Влияние мелатонина на экспрессию белков Bcl-2 и Bad в клетках жёлтых тел яичников после воздействия экспериментальной гипертермии

Растёт интерес к выяснению роли мелатонина (МТ) в регуляции пролиферации и апоптоза клеток яичников при различных заболеваниях и дестабилизирующих воздействиях. Считается, что  выбор между реализацией программы гибели или выживания клетки определяет соотношение антиапоптотических и проапоптотических белков.

Цель. Выявить влияние мелатонина на  экспрессию антиапоптотического Bcl-2 и проапоптотического Bad и соотношение Bcl-2/Bad в лютеоцитах яичников крыс Вистар в острый (3-и сутки) и восстановительный (7-е  и  14-е  сутки) периоды после однократного воздействия экспериментальной гипертермии (ЭГ).

Методы. Разогревание составляло не  более 17  минут. МТ вводили подкожно (0,1 мг в 0,2 мл физиологического раствора (ФР)) в течение 3 суток после ЭГ. Группы сравнения – крысы с введением ФР (контроль) и животные после  ЭГ и  ФР. Экспрессию Bad и  Bcl-2 определяли иммуногистохимически на 3-и, 7-е и 14-е сутки после ЭГ и введения МТ/ФР.

Результаты. На 3-и сутки после ЭГ эффект гормона не выявлялся. Через неделю после ЭГ + МТ площадь экспрессии Bad уменьшалась значительнее, чем у крыс после ЭГ + ФР, что приводило к росту Bcl-2/Bad. Это свидетельствовало об  увеличении антиапоптотической защиты, блокирующей развитие внутреннего пути апоптоза на  данном сроке. Через 2  недели после ЭГ  +  ФР площадь Bcl-2 уменьшалась значительнее, чем площадь Bad. В результате Bcl-2/Bad практически в 2 раза снижался по сравнению с контролем. Это свидетельствовало об активации «митохондриальной ветви» апоптоза лютеоцитов. Через 2 недели после ЭГ + МТ площади Bad и Bcl-2 уменьшались синхронно, что восстанавливало Bcl-2/Bad до контроля.

Заключение. Введение МТ после ЭГ сдвигает соотношение площадей экспрессии Bcl-2/Bad в  сторону увеличения антиапоптотического Bcl-2 уже через неделю восстановительного периода и способствует более ранней нормализации Bcl-2/Bad до физиологического уровня (уже через 2 недели после ЭГ + МТ).

1. Бочкарева А.Л., Мичурина С.В., Коненков В.И., Бочкарев И.Г. Влияние мелатонина на фолликулярный аппарат и сосуды яичников крыс в условиях гипертермии. Морфология. 2015; 148(5): 71-76.

2. Duan L, Dong S, Huang K, Cong Y, Luo S, Zhang JZH. Computational analysis of binding free energies, hotspots and the binding mechanism of Bcl-xL/Bcl-2 binding to Bad/Bax. Phys Chem Chem Phys. 2021; 23(3): 2025-2037. doi: 10.1039/d0cp04693k

3. Galluzzi L, Vitale I, Aaronson SA, Abrams JM, Adam D, Agostinis P, et al. Molecular mechanisms of cell death: Recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. Cell Death Differ. 2018; 25(3): 486-541. doi: 10.1038/s41418-017-0012-4

4. Reiter RJ, Sharma R, Pires de Campos Zuccari DA, de Almeida Chuffa LG, Manucha W, Rodriguez C. Melatonin synthesis in and uptake by mitochondria: Implications for diseased cells with dysfunctional mitochondria. Future Med Chem. 2021; 13(4): 335-339. doi: 10.4155/fmc-2020-0326

5. Michurina SV, Kolesnikov SI, Ishchenko IY, Bochkareva AL, Arkhipov SA. Effect of melatonin on expression of apoptosis regulator proteins Bcl-2 and Bad in ovarian follicular apparatus after high temperature exposure. Bull Exp Biol Med. 2021; 170(5): 598-603. doi: 10.1007/s10517-021-05114-6

6. Michurina SV, Ishchenko IY, Arkhipov SA, Letyagin AY, Korolev MA, Zavjalov EL. The expression of apoptosis-regulating proteins Bcl-2 and Bad in liver cells of C57Bl/6 mice under lightinduced functional pinealectomy and after correction with melatonin. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2021; 25(3): 310-317. doi: 10.18699/VJ21.034

7. Yang C, Liu Q, Chen Y, Wang X, Ran Z, Fang F, et al. Melatonin delays ovarian aging in mice by slowing down the exhaustion of ovarian reserve. Commun Biol. 2021; 4(1): 534. doi: 10.1038/s42003-021-02042-z

8. Russo M, Forte G, Montanino Oliva M, Laganà AS, Unfer V. Melatonin and myo-inositol: supporting reproduction from the oocyte to birth. Int J Mol Sci. 2021; 22(16): 8433. doi: 10.3390/ijms22168433

9. Kvetnoy I, Ivanov D, Mironova E, Evsyukova I, Nasyrov R, Kvetnaia T, et al. Melatonin as the cornerstone of neuroimmunoendocrinology. Int J Mol Sci. 2022; 23(3): 1835. doi: 10.3390/ijms23031835

10. Zhang W, Wang Z, Zhang L, Zhang Z, Chen J, Chen W, et al. Melatonin stimulates the secretion of progesterone along with the expression of cholesterol side-chain cleavage enzyme (P450scc) and steroidogenic acute regulatory protein (StAR) in corpus luteum of pregnant sows. Theriogenology. 2018; 108: 297-305. doi: 10.1016/j.theriogenology.2017.12.026

11. Pedreros M, Ratto M, Guerra M. Expression of functional melatonin MT(1) receptors in equine luteal cells: In vitro effects of melatonin on progesterone secretion. Reprod Fertil Dev. 2011; 23(3): 417-423. doi: 10.1071/RD10137

12. Zhang ZL, Peng J, Yang ST, Chen JX, Wang CX, Tong DW. Expression of arylalkylamine n-acetyltransferase (AANAT) and acetylserotonin o-methyltransferase (ASMT) in the corpus luteum of pregnant sows and synthesis of melatonin in luteal cells. Cell Tissue Res. 2022; 388(1): 167-179. doi: 10.1007/s00441-021-03556-y

13. Fang L, Li Y, Wang S, Yu Y, Li Y, Guo Y, et al. Melatonin induces progesterone production in human granulosa-lutein cells through upregulation of StAR expression. Aging (Albany NY). 2019; 11(20): 9013-9024. doi: 10.18632/aging.102367

14. Wang J, Zhu T, Ma X, Wang Y, Liu J, Li G, et al. Melatonergic systems of AANAT, melatonin, and its receptor MT2 in the corpus luteum are essential for reproductive success in mammals. Biol Reprod. 2021; 104(2): 430-444. doi: 10.1093/biolre/ioaa190

15. Ajayi AF, Akhigbe RE. Staging of the estrous cycle and induction of estrus in experimental rodents: An update. Fertil Res Pract. 2020; 6: 5. doi: 10.1186/s40738-020-00074-3

16. Ефремов А.В., Пахомова Ю.В., Пахомов Е.А., Ибрагимов Р.Ш., Шорина Г.Н. Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных: Патент № 2165105 С1 Рос. Федерация; МПК G09B 23/28 (2000.01). № 99126978/13; заявл. 22.12.1999; опубл. 10.04.2001. Бюл. № 10.

17. Yang L, Zhao Z, Cui M, Zhang L, Li Q. Melatonin restores the developmental competence of heat stressed porcine oocytes, and alters the expression of genes related to oocyte maturation. Animals (Basel). 2021; 11(4): 1086. doi: 10.3390/ani11041086

18. Arend LS, Knox RV. Fertility responses of melatonintreated gilts before and during the follicular and early luteal phases when there are different temperatures and lighting conditions in the housing area. Anim Reprod Sci. 2021; 230: 106769. doi: 10.1016/j.anireprosci.2021.106769

19. Bouroutzika E, Kouretas D, Papadopoulos S, Veskoukis AS, Theodosiadou E, Makri S, et al. Effects of melatonin administration to pregnant ewes under heat-stress conditions, in redox status and reproductive outcome. Antioxidants (Basel). 2020; 9(3): 266. doi: 10.3390/antiox9030266

20. Chen Y, Shan X, Jiang H, Guo Z. Exogenous melatonin directly and indirectly influences sheep oocytes. Front Vet Sci. 2022; 9: 903195. doi: 10.3389/fvets.2022.903195

21. Данилова М.В., Усольцева Е.Н. Значение гормона мелатонина эпифиза в поддержании здоровья женщин репродуктивного возраста (обзор). Акушерство, гинекология и репродукция. 2019; 13(4): 337-344. doi: 10.17749/2313-7347.2019.13.4.337-344

22. Xing CH, Wang Y, Liu JC, Pan ZN, Zhang HL, Sun SC, et al. Melatonin reverses mitochondria dysfunction and oxidative stressinduced apoptosis of Sudan I-exposed mouse oocytes. Ecotoxicol Environ Saf. 2021; 225: 112783. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112783

23. Ma J, Wang J, Hu S, Li Y, Zhang Y, Yang Y, et al. Effects of melatonin on development and hormone secretion of sheep theca cells in vitro. Theriogenology. 2023; 198: 172-182. doi: 10.1016/j.theriogenology.2022.12.036

24. Feng J, Ma WW, Li HX, Pei XY, Deng SL, Jia H, et al. Melatonin prevents cyclophosphamide-induced primordial follicle loss by inhibiting ovarian granulosa cell apoptosis and maintaining AMH expression. Front Endocrinol (Lausanne). 2022; 13: 895095. doi: 10.3389/fendo.2022.895095

25. Ma M, Chen XY, Li B, Li XT. Melatonin protects premature ovarian insufficiency induced by tripterygium glycosides: Role of SIRT1. Am J Transl Res. 2017; 9(4): 1580-1602.

26. Goktepe O, Balcioglu E, Baran M, Cengiz O, Ceyhan A, Suna PA, et al. Protective effects of melatonin on female rat ovary treated with nonylphenol. Biotech Histochem. 2023; 98(1): 13-19. doi: 10.1080/10520295.2022.2075566

27. Tamura H, Takasaki A, Taketani T, Tanabe M, Kizuka F, Lee L, et al. Melatonin as a free radical scavenger in the ovarian follicle. Endocr J. 2013; 60(1): 1-13. doi: 10.1507/endocrj.ej12-0263

28. He C, Ma T, Shi J, Zhang Z, Wang J, Zhu K, et al. Melatonin and its receptor MT1 are involved in the downstream reaction to luteinizing hormone and participate in the regulation of luteinization in different species. J Pineal Res. 2016; 61(3): 279-290. doi: 10.1111/jpi.12345

29. Wang X, Meng K, He Y, Wang H, Zhang Y, Quan F. Melatonin stimulates STAR expression and progesterone production via activation of the PI3K/AKT pathway in bovine theca cells. Int J Biol Sci. 2019; 15(2): 404-415. doi: 10.7150/ijbs.27912