Morpho-functional state of rat pancreas under melatonin administration during obesity development: chronotherapeutic approach - Калмикова, Олеся Олександрівна; Чумак, К.; Вороніна, Олена Костянтинівна; Дзержинський, Микола Едуардович (Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2020)
Overweight and obesity often cause some comorbidity like insulin resistance, diabetes type 2, cancer, cardio-vascular pathology etc. Pancreas is the important organ in carbohydrate metabolism and insulin signaling, that under obesity conditions undergo pathologic changes. For diminish adverse effects of obesity in the role of therapeutic agent is considered melatonin – pineal gland pleiotropic multifunctional molecule. In view of development precision medicine, which include processing personalized data of whole genome sequencing, microbiome, individual day/night regime etc., time selection of drug administration for maximize efficacy and minimize side effects to each patient in according of private organism circadian rhythm is the main goal of chronotherapy approach. The aim of our study was to determine morpho-functional state (morphology characteristic of exocrine and endocrine part; morphometric parameters: areas of pancreatic islets, acini and acinar cell nucleus) of pancreas in rats with high-calorie (high fat) diet-induced obesity after melatonin administration in determined time of the day (evening and morning). Melatonin was administered daily by gavage for 7 weeks in dose 30 mg/kg 1 h before lights-off (ZT11, evening) or 1 h after lights-on (ZT01, morning) rats with high-calorie diet (HCD). Rats with HCD had morbid changes in pancreas cells morphology of exocrine and endocrine part, which manifested in presence of macrophage and leukocyte infiltration of islets, vacuolization and lipid droplets in acinocytes cytoplasm, while areas of islets, acini and acinar cell nucleus decreased. Obese rats with melatonin administration demonstrate amelioration of HCD-associated changes in pancreas. Namely, in rats with development obesity melatonin administrations increased area of pancreatic islets in comparison to HCD group, moreover pancreas acini area reach control values. Also were observed difference between time-of-day interventions of melatonin on acinar cell nucleus area parameters: evening administration showed more strong action in increased to control level direction. Together, is suggesting about melatonin ameliorative role on morpho-functional state of pancreas exocrine and endocrine part under HCD-induced obesity conditions, additionally evening administration 1 h before light-off displayed more beneficial influence compared to morning.

Зайва вага та ожиріння часто викликають такі супутні хвороби, як інсулінорезистентність, діабет другого типу, рак, серцево-судинні патології тощо. Підшлункова залоза грає важливу роль для вуглеводного обміну та сигнальних шляхів інсуліну, що в умовах ожиріння зазнають патологічних змін. Для зменшення несприятливих наслідків ожиріння в ролі терапевтичного агента розглядається мелатонін – багатофункціональний гормон епіфіза. З огляду на розвиток точної медицини, яка включає обробку персональних даних про послідовність геному організму, мікробіому, індивідуальний режим дня/ночі тощо, підбір часу прийому ліків для максимальної ефективності та мінімізації побічних ефектів для кожного пацієнта відповідно до циркадного ритму індивідуального організму становить основну мету у хронотерапевтичному підході. Тому метою нашого дослідження було визначення морфофункціонального стану (зміни структури клітин екзо- та ендокринної частин; морфометричні параметри: площі поперечного перерізу острівців Лангерганса, ацинусів та ядер ацинарних клітин) підшлункової залози у щурів з ожирінням, індукованим висококалорійною (з високим вмістом жиру) дієтою, після введення мелатоніну у визначений час доби (увечері або вранці). Мелатонін вводили щоденно протягом 7 тижнів дозою 30 мг/кг за 1 год до вимкнення світла (ZT11, увечері) або 1 год після включення світла (ZT01, уранці) щурам, які перебували на висококалорійній дієті (ВКД). Щури із ВКД мали патологічні зміни в будові клітин підшлункової залози екзо- та ендокринної частин, що виявлялись у наявності макрофагів, лейкоцитарної інфільтрації острівців, вакуолізації та ліпідних крапель у цитоплазмі ациноцитів; у той же час розміри площі поперечного перерізу острівців, ацинусів та ядер ацинарних клітин зменшувалися. Щури з ожирінням, яким вводили мелатонін, демонстрували зменшення вияву патологічних змін, пов'язаних із впливом ВКД на підшлункову залозу. А саме, збільшилась площа острівців підшлункової залози порівняно з групою ВКД; крім того, площа ацинусів підшлункової залози досягла контрольних значень. Виявили різницю між ранковим і вечірнім введенням мелатоніну за параметрами площі ядер ациноцитів: вечірнє введення виявляло більш ефективну дію в досягненні контрольного рівня. У сукупності мелатонін чинить амеліоративну дію на морфофункціональний стан екзо- та ендокринної частин підшлункової залози в умовах розвитку ожиріння, спричиненого ВКД. Причому після вечірнього введення мелатоніну (за 1 год до вимкнення світла) спостерігається краща тенденція до відновлення змінених параметрів підшлункової залози до контрольного рівня порівняно з ранковим.
Морфофункціональний стан підшлункової залози щурів при введенні мелатоніну під час розвитку ожиріння: хронотерапевтичний підхід
Keywords: мелатонін; ожиріння; хронобіологія; острівці Лангерганса; висококалорійна дієта; ацинарні клітини підшлункової залози; melatonin; obesity; chronobiology; pancreatic islets; high-fat diet; pancreatic acinar cells