модификация уровня интерлейкинов в процессе старения организма и способы её коррекции

Введение Возрастные, половые и индивидуальные особенности организма определяют границы его функциональных возможностей, степень приспособления его к условиям окружающей среды. Старение человеческого организма является не только физиологическим процессом, а в силу разных причин в большинстве случаев происходит по преждевременному типу и характеризуется более ранним развитием возрастных изменений, наличием выраженной неоднородности в старении различных систем и органов, что может привести к неполному использованию видового биологического предела жизни. Возрастные, половые и индивидуальные особенности организма определяют границы его функциональных возможностей, степень приспособления его к условиям окружающей среды [1].

Исследования старения включают в себя кроме центральных догматов и теорий, многие научные проекты, запущенные в лабораториях всего мира. Ведущий специалист Европейского проекта Genetics of Healthy AgingGENA. Клаудио Франчески считает основными механизмами старения воспаление, адаптацию к стрессу, эпигенетику, структурные повреждения макромолекул и регенерацию стволовых клеток[2].С точки зрения физиологии старение есть нарушение согласованности работы гомеостаза, причиной чего может быть хронический аутовоспалительный процесс[3].Если рассматривать кровь, как орган, фокусирующий на себя многие патогенетические и саногенные механизмы в организме человека, то её можно использовать в качестве объекта или материала для поиска маркеров преждевременного старения. В этой связи изучают морфологические элементы крови, биомаркеры воспаления и сигнальные молекулы нейроиммуноэндокринной системы [4].

Биологическая роль цитокинов известна и продолжает изучаться как в межсистемных и межклеточных взаимодействия, так и в самостоятельной системе регуляции.

В эксперименте доказано, что в биологических жидкостях продукция цитокинов может изменяться при различных функциональных и патологических состояниях [5].Показано, что уровень интерлейкинов в сыворотке крови отвечает за их баланс в тканях и органах человека, поэтому определение уровня последних, имеет в процессах онтогенеза высокую информативную ценность [6,7].Научно доказано, что значительным изменениям цитокиновая сеть подвергается в период старения. Так, одним из первых в ответную защитную реакцию организма включается IL-1β.Также следует отметить, что IL-23, являясь значимым фактором воспалительной реакции, стимулирует ангиогенез [8]. Определяемый авторами IL-13,известен своей способностью подавлять провоспалительную продукцию цитокинов[9]. Этот факт позволяет считать его маркером противовоспалительного процесса. Из приведенных здесь данных и известных научных разработок можно заключить, что несмотря на сходство механизмов старения тканей и органов на клеточном уровне, нельзя отрицать различие этих механизмов в условиях целого организма. Этот вывод позволяет считать полезным изучение процесса старения на разных уровнях биообъектов - клеточном, тканевом, органном и организменном.

Цель исследования заключалась в определении продукции интерлейкинов (ИЛ-23,ИЛ-13, ИЛ-1β ) в сыворотке крови подопытных животных и влиянии информационных препаратов на процессы старения.

Материал и методы исследования .Материалом для исследования стали сыворотки крови белых беспородных крыс-самцов, выращенных в питомнике лабораторных животных Столбовая ФГБУН НЦБМТ ФМБА России (МО, г.Чехов) и местном виварии. До начала эксперимента биологические обьекты использовались в процессах воспроизводства. Исследования над лабораторными крысами, с целью изучения физиологических состояний и патологий у человека, проводились согласно «Общим этическим принципам эксперимента над животными». Учитывая новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям, количество экспериментальных животных было взято авторами достаточно-минимальным. При ранжировании крыс по возрастным периодам использовали подходы, предложенные в обзорном исследовании Котерова А.Н. и соавт [10].Авторами данного исследования проводилось наблюдение за особями крыс двух возрастов: зрелыми и стареющими.

Нами были отобраны 37 животных-самцов, наиболее ревалентных запросу. После месячного карантина крыс разделили на 4 группы: контрольную и три основные группы. Общая продолжительность научного эксперимента на основе информационных технологий составила 4 недели. Последовательность эксперимента представлена в таблице 1.

Таблица 1

Дизайн экспериментального исследования

На животных I и II группы (19 крыс) оказывали воздействие информационными препаратами - ИП1 и ИП2 соответственно. ИП являются электронными копиями микроэлементов, полученные методом биорезонансного копирования на специализированном аппаратном комплексе «Артемида-Про-М».ИП1 и ИП2 ввиде ампул с физраствором подвергали обработке, затем каждую помещали в бутылочку с водой для выпаивания животных. Ампулы в поилках находились круглосуточно в течении всего периода эксперимента; животные IV группы пили обычную воду.

III группа крыс в количестве10 штук находились под воздействием программ «Активационная терапия» (АТ) аппарата «Артемида-Дом» (набор слабых электромагнитных сигналов для коррекции физиологических нарушений). В данном эксперименте авторами была выбрана последовательность применения 4-х АТ-программ; из них две программы были системного и две – гетеропротекторного действия. Каждому животному из группы проводилось воздействие одной из программ (через день). Время экспозиции в индивидуальной клетке, оборудованной электродами аппаратного комплекса «Артемида-Про» составляло 18 минут. Этот цикл эксперимента был повторен три раза.

Контрольная группа (IV) состояла из 8 крыс-самцов зрелого возраста, находившихся на обычном рационе вивария и не получавших ИП, а также не испытавших воздействия программами «Активационная терапия». Регулярно оценивался внешний вид животных всех групп, т.е. состояние шерстяного покрова, склер глаз, активность и масса их тела. Из опыта крыс выводили методом декапитации при слабом эфирном наркозе.

Для определения уровня интерлейкинов (IL1β, IL23 и IL13) в сыворотке крови животных использовали наборы фирмы «BenderMedsistems» (Австрия) для твердофазного иммуноферментного анализа. Эти наборы обладают высокой чувствительностью и специфичностью. Образцы сыворотки крови животных хранились в морозильной камере («Sanyo», Япония) при температуре (- 80С^о).

Данные, полученные в эксперименте, статистически обрабатывали с помощью прикладных программ ( и «Statistica 10.0»). При определении статистической значимости различий пользовались критерием Стьюдента (t - критерий) для независимых выборок. Результаты представили в виде среднего арифметического (М) ± стандартная ошибка (m).

Результаты исследования и их обсуждение. Исследование показало, что до лечения во всех трех опытных группах животных уровень изученных интерлейкинов сыворотки крови был повышен, но в разной степени. Наибольшие изменении в сыворотке крови на фоне проведенной терапии информационными препаратами были обнаружены в содержании ИЛ-1β. Результаты исследования уровня ИЛ-1β в сыворотке крови крыс представлены в таблице 2.

Таблица 2

Динамика содержания ИЛ-1β (пг/мл) на фоне проведенной терапии ИП

* - Статистическая значимость различий между показателями в 1, 2 и 3 гр. и группой сравнения (контрольной).

До лечения информационными препаратами уровень цитокина ИЛ-1β в 1 группе был увеличен по сравнению с контрольной группой. Показатель его во второй и третьей группах был повышен соответственно контролю на 84% и 75%.

Если говорить о внутригрупповых отличиях этого цитокина, то уровень его после лечения снизился во всех группах: в 1-й – на 20%, во 2-й - на 13% и в 3-й –на 31%.

Значительные изменения наблюдались и в уровне ИЛ-23, что отражено авторами в таблице 3.

Таблица 3

Динамика содержания ИЛ-23(пг/мл) на фоне проведенной терапии ИП

*- Статистическая значимость различий между показателями в 1, 2 и 3 гр. и контролем.

Так, наибольшее повышение ИЛ-23 зафиксировали в 1 группе (на 83,6%), во 2 и 3 группах увеличение показателя составило 40,8% и 48,9%, соответственно группе контроля.

После лечения препаратами уровень интерлейкинов снижался: наибольшее его падение отмечено в 3-й группе (на 34%), во 2-й – на 20%, и в 1-й – на 7% относительно контроля, что подтверждает эффективность проведенной терапии.

В плане внутригрупповых отличий авторами было замечено, что после лечения содержание ИЛ-23 снижалось во всех опытных группах, включая и 4-ю – контрольную.На 53% (контроль), 29% (1 гр), 10% (2 гр) и 30% (3 гр).Содержание ИЛ-23 у животных 3-й группы превысило аналогичный показатель в группе сравнения на 20,5%.

Результаты исследования уровня ИЛ-13 в сыворотке крови крысна фоне проведенной терапии информационными препаратами отражены в таблице 4.

Таблица 4

Динамика содержания ИЛ-13 (пг/мл) на фоне проведенной терапии ИП

* - Статистическая значимость различий между показателями в 1, 2 и 3 гр. и группой сравнения (контроль).

До лечения информационными препаратами уровень интерлейкина ИЛ-13 был зафиксирован сниженным в 1 и 2 группах - на 18% и 16% относительно контрольных значений. Однако, после серий проведенного терапевтического лечения уровень этого противовоспалительного интерлейкина более всего повышался в 3-й группе - на 41,2%, а в 1-й и 2-й - лишь на 7% и 21%, соответственно. Внутригрупповые показатели в содержании этого интерлейкина оказались повышенными, особенно это касается 2-й группы (на 91%). В сыворотке крови животных 1-й группы этот показатель был повышен на 71,6%, а в 3-й группе - на 59%.

Заключение. Цитокиновый баланс в процессе старения организма характеризуется продукцией провоспалительных и противовоспалительных молекул. Накопление уровня провоспалительных цитокинов, и напротив–падение противовоспалительных (до лечения)

Свидетельствует о нарушении клеточной регуляции и приводит к развитию эндотелиальной дисфункции, имеющей отрицательные последствия в процессах старения. Восстановление же баланса интерлейкинов (после лечения) позволяет предотвратить последствия старения у животных. Полученные авторами данные свидетельствуют о положительном влиянии информационных препаратов на процессы старения у подопытных животных.

Список литературы

1. Прошкина Е.Н., Соловьев И.А., Шапошников М.В., Москалев А.А. Ключевые молекулярные механизмы старения, биомаркеры и потенциальные интервенции//Молекулярная биология.2020. Т.54. №6. С.883-921. DOI: 10.31857/S0026898420060099
2. Ахмадиев Г.М. Разработка научных основ и принципов оценки, прогнозирования и повышения жизнеспособности человека, животных и птиц // Научное обозрение. Биологические науки. 2016. № 1. С. 5-23;URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=980 (дата обращения: 16.07.2024).

3. ФоменкоА.Н., БарановаА.В., МитницкийА.Б., ЖикривецкаяС.О., МоскалёвА.А. Биомаркерыстарениячеловека. СПб:Изд-во«ЕвропейскийДом», 2016.– 264с.
4. NardozzaL.M., CaetanoA.C., ZamarianA.C., MazzolaJ.B., SilvaC.P., MarçalV.M., LoboT.F., PeixotoA.B., AraujoJúniorE. Fetalgrowthrestriction: currentknow\ledge//ArchGynecolObstet. 2017 May. Vol.295.Is.5. P.1061-1077.DOI: 10.1007/ s00404-017-4341-9.
5. Кит О.И., Владимирова Л.Ю., Сагакянц А.Б., Златник Е.Ю., Тишина А.В., Дженкова Е.А., Новикова И.А., Шульгина О.Г., Закарян К.М., Ульянова Е.П., Сторожакова А.Э., Удаленкова И.А., Шапошников А.В. Динамика цитокинового профиля крови больных с метастатическимколоректальным раком при проведении анти-EGFR терапии// Современные проблемы науки и образования. 2024. № 4.;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=33487 (дата обращения: 14.07.2024).DOI: 10.17513/spno.33487
6. АгарковН.М., Жернакова Н.И., НегребецкийВ.А. Системные цитокины у пожилых пациентов с ишемической болезнью сердца после COVID-19 в ранние сроки выздоровления//Медицинская иммунология. 2023.Т.25. №6. С.1417-1422. DOI: 10.15789/1563-0625-SCI-2669
7. Крукиер И.И., Авруцкая В.В., Петров Ю.А., Левкович М.А., Галусяк А.В., Кравченко Л.В., Григорьянц А.А.Дисбаланс интерлейкинов и его значение в развитии задержки роста плода //Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. Т. 21. №6. С.29-34.
8. DOI: 10.20953/1726-1678-2022-6-29-34
9. Gaffen S.L., Jain R, Garg A.V., Cua D.J. The IL-23-IL-17 Immune Axis: from mechanisms to therapeutic testing//Nature Reviews Immunology. 2014 Sep. Vol. 14.Is.9. P.585–600.DOI:org/10.1038/nri3707.
10. BryantA.H., Spencer-HartyS.,OwensS., JonesR. H., ThorntonC.A. Interleukin 4 and interleukin 13 down regulate the lipopolysaccharide-mediated inflammatory response by human gestation-associated tissues//Biology of Reproduction. 2017. Vol. 96.Is.3. P.576–586.
11. Котеров А.Н., Ушенкова Л.Н., Зубенкова Э.С., Вайнсон А.А., Бирюков А.П. Соотношение возрастов основных лабораторных животных (мышей, крыс, хомячков и собак) и человека: актуальность для проблемы возрастной радиочувствительности и анализ опубликованных данных//Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018. Том 63. № 1. C. 5–27.DOI: 10.12737/article_5a82e4a3908213.56647014

Статья поступила в редакцию 16 августа 2024 г.  
Поступила после доработки 26 августа 2024 г.  
Принята к печати 3 сентября 2024 г.  
Received 16, August, 2024  
Revised 26, August, 2024  
Accepted 3, September, 2024