Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс
Известно, что устойчивость к холоду у млекопитающих формируется в течение нескольких недель постоянного пребывания на холоде. Показано, что прерывистые холодовые воздействия также могут приводить к повышению устойчивости организма к холоду. Наиболее выраженные и стойкие термогенные эффекты при дейст...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68473 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс / А.В. Шило, Е.А. Венцковская, А.Ю. Семенченко, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 32 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860186712186028032 |
|---|---|
| author | Шило, А.В. Венцковская, Е.А. Семенченко, А.Ю. Бабийчук, Г.А. |
| author_facet | Шило, А.В. Венцковская, Е.А. Семенченко, А.Ю. Бабийчук, Г.А. |
| citation_txt | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс / А.В. Шило, Е.А. Венцковская, А.Ю. Семенченко, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 32 назв. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии |
| description | Известно, что устойчивость к холоду у млекопитающих формируется в течение нескольких недель постоянного пребывания на холоде. Показано, что прерывистые холодовые воздействия также могут приводить к повышению устойчивости организма к холоду. Наиболее выраженные и стойкие термогенные эффекты при действии холода вызывают гормоны щитовидной железы - тироксин (T4) и трийодтиронин (T3). Изучено изменение уровня тиреоидных гормонов и полипептидов средней массы при постоянном долговременном (ПДХВ) и ритмическом холодовом воздействии (РХВ). ПДХВ приводило к резкому длительному повышению концентрации T4 по сравнению с контролем. Уровень T4 также достоверно возрастал в сыворотке крови крыс с РХВ при -12 градусов по Цельсию, тогда как у крыс РХВ при 10 градусов по Цельсию наблюдается лишь тенденция к его повышению. Уровень T3 при изученных холодовых воздействиях достоверно не изменялся. Кроме того, после ПДХВ и РХВ в плазме крови может наблюдаться определенное концентрационное перераспределение полипептидных молекул средней массы, которое не носит патологического характера и может быть характерно для конкретного холодового воздействия. Тот факт, что повышение адаптационных способностей после РХВ при -12 градусов по Цельсию происходит, как и в случае ПДХВ, на фоне активации тиреоидной системы может свидетельствовать, что эта активация является необходимым фактором для запуска механизмов, вовлеченных в формирование адаптации.
Відомо, що стійкість до холоду у ссавців формується протягом кількох тижнів при постійному перебуванні на холоді. Показано, що переривчасті холодові впливу також можуть призводити до підвищення стійкості організму до холоду. Найбільш виражені і стійкі термогенні ефекти при дії холоду викликають гормони щитовидної залози – тироксин (Т4) і трийодтиронін (Т3). Було вивчено зміну рівня тиреоїдних гормонів і поліпептидів середньої маси при постійному довготривалому холодовому впливі (ПДХВ) і ритмічному холодовому впливі (РХВ). ПДХВ призводив до різкого тривалого підвищення концентрації Т4 в порівнянні з контролем. Рівень Т4 також достовірно зростав у сироватці крові щурів з РХВ при –12°С, тоді як у щурів з РХВ при 10°С спостерігається лише тенденція до його підвищення. Рівень трийодтироніну при всіх вивчених холодових впливах достовірно не змінювався. Крім того, після холодових впливів у плазмі крові може спостерігатися певний концентраційний перерозподіл поліпептидних молекул середньої маси (МСМ), що не носить патологічного характеру і може бути характерним для конкретного холодового впливу. Той факт, що підвищення адаптаційних здібностей після РХВ при –12°С відбувається, як і при ПДХВ, на тлі активації тиреоїдної системи може свідчити, що така активація є необхідним фактором для запуску механізмів, залучених до формування адаптації.
The resistance to cold in mammals is known as forming within several weeks of continuous exposure to cold. The intermittent cold exposures were shown as capable to result in an increased organism’s resistance to cold as well. The most pronounced and stable thermogenic effects under cold exposure are caused by such thyroid hormones as thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3). The changes in the level of thyroid hormones and low-molecular weight polypeptides under continuous long-term cold exposure (LTCE) and rhythmic cold one (RCE) have been studied. The LTCE resulted in a dramatic long-term increase in T4 concentration compared to the control level. The T4 level was also statistically and significantly increased in rat blood serum with RCE of –12°C, whereas in animals with RCE of 10°C the only tendency to its augmentation is observed. The triiodothyronine level under the studied cold effects remained statistically and significantly unchanged. In addition, the certain concentration redistribution of low-molecular weight polypeptides (LMWP), having no pathological nature and being typical for the specific cold exposure, may be observed in blood plasma after LTCE and RCE. The very fact that an increase in adaptation capacities after RCE of –12°C results, as in LTCE case as well, at the background of thyroid system activation may testify to that as an essential factor to trigger the mechanisms involved into cold adaptation formation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:04:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
3
УДК 57.043:577.175.44:577.112
А.В. ШИЛО*, Е.А. ВЕНЦКОВСКАЯ, А.Ю. СЕМЕНЧЕНКО, Г.А. БАБИЙЧУК
Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность
и спектр полипептидов средней массы у крыс
UDC 57.043:577.175.44:577.112
A.V. SHYLO*, E.A. VENTSKOVSKAYA, A.YU. SEMENCHENKO, G.A. BABIYCHUK
Effect of Cold Exposures on Thyroid Activity
and Low-Molecular Weight Polypeptides
Spectrum in Rats
Известно, что устойчивость к холоду у млекопитающих формируется в течение нескольких недель постоянного пребывания
на холоде. Показано, что прерывистые холодовые воздействия также могут приводить к повышению устойчивости организма
к холоду. Наиболее выраженные и стойкие термогенные эффекты при действии холода вызывают гормоны щитовидной
железы – тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3). Было изучено изменение уровня тиреоидных гормонов и полипептидов средней
массы при постоянном долговременном (ПДХВ) и ритмическом холодовом воздействии (РХВ). ПДХВ приводило к резкому
длительному повышению концентрации Т4 по сравнению с контролем. Уровень Т4 также достоверно возрастал в сыворотке
крови крыс с РХВ при –12°С, тогда как у крыс РХВ при 10°С наблюдается лишь тенденция к его повышению. Уровень
трийодтиронина при изученных холодовых воздействиях достоверно не изменялся. Кроме того, после ПДХВ и РХВ в плазме
крови может наблюдаться определенное концентрационное перераспределение полипептидных молекул средней массы (МСМ),
которое не носит патологического характера и может быть характерно для конкретного холодового воздействия. Тот факт, что
повышение адаптационных способностей после РХВ при –12°С происходит, как и в случае ПДХВ, на фоне активации тиреоидной
системы может свидетельствовать, что эта активация является необходимым фактором для запуска механизмов, вовлеченных
в формирование адаптации.
Ключевые слова: холодовые воздействия, тиреоидные гормоны, полипептиды средней массы, крысы.
Відомо, що стійкість до холоду у ссавців формується протягом кількох тижнів при постійному перебуванні на холоді.
Показано, що переривчасті холодові впливу також можуть призводити до підвищення стійкості організму до холоду. Найбільш
виражені і стійкі термогенні ефекти при дії холоду викликають гормони щитовидної залози – тироксин (Т4) і трийодтиронін
(Т3). Було вивчено зміну рівня тиреоїдних гормонів і поліпептидів середньої маси при постійному довготривалому холодовому
впливі (ПДХВ) і ритмічному холодовому впливі (РХВ). ПДХВ призводив до різкого тривалого підвищення концентрації Т4 в
порівнянні з контролем. Рівень Т4 також достовірно зростав у сироватці крові щурів з РХВ при –12°С, тоді як у щурів з РХВ
при 10°С спостерігається лише тенденція до його підвищення. Рівень трийодтироніну при всіх вивчених холодових впливах
достовірно не змінювався. Крім того, після холодових впливів у плазмі крові може спостерігатися певний концентраційний
перерозподіл поліпептидних молекул середньої маси (МСМ), що не носить патологічного характеру і може бути характерним
для конкретного холодового впливу. Той факт, що підвищення адаптаційних здібностей після РХВ при –12°С відбувається, як
і при ПДХВ, на тлі активації тиреоїдної системи може свідчити, що така активація є необхідним фактором для запуску
механізмів, залучених до формування адаптації.
Ключові слова: холодові впливи, тиреоїдні гормони, поліпептиди середньої маси, щури.
The resistance to cold in mammals is known as forming within several weeks of continuous exposure to cold. The intermittent cold
exposures were shown as capable to result in an increased organism’s resistance to cold as well. The most pronounced and stable
thermogenic effects under cold exposure are caused by such thyroid hormones as thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3). The
changes in the level of thyroid hormones and low-molecular weight polypeptides under continuous long-term cold exposure (LTCE)
and rhythmic cold one (RCE) have been studied. The LTCE resulted in a dramatic long-term increase in T4 concentration compared to
the control level. The T4 level was also statistically and significantly increased in rat blood serum with RCE of –12°C, whereas in
animals with RCE of 10°C the only tendency to its augmentation is observed. The triiodothyronine level under the studied cold effects
remained statistically and significantly unchanged. In addition, the certain concentration redistribution of low-molecular weight
polypeptides (LMWP), having no pathological nature and being typical for the specific cold exposure, may be observed in blood
plasma after LTCE and RCE. The very fact that an increase in adaptation capacities after RCE of –12°C results, as in LTCE case as
well, at the background of thyroid system activation may testify to that as an essential factor to trigger the mechanisms involved into
cold adaptation formation.
Key words: cold exposures, thyroid hormones, low-moleculat weight polypeptides, rats.
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.: (+38
057) 372-74-35, факс: (+38 057) 373-30-84, электронная почта:
avshilo@list.ru
* To whom correspondence should be addressed: 23,
Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 372 74
35, fax: +380 57 373 3084, e-mail: avshilo@list.ru
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
4
Выяснение молекулярных механизмов темпе-
ратурных адаптаций у млекопитающих является
актуальной проблемой современной криобиологии.
Температура – один из важнейших экологических
факторов, который не только определяет скорость
биохимических процессов, стабильность биологи-
ческих и молекулярных структур, но и влияет на
течение физиологических процессов и поведение
животных [17].
Устойчивость к холоду у млекопитающих фор-
мируется в течение нескольких недель при постоян-
ном пребывании на холоде. Метаболическое обес-
печение терминальных стадий терморегуляцион-
ного рефлекса связано с активацией вегетативной
нервной системы и эндокринных функций, что при-
водит к прямым калоригенным эффектам, опосре-
дованным норадреналином, тироксином, глюкаго-
ном, кортикоидами и другими эндокринными сти-
муляторами метаболизма [15, 20, 26, 30]. Наиболее
выраженные и стойкие термогенные эффекты при
действии холода вызывают гормоны щитовидной
железы – тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3).
Вместе с тем показано, что прерывистые холо-
довые воздействия также могут приводить к повы-
шению устойчивости организма к холоду, а холодо-
вая нагрузка при таком способе составляет незна-
чительную часть по сравнению с хроническим воз-
действием. Кроме того, чем ниже температура
воздействия (выше градиент между температурой
акклимации и температурой среды, в которой нахо-
дится животное между холодовыми воздействия-
ми), тем выше устойчивость животных к после-
дующей холодовой нагрузке [7, 24].
В этой связи было высказано предположение
[7], что при использовании прерывистых (ритми-
ческих) холодовых воздействий формирование
адаптации идет по гипометаболическому типу
и сходно с таковой у животных в природе. При по-
стоянном долговременном холодовом воздействии
(ПДХВ) адаптация формируется по гиперметабо-
лическому типу, на фоне значительного напряже-
ния тиреоидной функции организма, приводящего
к диспропорциям в гормональном статусе, повы-
шению общих расходов энергии, повреждению пе-
риферических тканей и суставов, повышению кро-
вяного давления и т. д. [7, 10].
Ранее показано [1, 4] , что при нарушении мета-
болизма, вследствие влияния различных факторов
на организм, в крови повышается концентрация
полипептидных молекул средней массы (МСМ)
с м. м. от 300 до 5000, отдельные фракции которых
обладают выраженной биологической активнос-
тью: угнетают синтез ДНК, изменяют проницае-
мость мембран, нарушают тканевое дыхание
The elucidation of molecular mechanisms of tem-
perature adaptation in mammals is a topical problem
in current cryobiology. The temperature is one of the
most important environmental factors, determining not
only the rate of biochemical processes, the stability of
biological and molecular structures, but affecting the
course of physiological processes and animal behavior
as well [17].
The resistance to cold in mammals is formed within
a few weeks under a constant exposure to cold. In this
case the metabolic maintenance of terminal stages of
thermoregulatory reflex was shown as associated with
the activation of autonomic nervous system and endo-
crine functions, resulting in direct calorigenic effects,
mediated by norepinephrine, thyroxine, glucagon, corti-
coids and other endocrine metabolic stimulators [15,
20, 26, 30]. The most pronounced and resistant thermo-
genic effects under cold effect are caused by thyroid
hormones: thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3).
At the same time the intermittent cold exposures
were shown as also capable to increase an organism's
resistance to cold, and a cold load in such a way made
a small part compared to a chronic effect. In addition,
the lower the exposure temperature is (the gradient
between acclimation temperature and that of envi-
ronment, where the animal is located between cold
exposures is higher), the higher the animals' resistance
to following cold load is [7, 24].
In this connection it was suggested [7] that when
using the intermittent (rhythmic) cold effects the adap-
tation formation proceeded according a hypometabolic
type and was similar to that of animals in nature. Under
continuous long-term cold exposure (LTCE) the adap-
tation is formed on hypermetabolic type, at the back-
ground of significant strain in thyroid function of an
organism, resulting in hormonal status disproportion,
enhance of general energy consumption, damage in
peripheral tissues and joints, high blood pressure, etc.
[7, 10].
It was shown previously [1, 4] that under disordered
metabolism due to the effect of different factors on an
organism there was an increase in blood of low-mole-
cular weight polypeptides (LMWP) concentration with
molecular weight from 300 to 5,000 Da, some fractions
of which had a pronounced biological activity: they
inhibited DNA synthesis, changed membrane permea-
bility, impaired tissue respiration and microcirculation,
caused a cytotoxic effect, participated in polyneuro-
pathy pathogenesis. It is believed that the major source
of LMWP formation is a pathological degradation of
proteins. At the same time among the LMWP there
were found the products of enzymatic degradation,
which were close by their molecular mass to the known
peptides: angiotensin and enkephalin [4]. Within this
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
5
range of molecular weights come simple and complex
peptides, glycoproteids with molecular mass of 500–
2,000 Da, such humoral regulators as insulin, glucagon,
and various ‘tropines’ and their complexes, some vi-
tamins, nucleotides, fibrin decay products, as well as
metabolites formed during endogenous protein decay
[1, 21]. In addition, in some cases the polypeptide mole-
cules that regulate/stimulate the processes of intracellu-
lar and tissue reparative regeneration appear in blood
[5, 6].
Despite the fact that different types of cold exposu-
res have been used for a long time in clinical practice
for both correction of some pathological states [19,
27] and increase of total organism’s resistance [28],
many questions, related to the mechanisms of these
effects formation remain still unclear.
The research aim was to study the changes in level
of thyroid hormones and low-molecular weight poly-
peptides under different cold exposures (under long-
term continuous and rhythmic cold effects).
Materials and methods
The experiments were performed in accordance
with the Law of Ukraine Nr. 3447-IV of 21.02.2006
‘On protection of animals against cruelty’, the state-
ments of the European Convention on the Protection
of Vertebrate Animals Used for Experimental and
Other Scientific Purposes (Strasbourg, 1986), as well
as according to the principles of bioethics and biosafety
standards.
The experiments were carried-out in white breed-
less male rats (7–8 months, 250–300 g weight), kept
by groups of 4–5 animals under comfortable duration
of light regimen (light:dark (12:12), average tempe-
rature of 22...24°C).
For LTCE the animals were kept under environmen-
tal temperature of 4°C for 30–40 days with water and
food ad libitum.
Rhythmic cold exposures (RCE) were performed
as follows: in the daytime within 2 days two groups of
animals underwent two series of 9 cooling by 15 min
at –12°C (group RCE(–12°C)), or at 10°C (group RCE
(+10°C)) with 45 min intervals at room temperature
of 23°C [7]. All the experimental exposures began at
9.00 and ended at 17.15 after completing a series of
coolings. The control animals had no cold exposures.
After completing cold exposures we assessed in
animal blood serum the concentrations of thyroid hor-
mones (total 3,5,3'-triiodothyronine (T3) and total thyro-
xin (T4)) by radioimmunoassay technique using the
standard kits of reagents RIA-T3-ST and RIA-T4-ST
(Immunotech, France).
To evaluate the LMWP spectrum there was perfor-
med the chromatography of animal blood serum in
a column with 400 mm length and with inner diameter
и микроциркуляцию, оказывают цитотоксическое
действие, участвуют в патогенезе полинейропатии.
Как полагают, основным источником образования
МСМ является патологическая деградация бел-
ков. В то же время среди МСМ обнаружены про-
дукты ферментативной деградации, которые по
своей молекулярной массе близки к известным
пептидам – ангиотензину и энкефалину [4]. В этот
диапазон молекулярных весов попадают простые
и сложные пептиды, гликопротеиды с молекулярной
массой 500–2000, такие гуморальные регуляторы,
как инсулин, глюкагон, различные «тропины» и их
комплексы, некоторые витамины, нуклеотиды, про-
дукты распада фибрина, а также метаболиты, об-
разующиеся в процессе распада эндогенных бел-
ков [1, 21]. Кроме того, в ряде случаев в крови
появляются полипептидные молекулы, регулирую-
щие/стимулирующие процессы внутриклеточной и
тканевой репаративной регенерации [5, 6].
Несмотря на то, что различные виды холодовых
воздействий давно используются в клинической
практике как для коррекции ряда патологических
состояний [19, 27], так и для повышения общей
устойчивости организма [28], многие вопросы, свя-
занные с механизмами формирования подобных
эффектов, остаются не выясненными.
Цель работы – изучить изменение уровня ти-
реоидных гормонов и полипептидов средней массы
при различных холодовых воздействиях (при дол-
говременном постоянном и ритмическом действии
холода).
Материалы и методы
Эксперименты были проведены в соответствии
с Законом Украины № 3447-IV от 21.02.2006 г.
«О защите животных от жестокого обращения»,
с положениями «Европейской конвенции о защите
позвоночных животных, используемых для экспе-
риментальных и других научных целей» (Страс-
бург, 1986 г.), а также согласно принципам биоэтики
и нормам биологической безопасности.
Эксперименты проведены на белых беспород-
ных крысах-самцах (7–8 месяцев, масса 250–
300 г), содержавшихся группами по 4–5 животных,
при контролируемой длительности светового ре-
жима (свет:темнота (12:12), средняя температура
22...24°С).
Для ПДХВ животных выдерживали при темпе-
ратуре окружающей среды 4°С в течение 30–40
дней со свободным доступом к воде и пище.
Ритмические холодовые воздействия (РХВ)
осуществляли следующим образом: две группы жи-
вотных в течение двух дней в светлое время суток
подвергались двум сериям из 9 охлаждений по
15 мин при температуре –12°С (группа РХВ (–12°С))
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
6
или 10°С (группа РХВ(+10°С)) с интервалами по
45 мин при комнатной температуре 23°С [7]. Все
экспериментальные воздействия начинались в 9.00
и заканчивались в 17.15 по окончании серии охлаж-
дения. Контрольные животные никаким холодовым
воздействиям не подвергались.
После окончания холодовых воздействий в сы-
воротке крови животных определяли концентрацию
тиреоидных гормонов (общего 3,5,3'- трийодтиро-
нина (Т3) и общего тироксина (Т4)) радиоиммуно-
логическим методом, применяя стандартные набо-
ры реактивов «РИА-Т3-СТ» и «РИА-Т4-СТ» («Im-
munotech», Франция).
Для оценки спектра МСМ проводили хроматог-
рафию сыворотки крови животных в колонке дли-
ной 400 мм и с внутренним диаметром 16 мм, за-
полненной поливиниловым гелем «TSK-Gel Toyo-
pearl HW-40 Fine» («Toyo Soda Manufacturing Co»,
Япония). Эта марка геля дает возможность разде-
лить полипептидные молекулы в диапазоне от
10000 до 100 Да. С помощью петлевого инжектора
в колонку вводили 0.2 мл сыворотки для аналити-
ческой хроматографии и 2 мл для препаративного
разделения отдельных фракций МСМ. Элюирую-
щий фосфатно-солевой буферный раствор
(Na2HPO4/NaH2PO4 30 ммоль/л, NaCl 100 ммоль/л,
pH 7.4) подавался в колонку через петлевой ин-
жектор перистальтическим насосом «Microperpex
LKB 2132» (Швеция). Скорость потока составляла
1,6–1,7 мл/мин и измерялась по времени наполне-
ния калиброванной пипетки объемом 5 мл. Опти-
ческую плотность элюата регистрировали с помо-
щью УФ-монитора «Uvicord SII LKB 2238» (Шве-
ция) при длине волны 254 нм. Сигнал монитора
записывался в виде хроматограмм 2-канальным
самопишущим потенциометром «Recorder LKB
2210» (Швеция) и одновременно подавался на ин-
тегратор «Waters 746 Data Module» (США), запи-
сывающий время удерживания каждой фракции RT
(retention time), площади под пиками (Area) и про-
центное содержание каждой фракции. Для опреде-
ления молекулярной массы фракций колонка пред-
варительно калибровалась стандартными вещест-
вами с известной молекулярной массой. Для по-
строения калибровочного графика использовали за-
висимости логарифма молекулярной массы и вели-
чины Vе/V0, где Vе – объем удерживания стандарт-
ного вещества, мл; V0 – мертвый объем колонки,
мл, определяемый по времени удерживания голу-
бого декстрана с м. м. 2 млн Да. Содержание бел-
ка определяли по методу Лоури.
Статистическую обработку эксперименталь-
ных данных проводили с помощью парного крите-
рия Стьюдента и непараметрического критерия
Уилкоксона.
of 16 mm, filled with polyvinyl gel TSK-Gel Toyopearl
HW-40 Fine (Toyo Soda Manufacturing Co, Japan).
This kind of gel makes it possible to separate poly-
peptide molecules within the range from 10,000 to
100 Da. With the loop injector we introduced 0.2 ml of
serum into the column for analytical chromatography,
and 2 ml for preparative separation of some LMWP
fractions. Eluting phosphate-buffered saline (Na2HPO4/
NaH2PO4 30 mmol/l, NaCl 100 mmol/l, pH 7.4) was
applied into the column through a loop injector by pe-
ristaltic pump Microperpex LKB 2132 (Sweden). The
flow rate was 1.6–1.7 ml/min and was measured by
the filling time of calibrated pipette of 5 ml volume.
The optical density of eluate was recorded using the
UV monitor Uvicord SII LKB 2238 (Sweden) at
254 nm wavelength. Monitor signal was recorded as
chromatograms by 2-channel recording potentiometer
Recorder LKB 2210 (Sweden) and simultaneously was
applied to integrator Waters 746 Data Module (USA),
recording the retention time (RT) of each fraction, the
area under the peaks (Area) and the percentage of
each fraction. To determine the molecular weight of
fractions the column was previously calibrated with
the standard substances with known molecular weight.
To plot the calibration curve we used the logarithm
dependencies of molecular weight and the value Ve/V0,
where Ve was the volume of the standard substance
retention per ml, and the V0 – dead volume of column
per ml, measured by the retention time of blue dextran
with molecular weight of 2 million Da. The protein
content was determined by the Lowry assay.
The experimental data were statistically processed
using the paired Student t-test and nonparametric
Wilcoxon test.
Results and discussion
Continuous long-term cold exposure resulted in
a sharp increase of T4 hormones concentration compa-
red to the control (Table). The T4 level was also statis-
tically and significantly increased in blood serum after
RCE(–12°C) from 84.3 ± 7.3 to 125.8 ± 9.8 nmol/l,
whereas after RCE(+10°C) only a tendency to its in-
crease (from 84.3 ± 7.3 to 103.8 ± 16.9 nmol/l) was
observed. The triiodothyronine level in all the studied
groups remained statistically and significantly unchan-
ged.
Thus, both LTCE and RCE provided thyroid-
activating effect, but under manifold repeated cold
exposures this effect was less pronounced.
The activation of thyroid function under LTCE is
known as contributing to enhance a calorigenic supply
of an organism, to augment the mass of brown adipose
tissue (BAT) and potentiate the thermogenic effects
of other hormones [7, 32]. Long-term metabolism
activation, occurring at the background of an increased
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
7
Результаты и обсуждение
Постоянное долговременное холодовое воз-
действие приводило к резкому повышению концен-
трации гормонов Т4 по сравнению с контролем
(таблица). Уровень Т4 также достоверно возрастал
в сыворотке крови после РХВ(–12°С) с 84,3 ± 7,3
до 125,8 ± 9,8 нмоль/л, тогда как после РХВ(+10°С)
наблюдалась лишь тенденция к его повышению (с
84,3 ± 7,3 до 103,8 ± 16,9 нмоль/л). Уровень
трийодтиронина во всех изученных группах
достоверно не изменялся.
Таким образом, как ПДХВ, так и РХВ оказы-
вали тиреоидактивирующее влияние, но при много-
кратно повторяющихся холодовых воздействиях
этот эффект был менее выражен.
Известно, что активация тиреоидной функции
при ПДХВ способствует усилению калоригенного
обеспечения организма, увеличению массы бурой
жировой ткани (БЖТ) и потенцирует термогенные
эффекты других гормонов [7, 32]. Несомненно,
длительная активация метаболизма, происходящая
на фоне повышения тиреоидной активности, яв-
ляется крайней мерой защиты от холода. При этом,
наряду с термогенными эффектами, тиреоидные
гормоны (ТГ) могут способствовать развитию па-
губных эффектов в организме [7, 10].
Острая реакция на холодовой стресс у грызунов
вначале запускает механизмы сократительного
термогенеза, которые впоследствии замещаются
несократительным термогенезом. Оба эти процес-
са находятся как под нейрональным, так и гормо-
нальным контролем, и их суммарное действие на-
правлено на увеличение оксидативного метаболиз-
ма, продукции тепла и повышение потребления
кислорода, которое сопровождается увеличением
продукции кислородных радикалов и может приво-
дить к оксидативному стрессу. При этом по мере
адаптации организма к стрессовому фактору меха-
низмы защиты от стресса заменяются механиз-
мами адаптации [13]. Как полагают, у крыс процесс
перехода организма на новый функциональный
уровень занимает 21 день, хотя в ряде органов и
систем (в частности системе антиоксидантной за-
щиты) он может продолжаться и более длительное
время [13].
Повышение концентрации свободных радика-
лов (окислительный стресс) на начальных этапах
действия холода может приводить как к деграда-
ции определенных групп белков, так и возникнове-
нию соединений, играющих регуляторную или
антиоксидантную роль, о чем может свидетельст-
вовать увеличение содержания определенных
фракций МСМ. В этой связи был изучен уровень
МСМ в образцах плазмы крови животных после
разных видов холодовых воздействий.
thyroid activity, is undoubtedly an extreme measure of
protection against cold. In this case, along with ther-
mogenic effects the thyroid hormones (TH) may cont-
ribute to the development of a number of destructive
effects in an organism [7, 10].
Acute response to cold stress in rodents initially
triggers the mechanisms of shivering thermogenesis,
which are then replaced by non-shivering one. These
processes are under both neuronal and hormonal
controls, and their total effect is aimed to increasing
the oxidative metabolism, heat production and increased
oxygen consumption, which is accompanied by an en-
hanced production of oxygen radicals and may result
in oxidative stress. At the same time as the organism
adapts to stress factors the defensive mechanisms
against stress are replaced by adaptation mechanisms
[13]. In rats the process of organism transition to a
new functional level is believed to take 21 days, but in
some organs and systems (particularly in antioxidant
defense system), it may continue longer [13].
An increase in free radicals concentration (oxidative
stress) at initial stages of cold effect can lead to both
degradation of certain groups of proteins and the
appearance of compounds, playing regulatory or anti-
oxidant roles that may be testified by an increased
content of certain LMWP fractions. In this respect
we studied the LMWP level in the samples of animal
blood plasma after different types of cold exposures.
The gel filtration of blood plasma samples of control
animals resulted in LMWP separation into 10 fractions
(Figure), the area under the peaks of which allowed a
quantitative assessment of their content: a moderate
increase of peaks in fractions 6530, 5280, 3300, 1880,
Изменение концентрации тиреоидных гормонов
после холодовых воздействий
Change in thyroid hormones concentration
after cold exposures
Примечание: n = 6, * –достоверные отличия от данных для
Т3, p < 0,05.
Notes: n = 6, * – staistically significant differences comparing
to the data for T3, p < 0.05.
еыньлатнемирепскЭ
яивтсйедзов
latnemirepxE
serusopxe
л/ьломн,яицартнецноK
l/lomn,noitartnecnoC
Т
3
Т
4
ьлортноK
lortnoC 1±5,4 3,7±3,48
ВХДП
ECTL 5,0±9,2 *7,32±1,751
)С°21-(ВХР
)C°21-(ECR 6,0±9,4 *8,9±8,521
)С°01+(ВХР
)C°01+(ECR 5,0±1,3 9,61±6,301
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
8
концентрация молекул в крови животных после
РХВ(+10°С) была ниже, чем у контрольных. Особый
интерес, по нашему мнению, представляет умень-
шение площади под пиком 1290 Да после РХВ
(+10°С), в который по м.м. попадает и ангиотен-
зин-1, являющийся предшественником активного
вазоконстриктора ангиотензина-2.
Следует отметить, что в целом изменение кон-
центрации МСМ после холодовых воздействий не-
значительно отличается от контрольных значений,
тогда как при ряде патологических процессов в
организме [1, 4, 21] концентрации отдельных фрак-
ций значительно повышаются.
Следовательно, после холодовых воздействий
(ПДХВ и РХВ) в плазме крови может наблюдать-
ся определенное концентрационное перераспреде-
ление МСМ, которое не носит патологического ха-
рактера и может быть характерно для конкретного
холодового воздействия.
Главной особенностью непрерывного много-
дневного действия низкой температуры является
то, что повышение устойчивости организма к холо-
ду достигается ценой значительного напряжения
симпатической и тиреоидной функции, диспропор-
циями в гормональном статусе и повышении об-
щих расходов энергии. Однако следует отметить,
что содержание ТГ меняется в динамике длитель-
ного охлаждения [11]: возрастает в первые 3 дня
холодового воздействия, снижается ниже контроль-
ных значений при пролонгировании и вновь возрас-
тает после 21 дня акклимации. В наших исследова-
945, 830 and more pronounced one in the fractions
1520, 1290, 1140, 530 Da.
When comparing the gel chromatograms of frac-
tionation of plasma samples after cold exposures there
was revealed that in 6530 and 945 Da fractions there
was formed a small number of peptides, being absent
in the control animals, no LTCE effect was manifested
in fraction 945 Da, while in the fractions 1290 and
530 Da the molecule concentration in blood of animals
after RCE(+10°C) was lower than in the control ones.
We believe that of special interest is the reduction of
area under the peak of 1290 Da after RCE(+10°C),
where angio-tensin-1, being the precursor of angioten-
sin-2 active vasoconstricting agent corresponds to.
Of note is the fact, that integrally a change in
LMWP concentration after cold exposures insignifi-
cantly differs from the control values, whereas under
some pathological processes in organism [1, 4, 21] the
concentration of some fractions are greatly increased.
Consequently, after cold exposures (LTCE and
RCE) in blood plasma may be observed the certain
redistribution of LMWP concentrations, which has no
pathological nature, and may be characteristic for
specific cold exposure.
The main feature of the continuous multi-day low
temperature exposure is the fact that an increase in
organism’s resistance to cold is achieved by the expen-
se of a significant tension in sympathetic and thyroid
functions, misbalances in hormonal status and augmen-
tation of total energy consumption. However, it should
be noted that TH content changes in dynamics of long-
Гель-фильтрация образцов плазмы крови животных (n = 3): – контроль;
– ПДХВ; – РХВ(–12°С);
123
123 – РХВ(+10°С).
Gel filtration of animal blood plasma samples (n = 3): – control; – LTCE;
– RCE(–12°C);
123
123 – RCE(+10°C).
М
ол
ек
ул
яр
на
я
м
ас
са
п
еп
ти
до
в,
Д
а
M
ol
ec
ul
ar
w
ei
gh
t o
f p
ep
tid
es
, D
a
Площадь под кривой соответствующего пика, отн. ед.
Area under curve of corresponding peak, rel. units
Гель-фильтрация образцов
плазмы крови контрольных жи-
вотных приводила к разделению
МСМ на 10 фракций (рисунок),
площадь под пиками которых
позволила количественно оце-
нить их содержание: умеренное
увеличение величины пиков во
фракциях 6530, 5280, 3300, 1880,
945, 830 и более выраженное –
во фракциях 1520, 1290, 1140,
530 Да.
При сравнении гель-хро-
матограмм фракционирования
образцов плазмы после холодо-
вых воздействий обнаружено,
что во фракциях 6530 и 945 Да
образовалось незначительное
количество пептидов, отсутст-
вующих у контрольных живот-
ных, влияние ПДХВ не прояви-
лось во фракции 945 Да, тогда
как во фракциях 1290 и 530 Да
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
9
ниях повышение уровня ТГ также обнаружено во
время действия ПДХВ.
Существуют более «мягкие» методы повыше-
ния устойчивости организма, основанные на пре-
рывистом (ритмическом) действии холодового
фактора и базирующиеся на эндогенных ритмах
организма [7, 28]. Если за уровень, определяющий
степень «мягкости» или температурной нагрузки,
взять изменение концентрации ТГ, то полученные
нами данные, демонстрирующие меньшую актива-
цию тиреоидной системы под действием обоих
видов РХВ по сравнению с ПДХВ, подтверждают
данное предположение (таблица).
Тем не менее существует мнение [7], что мно-
гочисленные режимы прерывистой (ритмической)
акклимации (действие фактора обычно ограничи-
вается несколькими часами в течение суток) не
имеют самостоятельного значения и являются
лишь более «мягким» вариантом долговременной
акклимации, а повышение устойчивости организма
(например к холоду) при таких режимах менее вы-
ражено, чем при непрерывных и, по-видимому, про-
порционально общему времени действия стрес-
сового фактора.
Следует отметить, что данное утверждение ба-
зируется прежде всего на исследовании устойчи-
вости температуры тела, выявляемой в условиях
холодовой камеры (воздушное охлаждение). Одна-
ко, если оценивать устойчивость организма к ох-
лаждению в тесте «вынужденного плавания»
в холодной воде, то она проявляется только после
РХВ(–12°С), повышается через 48 ч и достигает
своего максимума после повторной 2-дневной
серии РХВ (проведенной через месяц) [2]. В этой
связи можно предположить, что для формирования
устойчивости организма в ряде случаев необхо-
димо время, в течение которого, возможно, проис-
ходит «наработка» специфических факторов,
заканчиваются репаративные процессы и нормали-
зуется тиреоидный фон.
Кроме того, повышение адаптационных способ-
ностей после РХВ(–12°С) происходит, как и при
ПДХВ, на фоне активации тиреоидной системы,
свидетельствующее о вовлечении тиреоидной сис-
темы в запуск механизмов, отвечающих за форми-
рование адаптации, что согласуется с ранее полу-
ченными данными [10].
Холодовое окружение стимулирует продукцию
тепла за счет сократительного и несократительного
термогенеза. При этом тиреоидные гормоны ока-
зывают множественные влияния на облигатный
термогенез во многих органах за исключением
мозга [15, 16, 18, 20, 22, 25, 29]: стимулируют общий
рост животных и увеличение массы БЖТ на фоне
term cooling [11]: it increases in the first 3 days of
cold exposure, reduces down the control values during
prolongation and increases again after 21 days of
acclimation. In our researches the TH level increase
was also revealed during LTCE action.
There are ‘milder’ methods to increase the orga-
nism's resistance, based on an intermittent (rhythmic)
action of cold factor and based on endogenous rhythms
of organism [7, 28]. If for the level, determining the
degree of ‘mildness’ or temperature load we assume
a change in TH concentration, then the obtained data,
showing lower activation of thyroid system under the
action of both RCE types compared to LTCE, confirm
this assumption (Table).
Nevertheless, it is believed [7] that the numerous
modes of intermittent (rhythmic) acclimation (action
of factor is usually limited by a few hours during a
day) have no independent value, and are only ‘softer’
version of long-term acclimation and an increase in
organism’s resistance (to cold, for example) under such
regimens is less pronounced than under continuous ones
and, apparently, is proportional to the total time of stress
factor duration.
It should be noted that this supposition is primarily
based on the study of body temperature resistance,
revealed under cold chamber (air cooling) conditions.
However, if we evaluate the organism’s resistance to
cooling in the forced-swimming test in cold water, it
manifests only after the RCE(–12°C), increases in
48 hrs and reaches its maximum after the repeated
two day series of RCE (realized in a month) [2]. In
this connection we can assume that the formation of
organism’s resistance in some cases takes some time,
during which, possibly occurs the accumulation of spe-
cific factors, completion of reparative processes and
thyroid background normalization.
In addition, an increase in adaptive capacities after
the RCE(–12°C) occurs, as at LTCE as well, at the
background of thyroid system activation, testifying to
the involvement of thyroid system in triggering the
mechanisms responsible for adaptation formation, that
is consistent with the data of F.F. Sultanov and V.I. So-
bolev[10].
Cold environment stimulates the heat production
due to the shivering and non-shivering thermogenesis.
At the same time thyroid hormones cause the multiple
effects on obligate thermogenesis in many organs
except brain [15, 16, 18, 20, 22, 25, 29]: they stimulate
a total growth of animals and BAT weight augmentation
at the background of chronic effect of cold, potentiate
thermogenic effects of other hormones, but do not
affect the BAT weight in heat. Early studies of non-
shivering thermogenesis with use of the regimen of
long-term acclimation to cold there was established
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
10
хронического действия холода, потенцируют тер-
могенные эффекты других гормонов, но не влияют
на массу БЖТ в тепле. В самом начале исследова-
ний несократительного термогенеза с использова-
нием режима долговременной акклимации к хо-
лоду было установлено, что продукция тиреоид-
ных гормонов возрастает при холодовой экспозиции
[14] на фоне развивающихся в течение нескольких
дней гипертрофии щитовидной железы, изменений
в цитоструктуре её фолликулярного эпителия и уве-
личения йодпоглотительной функции [10, 30]. При
этом было показано, что гормоны щитовидной же-
лезы заметно отличаются по своей термогенной
активности: в различных вариантах сравнения
in vivo и in situ Т3 приблизительно в 5–7 раз
быстрее и в 1,5–2 раза сильнее, чем Т4, стимули-
рует повышение метаболизма [13]. Следователь-
но, термогенная функция как стимулятор должна
предпочитать Т3, который в периферических
тканях образуется из T4 благодаря ферменту
тироксин-5'-деиодиназе (ТДИ). Следует отметить,
что ТДИ из БЖТ, в отличие от ТДИ печени и почек,
имеет иную первичную структуру (не содержит
селен-цистеина), но главное ее отличие состоит в
способности в ответ на холодовое воздействие
резко (в десятки раз) увеличивать и поддерживать
высокий уровень активности на протяжении всего
периода акклимации [10, 20, 31]. Повышение актив-
ности ТДИ обусловлено увеличением симпати-
ческой стимуляции БЖТ во время действия холода,
а повышенный уровень Т4 в крови обеспечивает
необходимый уровень термогенной функции при
холодовых воздействиях.
При изучении динамики ускоренной акклимации
(основанной на ритмическом предъявлении холо-
дового стимула) у крыс, кроликов и леммингов бы-
ло установлено, что в процессе многократного пов-
торения холодовых воздействий формируется тер-
морегуляционный условный рефлекс на время и об-
становку эксперимента, что свидетельствует об
участии центральных механизмов в процессах
ускоренной акклимации. Формирование такого ре-
флекса обычно объясняется снижением общих
проявлений неспецифической реакции «тревоги» и
угасанием ориентировочной реакции [8, 9], что
проявляется в уменьшении активности вегетатив-
ной нервной системы и отражается в снижении час-
тоты дыхания и сердечных сокращений. На опре-
деленную зависимость быстрого повышения холо-
доустойчивости от участия центральных нервных
механизмов указывают также данные об угасании
ЭЭГ реакции пробуждения в ретикуло-корковой и
лимбической системах мозга в динамике повтор-
ных циклов охлаждений и о блокировании развития
the fact, that the production of thyroid hormones increa-
sed during cold exposure [14] at the background of
developing within a few days hypertrophy of thyroid
gland, changes in cytostructure of its follicular epithe-
lium and increase of iodine-absorbing function [10, 30].
At the same time the thyroid hormones were shown
as significantly different by their thermogenic activity:
in different variants of comparison in vivo and in situ
the T3 approximately 5–7 times faster and 1.5–2 times
stronger than T4 stimulated the metabolism augmen-
tation [13]. Consequently the thermogenic function as
stimulator should prefer T3, which is formed in periphe-
ral tissues from T4 due to the enzyme thyroxine-5'-de-
iodinaze (TDI). Of note is the fact, that the TDI from
BAT, in contrast to TDI of liver and kidney, has a dif-
ferent primary structure (does not contain selenium-
cysteine), but its main difference is the ability of res-
ponding to cold exposure by a sharp (ten times) in-
crease and maintenance of a high level of activity
throughout the whole period of acclimation [10, 20,
31]. The augmentation of TDI activity is stipulated by
an increase in BAT sympathetic stimulation during cold
exposure, and an elevated level of T4 in blood provides
a necessary level of thermogenic function under cold
exposures.
When studying the dynamics of accelerated accli-
mation (based on rhythmic presentation of cold stimu-
lus) in rats, rabbits and lemmings there was established
that during multifold repetitions of cold exposures there
was formed a thermoregulatory conditioned reflex for
time and situation of the experiment, indicating to the
involvement of central mechanisms in accelerated
acclimation processes. The formation of such a reflex
is usually explained by a reduction of general symptoms
of non-specific ‘alarm’ reaction and the fading of
orientation response [8, 9], that manifests in a decreased
activity of autonomic nervous system and is reflected
in the reduction of respiratory and heart rates. The
EEG data about the fading in arousal response in
reticular-cortical and limbic brain systems in dynamics
of repeated cycles of cooling and blocking of adaptive
rearrangement development, when applying electro-
convulsive shock, point also to the certain dependence
of rapid increase in cold resistance on the participation
of central nervous mechanisms [7]. Our data on a
change in sleep occurrence after RCE may also testify
to a decrease in emotional stress and nonspecific
‘alarm’ reaction manifestations [3].
In addition, it was shown that after 3 days of
accelerated acclimation the epinephrine excretion with
urine in rats reduced by 4 times if compared with the
control animals, that also pointed to the inhibition of
emotional component of organism’s stress response
to cooling [23]. In this connection we suggested that
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
11
адаптивных перестроек при применении электросу-
дорожного шока [7]. О снижении эмоционального
напряжения и проявлений неспецифической реакции
«тревоги» могут свидетельствовать и наши данные
по изменению представленности сна после РХВ [3].
Кроме того, было показано, что после 3 дней
ускоренной акклимации экскреция адреналина
с мочой у крыс снижается в 4 раза в сравнении
с контрольными животными, что также указывает
на угнетение эмоционального компонента стрес-
совой реакции организма на охлаждение [23].
В связи с этим было высказано предположение,
что изменения симпатоадреналовой активности
могут оказывать существенное влияние на кожные
вазомоторные реакции [23] и подобные изменения
вместе с формированием более адекватного тер-
морегуляторного поведения способствуют умень-
шению теплопотерь и увеличению теплоизоляции
на холоде. Вероятно, такое повышение теплоизоля-
ции может быть достаточным для повышения ус-
тойчивости температуры тела без дополнительного
возрастания терморегуляторной метаболической
реакции и изменения структуры термогенеза.
Однако создается впечатление, что это повы-
шение имеет свои ограничения и оказывается
недостаточным при увеличении процессов теплоот-
дачи, связанных с оценкой холодовой устойчивости
организма в тесте «вынужденного плавания» в хо-
лодной воде [2]. Кроме того, эта устойчивость про-
является через определенное время после оконча-
ния РХВ, и подтверждает мнение, что формиро-
вание адаптационных эффектов происходит не
только во время холодовых воздействий, в проме-
жутках между ними, но и в последующий период
до тестового воздействия [7] и, вероятно, связано
с необходимостью наработки специфических фак-
торов, необходимых для перевода организма на
новый функциональный уровень.
Выводы
Для формирования адаптационого ответа, по
крайней мере на начальных этапах холодового
воздействия, необходима активация тиреоидной
системы. В отличие от ПДХВ, при РХВ тиреоидная
система реагирует более «экономно», что прояв-
ляется в менее выраженном повышении уровня Т4.
Отсутствие выраженных изменений в спектре
МСМ после изученных холодовых воздействий мо-
жет указывать на то, что активация метаболизма
не носит патологического характера при РХВ, а
синтез специфических факторов, если и происходит,
то лежит в области относительно высоких моле-
кулярных масс, так как анализ полипептидных
спектров диапазона до 10000 Да увеличения кон-
центраций не выявил.
the changes in sympathoadrenal activity might cause
a significant effect on cutaneous vasomotor responses
[23] and the similar changes together with the for-
mation of a more adequate thermoregulatory be-havior
contributed to the reduction of heat loss and increase
in thermal insulation in cold. Probably such an increase
in thermal insulation may be sufficient to increase the
body temperature resistance without additional rise of
thermoregulatory metabolic response and change in
thermogenesis structure.
However, it seems that this augmentation has its
limitations and occurs to be insufficient in increasing
the heat transfer processes, associated with the eva-
luation of organism’s cold resistance in the forced-
swimming test in cold water [2]. In addition this re-
sistance is manifested in a certain time after RCE
completion, and confirms the opinion, that the formation
of adaptation effects occurs not only during cold
exposures and between them, but also in the following
period up to the test impact [7] and is probably related
to the necessity in accumulation of specific factors
required for the organism transfer into a new functional
level.
Conclusions
The activation of thyroid system is necessary in at
least initial stages of cold exposure for an adaptive
response formation. In contrast to LTCE, under RCE
the thyroid system responds in a more ‘efficient’ way,
manifesting in a less pronounced increase in T4 level.
The absence of pronounced changes in LMWP spect-
rum after the studied cold exposures may indicate to
the fact, that the metabolism activation is not of patho-
logical character under RCE, and the synthesis of
specific factors, if even it occurs, is in the area of rela-
tively high molecular weights, as the analysis of poly-
peptide spectra within the range up to 10,000 Da did
not reveal any concentration rise.
References
1. Belous A.M., Mohamed A.N., Semenchenko A.Yu., Yavors-
kaya V.A. Study of ‘low molecular weight’ peptide level in blood
plasm of patients with different forms of acute cerebrovascular
disease // Doklady NAN Ukrainy. – 1997. – N8.– P. 177–181.
2. Ventskovskaya E.A., Shilo A.V., Babijchuk G.A. Change in
adaptation capabilities of rats after rhythmic cold effects //
Visnyk Problem Biologii i Medytsyny. – 2010. – N2. – P. 38–43.
3. Ventskovska O.A., Shilo A.V., Babijchuk G.A. Sleep after
rhythmic cold effects // Problems of Cryobiology. – 2011.–
Vol. 21, N1. – P. 10–21.
4. Vladyko A.S., Levitsky C.E., Poddubnaya L.P., Gabrielyan I.I.
Middle molecules and problem of endogenous intoxication in
critical states of different etiology // Anesteziologiya i Reanima-
tologiya. – 1987. – N2.– P. 37–40.
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
12
Литература
1. Белоус А.М., Мохамед А.Н., Семенченко А.Ю., Явор-
ская В.А. Исследование уровня пептидов «средних моле-
кул» в плазме крови больных с различными формами
острых нарушений мозгового кровообращения // Доповіді
НАН України. – 1997, №8. – C. 177–181.
2. Венцковская Е.А., Шило А.В., Бабийчук Г.А. Изменение
адаптационных способностей крыс после ритмических
холодовых воздействий // Вісник проблем біології і меди-
цини. – 2010.– №2. – С. 38–43.
3. Венцковская Е.А., Шило А.В., Бабийчук Г.А. Сон после рит-
мических холодовых воздействий // Проблемы криобиоло-
гии. – 2011. – Т. 21, №1. – С. 10–21.
4. Владыко А.С., Левицкий С.Э., Поддубная Л.П., Габриэ-
лян И.И. Срединные молекулы и проблема эндогенной ин-
токсикации при критических состояниях различной этио-
логии // Анестезиология и реаниматология. – 1987. – №2. –
С. 37–40.
5. Гальченко С.Є. Екстракти кріоконсервованих фрагментів
ксеноорганів: одержання та біологічна дія // Проблемы крио-
биологии. – 2005. – Т. 15, №3.– С. 403–406.
6. Єрмакова Н.Ю., Шиндер А.В., Рошаль О.Д. та ін. Вплив
екстрактів тваринного походження на загоєння холодових
ран // Світ медицини та біології. – 2010. – №1. – С. 32–36.
7. Пастухов Ю.Ф., Максимов А.Л., Хаскин В.В. Адаптация к
холоду и условиям Субарктики: проблемы термофизио-
логии. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2003. – Т. 1. – 373 с.
8. Слоним А.Д. Частная экологическая физиология млекопи-
тающих. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1962. – 498 с.
9. Слоним А.Д. Химическая регуляция и структура эффек-
торной части терморегуляционного рефлекса // Физиол.
журн. СССР. – 1964. – Т. 50, №8. – С. 117–125.
10.Cултанов Ф.Ф., Соболев В.И. Гормональные механизмы
температурной адаптации. – Ашхабад: Ылым, 1991. – 216 с.
11.Физиология терморегуляции. Сер. Руководство по
физиологии / Под ред. К.П. Иванова, О.П. Минут-
Сорохтиной, Е.В. Майстрах. – Л.: Наука, 1984. – 470 с.
12.Bernal J., Rey E.F. T3/T4 ration and L-glicerophosphate
dehydrogenase activity in intact rats exposed to a cold environ-
ment // Hormonal. Metabol. Res. – 1995. – Vol. 69. – P. 65–73.
13.Blagojevic D. Antioxidant system in supporting environmental
and programmed adaptation to low temperatures // CryoLet-
ters. – 2007. – Vol. 28, №3. – P. 137–150.
14.Cottle W.H., Carlson L.D. Turnover of thyroid in cold exposed
rats determined by radioactive iodine studies // Endocrinology. –
1956. – Vol. 59, №1. – P. 1–11.
15.Fregly M.J. Activity of the hypothalamic-putuitary-thyroid axis
during exposure to cold // Thermoregulation: Physiology and
Biochemistry / Eds. E. Schonbaum, P. Lomax. – N.Y.: Per-
gamon. – 1990. – P. 437–494.
16.Hampl R., Starka L., Jansky L. Steroids and thermogenesis //
Physiol. Res. – 2006. – Vol. 55, №2. – P. 123–131.
17.Hochachka P.W., Somero G.N. Biochemical adaptation:
mechanism and process in physiological evolution. – Oxford,
Oxford University Press, 2002. – 466 p.
18.Hulbert A.J. Thyroid hormones and their effects: a new per-
spectives // Biol. Rev. Camb. Phylos. Soc. – 2000. – Vol. 75,
№4. – P. 519–631.
19.International brain hypothermia symposium. Book of abs-
tracts. – Tokyo. – Japan, 2004. – 146 p.
20.Jansky L. Humoral thermogenesis and its role in maintaining
energy balance // Physiolol. Rews. – 1995. – Vol. 75, №2. –
P. 237–259.
21.Karelin A.A., Blishchenko E.Yu., Ivanov V.T. A novel system
of peptidergic regulation // FEBS Letter. – 1998. – Vol. 428,
№1–2. – P. 7–12.
22.Kim B. Thyroid hormone as a determinant of energy expen-
diture and the basal metabolic rate // Thyroid. – 2008. – Vol. 18,
№2. – P. 141–144.
5. Galchenko S.E. Extracts of cryopreserved fragments of xeno-
organs: procurements and biological effect // Problems of
Cryobiology. – 2005. – Vol. 15, N3. – P. 403–406.
6. Ermakova N.Yu., Shinder A.V., Roshal O.D. et al. Effect of ex-
tracts of animal origin on cold wounds healing // Svit Medytsyny
ta Biologii. – 2010. – N1. – P.32–36.
7. Pastukhov Yu.F., Maksimov A.L., Khaskin V.V. Adaptation
to cold and Subarctic Region conditions: problems of thermo-
physiology. – Magadan: North-East Scientific Center, Far Eastern
Branch of Russian Academy of Sciences, 2003. – Vol. 1. – 373 p.
8. Slonim A.D. Private ecological physiology of mammals:
Moscow-Leningrad: Publishing House of Academy of Sciences
of USSR, 1962. – 498 p.
9. Slonim A.D. Chemical regulation and structure of effector part
of thermoregulative reflex // Fiziol. Zhurn. USSR. – 1964. –
Vol. 50, N8. – P. 117–125.
10.Sultanov F.F., Sobolev V.I. Hormonal mechanisms of tempe-
rature adaptation. – Ashgabat: Ylym, 1991. – 216 p.
11.Physiology of thermoregulation. In Series ‘Manual on physio-
logy’. – Leningrad: Nauka, 1984.– 470 p.
12.Bernal J., Rey E.F. T3/T4 ration and L-glicerophosphate
dehydrogenase activity in intact rats exposed to a cold environ-
ment // Hormonal. Metabol. Res. – 1995. – Vol. 69. – P. 65–73.
13.Blagojevic D. Antioxidant system in supporting environmental
and programmed adaptation to low temperatures // CryoLet-
ters. – 2007. – Vol. 28, N3. – P. 137–150.
14.Cottle W.H., Carlson L.D. Turnover of thyroid in cold exposed
rats determined by radioactive iodine studies // Endocrinology. –
1956. – Vol. 59, N1. – P. 1–11.
15.Fregly M.J. Activity of the hypothalamic-putuitary-thyroid axis
during exposure to cold // Thermoregulation: Physiology and
Biochemistry / Eds. E. Schonbaum, P. Lomax. – N.Y.: Per-
gamon. – 1990. – P. 437–494.
16.Hampl R., Starka L., Jansky L. Steroids and thermogenesis //
Physiol. Res. – 2006. – Vol. 55, N2. – P. 123–131.
17.Hochachka P.W., Somero G.N. Biochemical adaptation:
mechanism and process in physiological evolution. – Oxford,
Oxford University Press, 2002. – 466 p.
18.Hulbert A.J. Thyroid hormones and their effects: a new per-
spectives // Biol. Rev. Camb. Phylos. Soc. – 2000. – Vol. 75,
N4. – P. 519–631.
19.International brain hypothermia symposium. Book of abs-
tracts. – Tokyo. – Japan, 2004. – 146 p.
20.Jansky L. Humoral thermogenesis and its role in maintaining
energy balance // Physiolol. Rews. – 1995. – Vol. 75, N2. –
P. 237–259.
21.Karelin A.A., Blishchenko E.Yu., Ivanov V.T. A novel system
of peptidergic regulation // FEBS Letter. – 1998. – Vol. 428, N1–
2. – P. 7–12.
22.Kim B. Thyroid hormone as a determinant of energy expen-
diture and the basal metabolic rate // Thyroid. – 2008. – Vol. 18,
N2. – P. 141–144.
23.Le Blanc J. Hormonal control of thermogenesis // Nonshivering
thermogenesis / Ed. L. Jansky. – Prague, 1971. – P. 99–112.
24.Le Blanc J. Adaptation of man to cold // Strategies in cold. –
Acad. Press, 1978. – P. 695–715.
25.Le Blanc J. Mechanisms of adaptation to cold // Int. J. Sports
Med. – 1992. – Suppl. 1. – P. S169–172.
26. Launay J.-C., Savourey G. Cold adaptations // Industrial
Health. – 2009. – Vol. 47. – P. 221–227.
27.MacLellan C. L., Clark D. L., Silasi G., Colbourne F. Use of
prolonged hypothermia to treat ischemic and hemorrhagic stro-
ke // J. Neurotrauma. – 2009. – Vol. 26, N3. – P. 313–323.
28.Makinen T.M. Human cold exposure, adaptation and perfor-
mance in a northern climate // Am. J. Hum. Biol. – 2007. –
Vol. 19, N2. – P. 155–164.
29.Rothwell N.J. Hypothalamus and thermogenesis // Energy
metabolism: tissue determinants and cellular corollaries / Eds.
J.M. Kinney, H.N. Tucher. – N.Y.: Raven, 1992. – P. 229–245.
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
13
23.Le Blanc J. Hormonal control of thermogenesis // Nonshivering
thermogenesis / Ed. L. Jansky. – Prague, 1971. – P. 99–112.
24.Le Blanc J. Adaptation of man to cold // Strategies in cold. –
Acad. Press, 1978. – P. 695–715.
25.Le Blanc J. Mechanisms of adaptation to cold // Int. J. Sports
Med. – 1992. – Suppl. 1. – P. S169–172.
26.Launay J.-C., Savourey G. Cold adaptations // Industrial
Health. – 2009. – Vol. 47. – P. 221–227.
27.MacLellan C. L., Clark D. L., Silasi G., Colbourne F. Use of
prolonged hypothermia to treat ischemic and hemorrhagic stro-
ke // J. Neurotrauma. – 2009. – Vol. 26, №3. – P. 313–323.
28.Makinen T.M. Human cold exposure, adaptation and perfor-
mance in a northern climate // Am. J. Hum. Biol. – 2007. –
Vol. 19, №2. – P. 155–164.
29.Rothwell N.J. Hypothalamus and thermogenesis // Energy
metabolism: tissue determinants and cellular corollaries / Eds.
J.M. Kinney, H.N. Tucher. – N.Y.: Raven, 1992. – P. 229–245.
30.Sellers E. A., Flattery K.V. Hormones in regulation in body
temperature // Pharmacology of Thermoregulation / Eds. E.
Schonbaum, P. Lomax. – Basel, Switzerland: Karger. – 1972.–
P. 57-71.
31.Silva J.E. Hormonal control of thermogenesis and energy dis-
sipation // Trends Endocrinol. Metab. – 1993. – Vol. 4. – P. 25–32.
32.Yen P. M. Physiological and molecular basis of thyroid hormone
action // Physiol. Rev. – 2001. – Vol. 81, №3. – P. 1097–1142.
Поступила 22.02.2012
30.Sellers E. A., Flattery K.V. Hormones in regulation in body
temperature // Pharmacology of Thermoregulation / Eds.
E. Schonbaum, P. Lomax. – Basel, Switzerland: Karger. –
1972.– P. 57-71.
31.Silva J.E. Hormonal control of thermogenesis and energy dis-
sipation // Trends Endocrinol. Metab. – 1993. – Vol. 4. – P. 25–32.
32.Yen P. M. Physiological and molecular basis of thyroid hormone
action // Physiol. Rev. – 2001. – Vol. 81, N3. – P. 1097–1142.
Accepted 22.02.2012
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №1
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №1
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68473 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:04:20Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шило, А.В. Венцковская, Е.А. Семенченко, А.Ю. Бабийчук, Г.А. 2014-09-25T04:42:26Z 2014-09-25T04:42:26Z 2012 Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс / А.В. Шило, Е.А. Венцковская, А.Ю. Семенченко, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 32 назв. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68473 57.043:577.175.44:577.112 Известно, что устойчивость к холоду у млекопитающих формируется в течение нескольких недель постоянного пребывания на холоде. Показано, что прерывистые холодовые воздействия также могут приводить к повышению устойчивости организма к холоду. Наиболее выраженные и стойкие термогенные эффекты при действии холода вызывают гормоны щитовидной железы - тироксин (T4) и трийодтиронин (T3). Изучено изменение уровня тиреоидных гормонов и полипептидов средней массы при постоянном долговременном (ПДХВ) и ритмическом холодовом воздействии (РХВ). ПДХВ приводило к резкому длительному повышению концентрации T4 по сравнению с контролем. Уровень T4 также достоверно возрастал в сыворотке крови крыс с РХВ при -12 градусов по Цельсию, тогда как у крыс РХВ при 10 градусов по Цельсию наблюдается лишь тенденция к его повышению. Уровень T3 при изученных холодовых воздействиях достоверно не изменялся. Кроме того, после ПДХВ и РХВ в плазме крови может наблюдаться определенное концентрационное перераспределение полипептидных молекул средней массы, которое не носит патологического характера и может быть характерно для конкретного холодового воздействия. Тот факт, что повышение адаптационных способностей после РХВ при -12 градусов по Цельсию происходит, как и в случае ПДХВ, на фоне активации тиреоидной системы может свидетельствовать, что эта активация является необходимым фактором для запуска механизмов, вовлеченных в формирование адаптации. Відомо, що стійкість до холоду у ссавців формується протягом кількох тижнів при постійному перебуванні на холоді. Показано, що переривчасті холодові впливу також можуть призводити до підвищення стійкості організму до холоду. Найбільш виражені і стійкі термогенні ефекти при дії холоду викликають гормони щитовидної залози – тироксин (Т4) і трийодтиронін (Т3). Було вивчено зміну рівня тиреоїдних гормонів і поліпептидів середньої маси при постійному довготривалому холодовому впливі (ПДХВ) і ритмічному холодовому впливі (РХВ). ПДХВ призводив до різкого тривалого підвищення концентрації Т4 в порівнянні з контролем. Рівень Т4 також достовірно зростав у сироватці крові щурів з РХВ при –12°С, тоді як у щурів з РХВ при 10°С спостерігається лише тенденція до його підвищення. Рівень трийодтироніну при всіх вивчених холодових впливах достовірно не змінювався. Крім того, після холодових впливів у плазмі крові може спостерігатися певний концентраційний перерозподіл поліпептидних молекул середньої маси (МСМ), що не носить патологічного характеру і може бути характерним для конкретного холодового впливу. Той факт, що підвищення адаптаційних здібностей після РХВ при –12°С відбувається, як і при ПДХВ, на тлі активації тиреоїдної системи може свідчити, що така активація є необхідним фактором для запуску механізмів, залучених до формування адаптації. The resistance to cold in mammals is known as forming within several weeks of continuous exposure to cold. The intermittent cold exposures were shown as capable to result in an increased organism’s resistance to cold as well. The most pronounced and stable thermogenic effects under cold exposure are caused by such thyroid hormones as thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3). The changes in the level of thyroid hormones and low-molecular weight polypeptides under continuous long-term cold exposure (LTCE) and rhythmic cold one (RCE) have been studied. The LTCE resulted in a dramatic long-term increase in T4 concentration compared to the control level. The T4 level was also statistically and significantly increased in rat blood serum with RCE of –12°C, whereas in animals with RCE of 10°C the only tendency to its augmentation is observed. The triiodothyronine level under the studied cold effects remained statistically and significantly unchanged. In addition, the certain concentration redistribution of low-molecular weight polypeptides (LMWP), having no pathological nature and being typical for the specific cold exposure, may be observed in blood plasma after LTCE and RCE. The very fact that an increase in adaptation capacities after RCE of –12°C results, as in LTCE case as well, at the background of thyroid system activation may testify to that as an essential factor to trigger the mechanisms involved into cold adaptation formation. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Теоретическая и экспериментальная криобиология Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс Effect of Cold Exposures on Thyroid Activity and Low-Molecular Weight Peptides Spectrum in Rats Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс Шило, А.В. Венцковская, Е.А. Семенченко, А.Ю. Бабийчук, Г.А. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| title_alt | Effect of Cold Exposures on Thyroid Activity and Low-Molecular Weight Peptides Spectrum in Rats |
| title_full | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| title_fullStr | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| title_full_unstemmed | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| title_short | Влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| title_sort | влияние холодовых воздействий на тиреоидную активность и спектр полипептидов средней массы у крыс |
| topic | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68473 |
| work_keys_str_mv | AT šiloav vliânieholodovyhvozdeistviinatireoidnuûaktivnostʹispektrpolipeptidovsredneimassyukrys AT venckovskaâea vliânieholodovyhvozdeistviinatireoidnuûaktivnostʹispektrpolipeptidovsredneimassyukrys AT semenčenkoaû vliânieholodovyhvozdeistviinatireoidnuûaktivnostʹispektrpolipeptidovsredneimassyukrys AT babiičukga vliânieholodovyhvozdeistviinatireoidnuûaktivnostʹispektrpolipeptidovsredneimassyukrys AT šiloav effectofcoldexposuresonthyroidactivityandlowmolecularweightpeptidesspectruminrats AT venckovskaâea effectofcoldexposuresonthyroidactivityandlowmolecularweightpeptidesspectruminrats AT semenčenkoaû effectofcoldexposuresonthyroidactivityandlowmolecularweightpeptidesspectruminrats AT babiičukga effectofcoldexposuresonthyroidactivityandlowmolecularweightpeptidesspectruminrats |