Залежність життєздатності та тривалості життя від особливостей раннього онтогенезу - Автореферат

У великій кількості епідеміологічних досліджень було продемонстровано наявність асоціацій між чинниками раннього розвитку організму та віковими захворюваннями, зокрема, захворюваннями серцево-судинної системи, діабетом та артеріальною гіпертензією (Susser E.B. et al., 1999; Gunnell D. et al., 1999; Barker D.J.P., 2000; Osmond C. and Barker D.J.P., 2001). Припускається, що від особливостей раннього розвитку може залежати й тривалість життя, але дослідження, в яких були одержані експериментальні підтвердження такої залежності, поодинокі (Sayer Більшість доказів того, що існують звязки між ранніми та пізніми етапами онтогенезу, одержані в епідеміологічних дослідженнях. Базовими для підготовки та подання дисертаційної роботи були такі науково-дослідні роботи, виконані у межах наукової тематики Інституту геронтології АМН України: Математичне і експериментальне моделювання впливу екологічних факторів на старіння, вікову смертність та тривалість життя і медико-демографічна оцінка наслідків аварії на ЧАЕС (1992-1995 рр., номер державної реєстрації UA01002438P). Показано, що відхилення умов розвитку від екологічного оптимуму (температури, щільності личинкової популяції тощо) може значною мірою впливати на життєздатність, смертність та ТЖ імаго Drosophila melanogaster, причому ці зміни можуть бути як негативними, так і позитивними, в залежності від характеру відхилень.Всі особи, що включені до вибірки, були поділені на групи в залежності від причин смерті: захворювання органів системи кровообігу, злоякісні новоутворення, нещасні випадки/самогубства, інфекційні захворювання, захворювання органів дихання, захворювання органів травлення, захворювання сечостатевої системи, захворювання нервової системи, інші причини. З метою модифікації розвитку комах з подальшим вивченням впливу цих модифікацій на тривалість життя імаго використовували: різні комбінації щільності личинкової популяції (2000 личинок у банці обємом 1,0 л) та імагінальної популяції (20 або 40 комах у склянці); Біологічний вік комах визначали за допомогою набору тестів, до складу якого входили такі характеристики: індукована локомоторна активність, стійкість до теплового шоку та стійкість до голодування. Для визначення впливу кліматичних факторів у ранньому онтогенезі на перебіг старіння та тривалість життя людей було здійснене вивчення залежності віку смерті мешканців м. Динаміка змін кількості померлих у різні місяці індивідуального річного циклу мала, як у чоловіків, так і у жінок, подібний “синусоїдальний” характер із приблизно піврічним періодом: піки смертності в чоловіків і жінок приходилися на кінець і початок індивідуального річного циклу (1-й і 12-й місяці), а також на середину індивідуального річного циклу (6-й місяць у чоловіків і 8-й - у жінок).У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення проблеми залежності життєздатності та тривалості життя від чинників раннього розвитку, здійснене вивчення молекулярних та клітинних механізмів, які зумовлюють асоціацію між ранніми та пізніми етапами онтогенезу організму. Вік смерті в осіб, що народилися на початку і наприкінці року (жовтень - березень) значно перевищує відповідні показники у людей, що народилися в середині року (квітень - липень). Суттєвих відмінностей у структурі смертності серед людей, що народилися у різні місяці року, не виявлено; практично у всіх випадках (для всіх причин смерті), як у чоловіків, так і у жінок найбільшим виявився середній вік смерті людей, що народилися у IV кварталі року. Розвиток Drosophila melanogaster в умовах підвищеної щільності личинкової популяції приводить до подовження тривалості життя імаго, особливо вираженого у тому разі, якщо комахи живуть в умовах високої щільності популяції на імагінальній стадії. Виживаність на ранніх і проміжних етапах життя імаго сягала максимальних значень, якщо розвиток комах здійснювали у діапазоні температур 23-27 ОС; найменш сприятливою для виживаності на ранніх і проміжних етапах життя імаго була температура 29 ОС, а найбільш сприятливою для пізньої виживаності - 21 ОС.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення проблеми залежності життєздатності та тривалості життя від чинників раннього розвитку, здійснене вивчення молекулярних та клітинних механізмів, які зумовлюють асоціацію між ранніми та пізніми етапами онтогенезу організму.

Вік смерті в осіб, що народилися на початку і наприкінці року (жовтень - березень) значно перевищує відповідні показники у людей, що народилися в середині року (квітень - липень). Відмінності між мінімальними і максимальними середньомісячними значеннями віку смерті складають 2,6 роки для чоловіків і 2,3 роки для жінок.

Суттєвих відмінностей у структурі смертності серед людей, що народилися у різні місяці року, не виявлено; практично у всіх випадках (для всіх причин смерті), як у чоловіків, так і у жінок найбільшим виявився середній вік смерті людей, що народилися у IV кварталі року.

Рівень смертності характеризується періодичними змінами протягом індивідуального річного циклу; найвищим є рівень смертності у період, що межує з днем народження людей.

Розвиток Drosophila melanogaster в умовах підвищеної щільності личинкової популяції приводить до подовження тривалості життя імаго, особливо вираженого у тому разі, якщо комахи живуть в умовах високої щільності популяції на імагінальній стадії.

Підвищення температури розвитку Drosophila melanogaster у діапазоні 21-29 ОС призводить до скорочення тривалості розвитку комах, а також імагінальної тривалості життя. Найбільшою мірою від тривалості розвитку комах залежить їх виживаність на пізніх етапах імагінального життя. Виживаність на ранніх і проміжних етапах життя імаго сягала максимальних значень, якщо розвиток комах здійснювали у діапазоні температур 23-27 ОС; найменш сприятливою для виживаності на ранніх і проміжних етапах життя імаго була температура 29 ОС, а найбільш сприятливою для пізньої виживаності - 21 ОС.

Додавання у корм нітрату алюмінію у концентрації 1 г на літр корму на стадії розвитку привело до гормезису у імаго, який виявлявся у підвищенні життєздатності і подовженні тривалості життя імаго. Як за окремими показниками життєздатності (індукована локомоторна активність, стійкість до голодування та теплового шоку), так і за розрахованим на їх основі інтегральним показником біологічного віку, покращення показників після додавання у корм нітрату алюмінію спостерігалося у порівнянні з контролем перш за все на пізніх етапах життя комах.

Застосування під час розвитку мух низькочастотних коливань атмосферного тиску призвело до збільшення імагінальної виживаності у комах, що підлягали дії теплового шоку на стадії яйця.

Рентгенівське опромінення Drosophila melanogaster на стадії личинки у діапазоні 1,2 - 17,1 Гр приводить до підвищення інтенсивності смертності на ранніх стадіях імагінального життя і зниження - на пізніх.

Опромінення Drosophila melanogaster на стадії яйця у діапазоні 0,25-0,75 Гр приводить до гормезису (подовження тривалості життя, поліпшення життєздатності і зменшення біологічного віку). Подовження тривалості життя мух, індуковане опроміненням на стадії яйця у дозі, яка приводить до найбільш вираженого гормезисного ефекту (0,75 Гр), супроводжувалося тривалими змінами на рівні структурно-функціональної організації ДНК (збільшенням стійкості до S1-нуклеази), що може свідчити про активізацію внаслідок опромінення репараційної системи, а також ультраструктурними змінами нейронів головного мозку, які свідчать про підвищення транскрипційної активності.

При реципрокних схрещуваннях Drosophila melanogaster трьох інбредних ліній: Oregon-R, Canton-S і Умань, які відрізняються за тривалістю життя, виявлені розбіжності у прояві гетерозису між міжлінійними гібридами. У гібридів, одержаних при прямому і реципрокному схрещуваннях ліній Canton-S і Умань, а також Oregon-R і Умань, виявлено виражений материнський ефект відносно середньої тривалості життя: більш довгоживучими були ті гібридні комбінації, у яких більш довгоживучими були матері.

Результати дослідження взаємозвязків між показниками, які характеризують репродуктивну активність самок Drosophila melanogaster на різних етапах життя та їх тривалістю життя свідчать про відсутність очікуваних у відповідності до гіпотез усуваної соми та антагоністичної плейотропії негативних кореляцій між показниками, які характеризують ранню репродуктивну активність мух, та строками їх імагінального життя. З тривалістю життя асоціюється перш за все тривалість репродукції, а не її інтенсивність, тобто, довгоживучі мухи відрізняються від короткоживучих не меншою (або більшою) репродуктивною активністю у певні періоди життя, а різною динамікою зміни цих показників.

Вайсерман О.М. Вплив умов раннього розвитку на життєздатність і тривалість життя (популяційні та експериментальні дослідження).- Київ: Фітосоціоцентр, 2003.- 116 с. (Дисертанту належить участь у плануванні і проведенні експериментів, демографічні дані щодо смертності населення м. Києва, дані щодо динаміки смертності D. melanogaster, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту книги).

Ахаладзе Н.Г., Вайсерман А.М. Определение биологического возраста как проблема геронтологии // Пробл. старения и долголетия.- 1992.- 2, № 3.- 323-329 (Дисертанту належить розробка концепції роботи, а також участь в опрацюванні літератури та в написанні статті).

Вайсерман А.М. Определение биологического возраста Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 1993.- 3, № 1.- 9-13.

Коваль О.А., Кошель Н.М., Вайсерман А.М., Войтенко В.П. Радиационное старение Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 1994.- 4, №2.- 193-202 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо динаміки смертності комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Вайсерман А.М. Влияние плотности популяции на личиночной и имагинальной стадиях онтогенеза на жизнеспособность и продолжительность жизни Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 1996.- 6, № 1- 2.- 3-10.

Вайсерман А.М. Влияние температуры на длительность развития и продолжительность жизни Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 1998.- 7, № 1.- 8-15.

Вайсерман А.М. Длительность жизни инбредных линий и межлинейных гибридов D. melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 1998.- 7, № 4.- 315-321.

Вайсерман О.М., Кошель Н.М., Войтенко В.П. Тривалість життя Drosophila melanogaster після рентгенівського опромінення на стадії личинки // Биологический Вестник Харьковского ун-та.- 1998.- 2, № 1.- 34-37 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо динаміки смертності та фекандильності комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, їм написано текст статті).

Кошель Н.М., Вайсерман А.М., Войтенко В.П. Влияние облучения на стадии яйца на жизнеспособность и продолжительность жизни имаго Drosophila melanogaster и их потомков // Пробл. старения и долголетия.- 1999.- 8, № 1.- 16-21 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо показників життєздатності та виживаності комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, їм написано текст статті).

Вайсерман А.М. Гормезис у Drosophila melanogaster при добавлении в пищевую среду нитрата алюминия на стадии развития // Пробл. старения и долголетия.- 1999.- 8, № 2.- 149-154.

Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Войтенко В.П. Влияние рентгеновского облучения в раннем онтогенезе на жизнеспособность и продолжительность жизни Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 2000.- 9, № 1.- 33-41 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо показників життєздатності та виживаності комах після опромінення у малих дозах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, їм написано текст статті).

Войтенко В.П., Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Мозжухина Т.Г., Литошенко А.Я. Влияние рентгеновсого облучения враннем онтогенезе на структурно-функциональную организацию ДНК и продолжительность жизни Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 2000.- 9, № 4.- 323-330 (Дисертанту належить участь у плануванні і проведенні експерименту, дані щодо життєздатності та тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Войтенко В.П. Гормезис та його можлива роль при експериментальному вивченні геропротекторів // Биологический Вестник Харьковского ун-та.- 2000.- 4, № 1-2.- 37-41 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо біологічного віку та тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написано текст статті).

Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Войтенко В.П. Взаимосвязь репродуктивной активности и продолжительности жизни Drosophila melanogaster // Пробл. старения и долголетия.- 2001.- 10, № 1.- 11-21 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо репродуктивної активності та тривалості життя самок Drosophila melanogaster, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написано текст статті).

Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Белая И.И., Войтенко В.П. Продолжительность жизни людей зависит от месяца их рождения // Пробл. старения и долголетия.- 2001.- 10, № 4.- 360-367 (Дисертанту належить розробка робочої схеми дослідження, демографічні дані щодо смертності людей, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написано текст статті).

Кошель Н.М., Вайсерман О.М., Савінова В.А., Войтенко В.П. Температурні модифікації радіаційного ефекту у Drosophila melanogaster // Вісник Черкаського ун-ту. Біол. науки.- 2002.- вип. 32.- С. 92-97 (Дисертанту належить участь у плануванні і проведенні експерименту, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Вайсерман А.М. Влияние месяца рождения на структуру смертности жителей Киева (1990-2000 гг.) // Пробл. старения и долголетия.- 2002.- 11.- С. 199-205.

Вайсерман А.М. Влияние сезона рождения на структуру смертности и продолжительность жизни жителей Киева // Успехи геронтологии.- 2002.- 10.- С. 29-34.

Горго Ю.П., Вайсерман О.М., Мірошник Т.Г., Делюков А.О., Кошель Н.М. Вплив низькочастотних коливань атмосферного тиску на тривалість життя імаго Drosophila melanogaster у нормі та після теплового шоку // Вісник КНУ, Біологія.- 2002.- вип 38.- С. 46-48 (Дисертанту належить участь у розробці робочої схеми і проведенні експерименту, дані щодо тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Кошель Н.М., Вайсерман О.М., Савінова В.А., Войтенко В.П. Модифікація радіаційно-індукованого старіння Drosophila melanogaster за допомогою інгібітору апоптозу ауринтрикарбонової кислоти // Вісник Черкаського ун-ту. Біол. науки.- 2002.- вип. 39.- С. 84-87 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Любарский А.В., Григорьев П.Е. Вайсерман А.М. Отдельные аспекты оценки обращаемости в клинику репродуктивного здоровья // Таврический журнал психиатрии.- 2002.- Т.6, №3.- С. 69-71 (Дисертанту належать дані щодо смертності жителів м. Києва, участь у розробці робочої схеми дослідження, аналізі і узагальненні результатів дослідження, написанні тексту статті).

Рушкевич Ю.Е., Вайсерман А.М., Кошель Н.М., Дубилей Т.А., Войтенко В.П. Влияние агониста опиоидных рецепторов на жизнеспособность и продолжительность жизни Drosophila melanogaster. // Пробл. старения и долголетия.- 2003.- 12, № 1.- С. 11-18 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Вайсерман А.М., Григорьев П.Е., Белая И.И., Войтенко В.П. Связь между датами рождения и смерти в популяции г. Киева // Пробл. старения и долголетия.- 2003.- 12, № 1.- С. 79-87 (Дисертанту належить розробка робочої схеми дослідження, дані щодо смертності жителів м. Києва, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написано текст статті).

Вайсерман А.М., Литошенко А.Я., Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Кошель Н.М., Мозжухина Т.Г., Михальский С.А., Войтенко В.П. Молекулярные и клеточные аспекты радиационного гормезиса у Drosophila melanogaster // Цитология и генетика.- 2003.- 37, № 3.- С. 41-48 (Дисертант приймав участь у розробці робочої схеми експерименту, йому належать дані щодо тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написано текст статті).

Vaiserman A.M., Collinson A.C., Koshel N.M., Belaya I.I., Voitenko V.P. Seasonal programming of adult longevity in Ukraine // Int J Biometeorology.- 2002.- 47, 1.- P. 49-52 (Дисертанту належить розробка робочої схеми дослідження, дані щодо тривалості життя мешканців м. Києва, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Vaiserman A.M., Koshel N.M., Litoshenko A.Y., Mozzhukhina T.G., Voitenko V.P. Effects of X-irradiation in early ontogenesis on the longevity and amount of the S1 nuclease-sensitive DNA sites in adult Drosophila melanogaster // Biogerontology.- 2003.- 4.- P. 9-14 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Vaiserman A.M., Voitenko V.P. Early Programming of Adult Longevity: Demographic and Experimental Studies // J Anti-Aging Med.- 2003.- 6.- P. 11-20 (Дисертанту належить планування експерименту, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Vaiserman A.M., Grigoryev P.E., Belaya I.I., Voitenko V.P. Variations of mortality rate during the individual annual cycle // Biogerontology.- 2003.- 4.- P. 221-225 (Дисертанту належить розробка робочої схеми дослідження, дані щодо смертності людей, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Vaiserman A.M., Koshel N.M., Voitenko V.P. Effect of X-irradiation at larval stage on adult life span in Drosophila melanogaster // Biogerontology.- 2004.- 5.- 49-54 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо тривалості життя комах, аналіз і узагальнення результатів досліджень, написання тексту статті).

Коваль О.А., Вайсерман А.М., Кошель Н.М. Войтенко В.П. Радиационный гормезис у Drosophila melanogaster: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 1996.-10 c.

Коваль О.О., Вайсерман О.М., Кошель Н.М. Тривалість життя та фекандильність Drosophila melanogaster після рентгенівського опромінення на стадії личинки: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 1997.- 12 c.

Вайсерман О.М., Кошель Н.М., Коваль О.О., Войтенко В.П.Вплив іонізуючого випромінювання на біологічний вік та тривалість життя Drosophila melanogaster: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 1997.- 12 c.

Кошель Н.М. Вайсерман О.М., Войтенко В.П. Вплив нітрату алюмінію на біологічний вік та тривалість життя Drosophila melanogaster: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 1998.- 8 c.

Вайсерман О.М., Кошель Н.М., Савінова В.А., Войтенко В.П. Вплив рентгенівського випромінювання у ранньому онтогенезі на життєздатність і тривалість життя імаго Drosophila melanogaster: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 2000.- 11 c.

Кошель Н.М., Вайсерман О.М., Савінова В.А., Войтенко В.П. Температурні модифікації радіаційного ефекту у Drosophila melanogaster: Препр. / Товариство мед.-біол. досліджень “Гіппократ”.- К.:, 2000.- 7 c.

Voitenko V., Kolodchenko V., Vaiserman A. Belaja I. Influence of seasonal factors in early ontogenesis in anthropometric indexes of children at 7-9 years of age // Proc. of the Fetal Origins of Adult Disease.- 1st World Congress, Mumbai.- 2001.- P. 49.

Vaiserman A., Koshel N., Voitenko V.Programming of human longevity by seasonal factors in early ontogenesis. Proc. of the Fetal Origins of Adult Disease // 1st World Congress.-Mumbai.- 2001.- P. 141.

Koshel N., Vaiserman A., Voitenko V. Effect of X-ray irradiation in early development on viability and life span in Drosophila melanogaster // Proc. of the Fetal Origins of Adult Disease.- 1st World Congress.- Mumbai.- 2001.- P. 99.

Vaiserman AM, Udaltsova N, Koshel NM, Belaja II, Voitenko VP, Ertel S, Cornelissen G, Halberg F. Human longevity: related to date of birth? Abstract 9, 2nd International Symposium: Workshop on Chronoastrobiology and Chronotherapy, Tokyo Kasei University, Tokyo, Japan, November 17, 2001, unpaginated (1 p).

Otsuka K, Cornelissen G, Maggioni C, Ertel S, Udaltsova N, Vaiserman AM, Halberg F. Does geomagnetic activity influence human longevity? A chrono-meta-analysis. Abstract 8, 2nd International Symposium: Workshop on Chronoastrobiology and Chronotherapy, Tokyo Kasei University, Tokyo, Japan, November 17, 2001, unpaginated (2 pp.).