БИОФИЗИКА, 2023, том 68, № 5, с. 926-931

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 591.111.1

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕЙКОЦИТОВ

И ТРОМБОЦИТОВ ЯКУТСКИХ СУСЛИКОВ

В ПРЕДГИБЕРНАЦИОННЫЙ ОСЕННИЙ ПЕРИОД

*Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических

исследований РАН», ул. Институтская, 3, Пущино Московской области, 142290, Россия

^#E-mail: p.o.teplova@gmail.com

Поступила в редакцию 12.12.2022 г.

После доработки 16.02.2023 г.

Принята к публикации 01.03.2023 г.

Ранее было показано, что ряд физиологических и биохимических изменений у якутских

длиннохвостых сусликов происходит уже в осенний (предгибернационный) период: в головном

мозге, сердце, скелетных мышцах и др. В данной работе проанализирован состав клеток

периферической крови осенью и впервые обнаружено увеличение общего числа лейкоцитов, в

частности, гранулоцитов и уменьшение количества лимфоцитов у якутских сусликов по сравнению

с летом; выявлен сдвиг лейкограммы с лимфоцитарной фракции в сторону гранулоцитарной.

Показан значительный рост тромбоцитов и тромбокрита с сохранением процентного соотношения

зрелых и молодых форм клеток. К сожалению, литературных данных о клеточном составе крови в

осенний период подготовки гибернаторов к зимней спячке чрезвычайно мало. Между тем,

полученные нами результаты указывают на наличие крайне важных адаптационных изменений

лейкоцитов и тромбоцитов у сусликов в этот период. В статье обсуждены возможные причины этих

изменений.

Ключевые слова: лейкоциты, тромбоциты, гематология, адаптация, гибернация, суслик.

DOI: 10.31857/S0006302923050125, EDN: PHDDWJ

Гибернация зимоспящих сусликов является

ющихся предгибернационного (осеннего) перио-

уникальной природной моделью для изучения

да жизнедеятельности гетеротермных животных в

адаптивных механизмов функционирования ор-

литературе чрезвычайно мало. Между тем, полу-

ганизма в условиях критически низких темпера-

чены убедительные результаты, касающиеся из-

тур для выживаемости человека и других тепло-

менений, происходящих у якутских сусликов на

кровных животных [1]. Естественная спячка ги-

органном и организменном уровнях в осенний

бернантов представляет собой прерывистый

период: в поведенческой активности, в моноами-

нергической и опиоидной системах головного

процесс, состоящий из повторяющихся баутов

мозга, в сердце и скелетных мышцах [4-8]. Дан-

спячки и межбаутных пробуждений. Баут спячки

ная работа продолжает цикл исследований, каса-

у якутских сусликов длится в среднем 7-14 дней и

ющихся осеннего периода подготовки к зимней

состоит из входа в торпидное состояние (оцепе-

спячке.

нение), пребывания в глубоком торпоре и выхода

из него. Межбаутная активность (эутермия) по-

Известно, что у зимоспящих животных в тече-

сле пробуждения составляет от нескольких до

ние годового цикла происходит ряд физиолого-

24 часов [2, 3]. При изучении гибернации, как

биохимических изменений, направленных на

правило, наибольшее внимание уделяется срав-

адекватное обеспечение всех систем организма,

нению летнего и зимнего периодов, соответству-

как в условиях активной жизнедеятельности, так

ющих периодам максимальной и минимальной

и в торпоре. Несомненно, важнейшую роль в под-

активности зимоспящих, в то время как этологи-

держании гомеостаза организма играет кровь.

ческие, морфологические и физиологические пе-

Целью данного исследования является выявле-

рестройки при подготовке к спячке происходят

ние особенностей адаптационных изменений

уже в осеннее время. К сожалению, данных, каса-

лейкоцитов и тромбоцитов крови якутских сус-

926

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕЙКОЦИТОВ

927

ликов в осенний период, что расширит не только

Mean). Статистический анализ был выполнен с

наше представление об уникальном явлении зим-

помощью программного обеспечения GraphPad

ней спячки, но и понимание значимости рас-

Prism 9.4.1.681 (GraphPad Software Inc., США) и

сматриваемых форменных элементов в подготов-

Statistica 10.0.1011 (StatSoft Inc., США). Анализ

вида распределения данных проводили с исполь-

ке организма к экстремальным физиологическим

зованием критериев нормальности Колмогоро-

изменениям (гипотермии).

ва-Смирнова, Лиллиефорса, а также W-крите-

рия Шапиро-Уилка. Для сравнения независи-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

мых измерений использовали двусторонний

непараметрический непарный U-критерий Ман-

Животные. Объектом исследования являлись

на-Уитни. Различия считались достоверными

якутские длиннохвостые суслики Urocitellus undu-

при p < 0.05.

latus обоего пола (N = 50), взятые в эксперимент

во время их летней (июнь-июль, температура в

области сердца 38°C, масса

607.0

± 18.6 гр.,

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

N = 25) и осенней активности (октябрь, темпера-

Содержание лейкоцитов. Полученные абсо-

тура в области сердца 37-38°C, масса 682.0 ±

лютные и относительные показатели лейкоци-

± 15.4 гр., N = 25). Диких животных отлавливали

в Якутии в августе с дальнейшей транспортиров-

тарной фракции крови подробно представлены

кой в лабораторию. В летний и осенний периоды

на рис.

1. Было обнаружено, что осенью

(до ноября) сусликов содержали в одинаковых

общее число лейкоцитов увеличивается почти в

условиях: в индивидуальных клетках в специаль-

полтора раза по сравнению с летним периодом:

но приспособленных неотапливаемых помеще-

(4.90 ± 0.26)×10⁹/л и (3.50 ± 0.14)×10⁹/л соответ-

ниях с соблюдением естественного фотопериода,

ственно. При этом со сменой сезона количе-

при достаточном количестве пищи (зерно, семена

ственный показатель фракции гранулоцитов воз-

подсолнечника, овощи) (ad libitum). Забор сусли-

ков осеннего периода проводили в первые две не-

растает в два раза: с (1.40 ± 0.07)×10⁹/л летом до

дели октября при ежедневном мониторинге жи-

(2.90 ± 0.21)×10⁹/л осенью, количество лимфоци-

вотных, с учетом того, что начало входа в спячку у

тов уменьшается в 1.2 раза (с (1.80 ± 0.11)×10⁹/л

данного вида приходится на третью декаду октяб-

ря [9].

летом до (1.50 ± 0.09)×10⁹/л осенью), а количе-

ство моноцитов достоверно не изменяется

Гематологический анализ. Гематологическое

исследование цельной крови проводили на мно-

(рис. 1а). Также наблюдается изменение соотно-

гопараметровом ветеринарном автоматическом

шения некоторых субпопуляций лейкоцитов

гематологическом анализаторе ВС-2800Vet (Min-

(рис. 1б): снижается процентное содержание лим-

dray, Китай). Калибровку прибора осуществляли

фоцитов - с 53% летом до 35% осенью (на 18%),

при помощи заводского набора BC-3D (Mindray,

увеличивается процентное содержание грануло-

Китай). Забор крови всегда осуществляли в

цитов - с 41% летом до 60% осенью (на 19%).

утренние часы (10:00-11:00) незамедлительно по-

Данный феномен может говорить о высвобож-

сле декапитации животных. Животных декапити-

дении нейтрофильных гранулоцитов из костного

ровали после анестезии золетилом (Zoletil, Virbac,

мозга в кровь. Согласно литературным данным, в

Франция, 4 мг/кг внутримышечно). Кровь в объ-

активном состоянии костный мозг сусликов со-

еме 200 мкл отбирали в пробирку с антикоагулян-

том K₂-EDTA, 0,2 мл. Определяли следующие ге-

держит больше нейтрофилов ранней стадии (ми-

елобласты и нейтрофильные промиелоциты) и

матологические показатели:

меньше нейтрофилов поздней стадии (нейтро-

- лейкоцитарные индексы: WBC (общее коли-

фильные метамиелоциты) [10, 11]. Нейтрофилы

чество лейкоцитов), ×10⁹/л; LYMPH (лимфоци-

отвечают за неспецифическую форму лейкоци-

ты), ×10⁹/л; MON (моноциты), ×10⁹/л; GRAN

тарной защиты. Известно, что в костном мозге

(гранулоциты, суммарно нейтрофилы, базофилы

млекопитающих содержится запас гранулоцитов,

и эозинофилы), ×10⁹/л; LYMPH (лимфоциты), %;

кратно превышающий уровень, циркулирующий

MON (моноциты), %; GRAN (гранулоциты), %;

в кровяном русле, который задействуется, напри-

- тромбоцитарные индексы: PLT (тромбоци-

мер, при стрессе [12]. Повышение уровня грану-

ты), ×10⁹/л; MPV (средний объем тромбоцитов),

лоцитов может быть связано и с процессом, об-

фл; PDW (ширина распределения тромбоцитов

ратным лейкоцитарной экстравазации - проник-

по объему); PCT (тромбокрит), %.

новение лейкоцитов за пределы сосудов и

Статистический анализ. Данные представлены

временное «хранение» во вторичных лимфоид-

в виде среднего значения ± m, где m - стандарт-

ных (селезенке и лимфоузлах) и прочих (кишеч-

ная ошибка среднего (SEM, Standard Error of the

ник, легкие) органах [1, 13-17]. Схожие механиз-

БИОФИЗИКА том 68

№ 5

2023

928

ТЕПЛОВА и др.

Рис. 1. Лейкоцитарный профиль крови якутских сусликов Urocitellus undulatus в период летней и осенней активности.

(а) - Абсолютные значения общего количества лейкоцитов и их отдельных фракций, представленные как среднее и

стандартная ошибка среднего. Звездочкой отмечены статистически значимые отличия между выборками (р < 0.05),

ns - по результатам статистической проверки статистически значимые отличия не обнаружены (р ≥ 0.05). (б) -

Относительное содержание различных видов лейкоцитов (лейкограмма); n = 25 для каждого времени года.

мы, вероятно, актуальны и для физиологического

стрессовые состояния, травмы, инфекционный и

увеличения лейкоцитов у гибернирующих живот-

воспалительный ответ организма [29]. Однако, по

ных во время и после пробуждения [1, 18, 19]. Как

всей видимости, здесь имеет место именно адап-

показано на суслике золотистом (Callospermophilis

тивная реакция, эволюционно выработанная ги-

lateralis), временных и энергетических резервов

бернаторами для подготовки к сезону гипотер-

организма для быстрого созревания нейтрофилов

мии. По нашим данным (в печати), во время тор-

в период пробуждения недостаточно вследствие

пора у якутского суслика происходит аномальное

подавления синтеза белка во время гипотермии

снижение количества лейкоцитов до критиче-

[11]. Таким образом, можно объяснить потреб-

ских значений. При пробуждении, наоборот, ко-

ность организма в данной адаптации в виде уве-

личество данных кровяных телец стремительно

личенного пула нейтрофилов уже в осенний пе-

увеличивается; подобное описано и для европей-

риод.

ского суслика [1]. Мы полагаем, что осень являет-

ся важным периодом для обеспечения необходи-

В отличие от относительно короткоживущих

мого клеточного пула лейкоцитов для межбаут-

гранулоцитов, время жизни лимфоцитов состав-

ных пробуждений. Существенное увеличение

ляет несколько месяцев [20, 21]. Развивающаяся

гранулоцитарной фракции лейкоцитов можно

лимфоцитопения у якутских сусликов может объ-

объяснить активацией врожденной иммунной

ясняться постепенным снижением активности

системы с целью клиренса крови от различных

костного мозга в отношении синтеза этого типа

патогенов перед зимней спячкой, которая сопро-

клеток, экстравазацией (например, в кишечник)

вождается затем глубокой иммуннодепрессией

[22, 23], а также инволюцией тимуса [24]. Лим-

[11].

фoцитопения в осенний период может быть обу-

словлена и снижением пролиферативной способ-

Тромбоцитарные показатели. Осенью изменя-

ности Т-лимфоцитов селезенки в это время [25].

ется также количество тромбоцитов в крови якут-

Увеличение общего числа лейкоцитов в 1.6 ра-

ских сусликов, подробные результаты представ-

за осенью недавно обнаружено и у гетеротермных

лены на рис. 2. У активных осенних животных

летучих мышей Myotis dasycneme, при этом у са-

выявлено значительное увеличение тромбоцитов

мок параметр WBC в 2.5 раза выше, чем у самцов

по сравнению с летними - (344.50 ± 9.90)×10⁹/л и

[26]. Сезонный лейкоцитоз осенью перед спяч-

(252.20 ± 13.96)×10⁹/л соответственно. Аналогич-

кой показан и для других гибернаторов, таких как

ная тенденция сохраняется для тромбокрита: с

тарбаган (Marmota sibirica) [27] и краснощекий

лета на осень происходит увеличение в 1.4 раза

суслик (Spermophilus erythrogenys) [28].

(0.140 ± 0.007% и 0.19 ± 0.005% соответственно).

Общеизвестными распространенными причи-

При этом ширина распределения тромбоцитов по

нами повышения уровня лейкоцитов являются

объему (PDW) остается практически неизменной

БИОФИЗИКА том 68

№ 5

2023

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕЙКОЦИТОВ

929

Рис. 2. Количество тромбоцитов в крови якутских сусликов Urocitellus undulatus в период летней и осенней активности.

Значения представлены как среднее и стандартная ошибка среднего. Звездочкой отмечены статистически значимые

отличия между выборками (р < 0.05), ns - по результатам статистической проверки значимые отличия не обнаружены

(р ≥ 0.05); n = 25 для каждого времени года.

(16.40 ± 0.09 fL летом и 16.20 ± 0.04 fL осенью),

Аналогично ситуации с лейкоцитарными по-

что свидетельствует об общем сохранении про-

казателями, в период спячки у якутского, а также

центного соотношения зрелых и молодых фрак-

европейского и тринадцатиполосного суслика [1,

ций тромбоцитов, и дополнительно подтвержда-

19] происходит аномальное снижение количества

ется отсутствием достоверных различий показа-

тромбоцитов с последующим реактивным увели-

теля MPV (среднего объема тромбоцитов) летом и

чением данного параметра до нормальных значе-

осенью.

ний в период межбаутных пробуждений (матери-

ал в печати). Наблюдаемый тромбоцитоз, по-ви-

Схожий тромбоцитарный профиль был пока-

димому, также связан с подготовкой к периоду

зан для гетеротермных летучих мышей осенью:

гипотермии. Показано, что тромбоциты играют

наблюдали увеличение общего числа тромбоци-

важную роль не только в процессе гемостаза, но и

тов и тромбокрита в два раза при отсутствии из-

в процессах репарации и адаптации организма к

менений показателя MPV [26].

действию на него различных экстремальных фак-

Возможным механизмом высвобождения

торов (гипоксии, ионизирующей радиации, ин-

тромбоцитов в кровяное русло является их спо-

фекции, стресса и др.), к которым относится и ги-

собность к обратимой адгезии, миграции и

потермия в торпидный период [34].

аккумуляции на стенках кровеносных сосудов, а

Из-за подобной адаптивной лабильности ге-

также в различных органах, как и в случае с лей-

матологических показателей длинноховостые

коцитарным пулом периферической крови.

суслики способны адекватно реагировать на се-

зонные изменения и благоприятно переживать

Имеются данные о том, что в период торпора

длительный период зимней спячки (5-8 мес).

тромбоциты не накапливаются в селезенке [19,

30]. Выявлено, что основным местом для хране-

ния тромбоцитов в период зимней спячки явля-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ются синусоиды печени [19, 31]. Вероятно, зрелая

часть тромбоцитов мигрирует из органов, а фрак-

Таким образом, полученные нами результаты

ция молодых образуется путем отшнуровывания

указывают на наличие крайне важных адаптаци-

тромбоцитов от мегакариоцитов костного мозга

онных изменений лейкоцитов и тромбоцитов у

таким образом, что соотношение зрелых и моло-

сусликов в осенний период подготовки к зимней

дых форм остается неизменным [32, 33]. Любо-

спячке. Впервые у якутских сусликов обнаружено

пытно, что срок жизни меченых тромбоцитов

увеличение общего числа лейкоцитов, в частно-

примерно на 50% продолжительнее у спящих си-

сти, гранулоцитов и уменьшение количества

рийских хомячков (Mesocricetus auratus) по срав-

лимфоцитов осенью по сравнению с летом; выяв-

нению с не впавшими в спячку [19].

лен сдвиг лейкограммы с лимфоцитарной фрак-

БИОФИЗИКА том 68

№ 5

2023

930

ТЕПЛОВА и др.

ции в сторону гранулоцитарной. Показан значи-

8. Т. П. Семенова, Л. А. Спиридонова и Н. М. Заха-

тельный рост тромбоцитов и тромбокрита с со-

рова, Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 100,

1068 (2014).

хранением процентного соотношения зрелых и

молодых фракций клеток. Возможный смысл

9. А. И. Ануфриев и И. М. Охлопков, Экология, 2,

125 (2015)

описанных гематологических изменений заклю-

чается в заблаговременном клиренсе крови от

10. J. E. Szilagyi and J. B. Senturia, Cryobiology, 9, 257

(1972).

патогенов, репарации имеющихся внешних и

внутренних повреждений, а также накоплении

11. H. R. Bouma, H. V. Carey, and F. G. M. Kroese, J.

Leukoc. Biol., 88, 619 (2010).

увеличенного пула клеток для последующего рас-

пределения в органах во время зимней спячки.

12. A. Hidalgo, E. R. Chilvers, C. Summers, et al., Trends

Immunol., 40, 584 (2019).

Данное исследование еще раз подтверждает важ-

ность изучения осеннего периода жизни гетеро-

13. M. Franco, C. Contreras, and R. F. Nespolo, Comp.

Biochem. Physiol. A, 166, 338 (2013).

термных животных.

14. 14. Y. Yasuma, R. M. McCarron, M. Spatz, et al., Am.

J. Physiol., 273, 1861 (1997).

ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ

15. Г. В. Алексеева и В. М. Юнкер, Изв. СО АН СССР,

Работа выполнена по теме Государственного

5 (1), 124 (1974).

задания «Механизмы природного и искусствен-

16. Г. В. Алексеева, В. М. Юнкер и О.П. Федорова,

ного гипобиоза» (НИОКТР: 122041100276-0).

Известия СО АН СССР, 92 (1974).

17. А. И. Ануфриев, Механизмы зимней спячки мелких

млекопитающих Якутии (СО РАН, Новосибирск.,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

2008).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

18. P. Suomalainen and V. Rosokivi, Suomalainen Tie-

интересов.

deakatemia toimituksia. Sar. A.4: Biologica, 198, 1

(1973).

19. E. L. d.Vrij, Thesis of Doctor of Philosophy (University

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

of Groningen, Groningen, 2019).

Все манипуляции с животными осуществляли

20. E. Parretta, G. Cassese, A. Santoni, et al., J. Immunol.,

в соответствии с руководящими принципами,

180, 7230 (2008).

установленными Директивой Европейского Со-

21. J. Sprent and D. F. Tough, Science (New York), 265,

вета 2010/63/EU и Приказом Министерства здра-

1395 (1994).

воохранения Российской Федерации от 12 августа

22. P. Inkovaara and P. Suomalainen, Ann. Acad. Sci.

1977 г. N 755 “О мерах по дальнейшему совершен-

Fenn. Biol., 200, 1 (1973).

ствованию организационных форм работы с ис-

23. C. C. Kurtz and H. V. Carey, Develop. Comp. Immu-

пользованием экспериментальных животных”.

nol., 31, 415 (2007).

Протокол был одобрен этическим комитетом

24. С. Г. Колаева, Е. Г. Новоселова, З. Г. Амерханов

Института биофизики клетки РАН (№ 2 от

и дp., Цитология, 45, 628 (2003).

08.09.2021 г).

25. E. G. Novoselova, A. V. Kulikov, O. V. Glushkova,

et al., Dokl. Biol. Sci., 397, 272 (2004).

26. L. Kovalchuk, V. Mishchenko, and L. Chernaya, Zool-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ogy and Ecology, 27, 168 (2017).

1. H. R. Bouma, A. M. Strijkstra, A. S. Boerema, et al.,

27. Л. И.Лешкович, Изв. Гос. противочумн. ин-та Си-

Vet. Immunol. Immunopathol., 136, 319 (2010).

бири и Дальнего Востока, 8, 70 (1950).

28. В. М. Юнкер, Г. В. Алексеева и Е. В. Фомина, Ж.

2. N. K. Klichkhanov, E. R. Nikitina, Z. M. Shihamirova,

эвол. биохим. и физиол., 10, 193 (1974).

et al., Front. Physiol., 12, 730657 (2021).

29. N. Abramson and B. Melton, Am. Fam. Physician, 62,

3. S. Popova, A. Ulanova, Y. Gritsyna, et al., Sci. Reports,

2053 (2000).

10, 15185 (2020).

30. E. L. dVrij, P. C. Vogelaar, M. Goris, et al., PloS One,

4. Е. В. Карадулева, И. М. Санталова и Н. М. Захаро-

9, 603 (2014).

ва, Биофизика, 57, 926 (2014).

31. E. L. dVrij, H. R. Bouma, M. Goris, et al., J. Comp.

5. М. В. Лазаpева, К. О. Тpапезникова, И. М. Виxлян-

Physiol. B, 191, 603 (2021).

цев и др., Биофизика, 57, 982 (2012).

32. S. Cooper, S. Lloyd, A. Koch, et al., J. Comp. Physiol.

6. М. В. Онуфриев, Т. П. Семенова, Е. П. Волкова

B, 187, 815 (2017).

и др., Нейрохимия, 33, 103 (2016).

33. L. Corash, H. Y. Chen, J. Levin, et al., Blood, 70, 177

7. Т. П. Семенова и Н. М. Захарова, Рос. физиол.

(1987).

журн. им. И.М. Сеченова, 99, 1265 (2002).

34. B. G. Yushkov, Bull. Sib. Med., 20, 216 (2021).

БИОФИЗИКА том 68

№ 5

2023

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕЙКОЦИТОВ

931

Peculiarities of Adaptational Changes in Leukocytes and Platelets of Yakutian Ground

Squirrels during the Pre-Hibernation Period in Autumn

P.O. Teplova*, N.P. Komelina*, K.I. Lizorkina*, and N.M. Zakharova*

Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Institutskaya ul. 3, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

Earlier, it was shown that a series of physiological and biochemical changes in Yakutian long-tailed ground

squirrels start to happen during autumn (the pre-hibernation period): in the brain, heart, skeletal muscles,

etc. This study was conducted to analyze the composition of peripheral blood cells obtained from Yakutian

ground squirrels in autumn, and for the first time an increase in the total number of leukocytes, particularly

granulocytes, and a decrease in the number of lymphocytes were observed when compared with those ob-

tained in summer; a shift of the leukogram from the lymphocytic fraction to the granulocytic fraction was re-

vealed. Significant increase in a platelet count and thrombocrit with preservation of the percentage ratio of

mature and young cell fractions was shown. Still, information on the cellular components of blood during the

autumn season when hibernators prepare for winter months of hibernation remains scarce. Nonetheless, the

results of our study indicate that there are very significant adaptive changes that occur in leukocytes and plate-

lets of ground squirrels in this period. Possible causes of these changes are discussed.

Keywords: leukocytes, platelets, hematology, adaptation, hibernation, ground squirrel

БИОФИЗИКА том 68

№ 5

2023