2226-5988 2686-6749 Клиническая и экспериментальная морфология Clinical and Experimental Morphology ООО "Группа МДВ" 10.31088/CEM2026.15.1.52-63 Динамика регенеративного потенциала печени в онтогенезе: роль пролиферации, полиплоидизации и пула двуядерных гепатоцитов в условиях темновой депривации и применения мелатонина Dynamics of liver regenerative potential during ontogenesis: the role of proliferation, polyploidization, and the population of binucleated hepatocytes under dark deprivation and melatonin treatment Арешидзе Давид Александрович Арешидзе Давид Александрович Areshidze David A. labcelpat@mail.ru 0000-0003-3006-6281 Козлова Мария Александровна Козлова Мария Александровна Kozlova Maria A. 0000-0001-6251-2560 Ануркина Анна Игоревна Ануркина Анна Игоревна Anurkina Anna I. 0009-0003-0011-1114 Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского», Москва, Россия Avtsyn Research Institute of Human Morphology of FSBSI “Petrovsky National Research Centre of Surgery”, Moscow, Russia 27 02 2026 15 1 52 63 18 11 2025 10 12 2025 26 11 2025

Введение. Печень обладает высокой способностью к регенерации, которая с возрастом прогрессивно снижается. Помимо пролиферации ключевую роль в поддержании гомеостаза печени играют полиплоидизация и пул двуядерных гепатоцитов. Баланс этих процессов находится под сложным контролем, который включает в себя и регуляцию циркадных ритмов. Дисфункция циркадной системы подавляет выработку ключевого гормона-хронобиотика – мелатонина. Синтез мелатонина также снижается с возрастом. Несмотря на известные гепатопротекторные свойства мелатонина, его влияние на фундаментальные механизмы поддержания регенеративного потенциала печени на протяжении всего онтогенеза оставалось недостаточно изученным. Цель исследования – рассмотрение динамики регенеративного потенциала печени в онтогенезе при темновой депривации и на фоне коррекции мелатонином. Материалы и методы. Проведен долгосрочный эксперимент на 360 самцах крыс, разделенных на три группы: контроль (нормальный световой режим), темновая депривация (постоянное освещение) и темновая депривация + мелатонин. Оценивали уровень мелатонина в сыворотке, индекс пролиферации Ki-67, долю двуядерных гепатоцитов и профиль плоидности. Применяли многофакторный статистический анализ. Результаты. Темновая депривация вызвала острый дефицит мелатонина и ускоренное старение печени: снижение пролиферативной активности, усиление полиплоидизации (рост доли 8n клеток до 39,16% к 24 месяцам) и сокращение пула двуядерных гепатоцитов. Мелатонин полностью компенсировал гормональный дефицит, поддерживая физиологический профиль плоидности и стабильно высокую долю двуядерных гепатоцитов (8,82% в 24 месяца против 1,99% в группе темновой депривации в том же возрасте). Факторный анализ выявил два антагонистических процесса: сенесценция (полиплоидизация) и регенерация (пул двуядерных клеток и уровень мелатонина). Заключение. Хронический десинхроноз действует как модель ускоренного старения печени, а экзогенный мелатонин эффективно поддерживает регенеративный потенциал органа, смещая баланс от сенесценции к регенерации. Мелатонин может рассматриваться как перспективная геропротекторная стратегия.

Introduction. The liver has high capacity for regeneration, which progressively declines with age. In addition to proliferation, polyploidization and binucleated hepatocytes are crucial for maintaining liver homeostasis. A complex regulatory system, which includes circadian rhythms, maintains the balance of these processes. Circadian rhythm dysfunction suppresses the production of melatonin, the key chronobiotic hormone, whose synthesis also decreases with age. Although melatonin is known for its hepatoprotective properties, its effects on the fundamental mechanisms underlying liver regenerative potential during ontogenesis have not been thoroughly investigated. The aim was to study the dynamics of liver regenerative potential during ontogenesis under dark deprivation and melatonin treatment. Materials and methods. A long-term experiment was conducted on 360 male rats divided into three groups: control (normal light regimen), dark deprivation (DD, constant illumination), and DD + melatonin. We assessed serum melatonin levels, Ki-67 proliferation index, the proportion of binucleated hepatocytes, and the ploidy profile. Multivariate statistical analysis was used. Results. DD caused acute melatonin deficiency and accelerated liver aging: decreased proliferative activity, increased polyploidization (an increase in the proportion of 8n cells to 39.16% by 24 months), and reduced number of binucleated hepatocytes. Melatonin effectively compensated for the hormonal deficiency, preserving a physiological ploidy profile. At 24 months, the proportion of binucleated hepatocytes was 8.82% in the treated group and 1.99% in the DD group. Factor analysis revealed two antagonistic processes: senescence (polyploidization) and regeneration (population of binuclear hepatocytes and melatonin levels). Conclusion. Chronic desynchronosis acts as a model of accelerated liver aging, and exogenous melatonin effectively supports liver regenerative potential, shifting the balance from senescence to regeneration. Melatonin can be considered a promising geroprotective strategy.

 Ключевые слова гепатоцит мелатонин регенерация Keywords hepatocyte melatonin regeneration Исследование выполнено в рамках государственного задания Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского» (№ 124021600054-9). The study was carried out within the framework of State Assignment to Avtsyn Research Institute of Human Morphology of FSBSI “Petrovsky National Research Centre of Surgery” (No. 124021600054-9). Kim JY, Choi H, Kim HJ, Jee Y, Noh M, Lee MO. Polyploidization of hepatocytes: insights into the pathogenesis of liver diseases. Biomol Ther (Seoul). 2022;30(5):391–8. DOI: 10.4062/ biomolther.2022.070. Matsumoto T, Wakefield L, Tarlow BD, Grompe M. In vivo lineage tracing of polyploid hepatocytes reveals extensive proliferation during liver regeneration. Cell Stem Cell. 2020;26(1):34–47.e3. DOI: 10.1016/j.stem.2019.11.014. Donne R, Saroul‑Aïnama M, Cordier P, Celton‑Morizur S, Desdouets C. Polyploidy in liver development, homeostasis and disease. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2020;17(7):391–403. DOI: 10.1038/s41575-020-0284-x. Zhang S, Zhou K, Luo X, Li L, Tu HC, Sehgal A et al. The polyploid state plays a tumor‑suppressive role in the liver. Dev Cell. 2018;44(4):447–59.e5. DOI: 10.1016/j.devcel.2018.01.010. Wilson SR, Duncan AW. The ploidy state as a determinant of hepatocyte proliferation. Semin Liver Dis. 2023;43(4):460–71. DOI: 10.1055/a-2211-2144. Wang MJ, Chen F, Lau JTY, Hu YP. Hepatocyte polyploidization and its association with pathophysiological processes. Cell Death Dis. 2017;8(5):e2805. DOI: 10.1038/cddis.2017.167. Wang B, Zhao L, Fish M, Logan CY, Nusse R. Self‑renewing diploid Axin2(+) cells fuel homeostatic renewal of the liver. Nature. 2015;524(7564):180–5. DOI: 10.1038/nature14863. Michalopoulos GK, Bhushan B. Liver regeneration: biological and pathological mechanisms and implications. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(1):40–55. DOI: 10.1038/s41575-020-0342-4. Anisimov VN. Light pollution, reproductive function and cancer risk. Neuro Endocrinol Lett. 2006;27(1–2):35–52. PMID: 16648818. Reiter RJ, Tan DX, Rosales‑Corral S, Galano A, Zhou XJ, Xu B. Mitochondria: central organelles for melatonin’s antioxidant and aging actions. Molecules. 2018;23(2):509. DOI: 10.3390/molecules23020509. Acuña‑Castroviejo D, Escames G, Venegas C, Díaz‑Casado ME, Lima‑Cabello E, López LC et al. Extrapineal melatonin: sources, regulation, and potential functions. Cell Mol Life Sci. 2014;71(16):2997–3025. DOI: 10.1007/s00018-014-1579-2. Hong F, Pan S, Guo Y, Xu P, Zhai Y. PPARs as nuclear receptors for nutrient and energy metabolism. Molecules. 2019;24(14):2545. DOI: 10.3390/molecules24132545. Sun H, Wang X, Chen J, Song K, Gusdon AM, Li L et al. Melatonin improves non‑alcoholic fatty liver disease via MAPK‑JNK/P38 signaling in high‑fat‑diet‑induced obese mice. Lipids Health Dis. 2016;15(1):202. DOI: 10.1186/s12944-016-0370-9. Karasek M. Melatonin, human aging, and age‑related diseases. Exp Gerontol. 2004;39(11–12):1723–9. DOI: 10.1016/j.exger.2004.04.012. Fonken LK, Workman JL, Walton JC, Weil ZM, Morris JS, Haim A et al. Light at night increases body mass by shifting the time of food intake. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(43):18664–9. DOI: 10.1073/pnas.1008734107. Автандилов Г.Г. Диагностическая медицинская плоидометрия: Учебное пособие. Москва: Медицина, 2006. 192 с. Avtandilov GG. Diagnostic medical ploidometry: A study guide. Moscow: Meditsina; 2006. 192 p. (In Russ.). Rubin Grandis J, Melhem MF, Barnes EL, Tweardy DJ. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor‑alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck. Cancer. 1996;78(6):1284–92. DOI: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X. Gorgoulis V, Adams PD, Alimonti A, Bennett DC, Bischof O, Bishop C et al. Cellular senescence: defining a path forward. Cell. 2019;179(4):813–27. DOI: 10.1016/j.cell.2019.10.005. López‑Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: an expanding universe. Cell. 2023;186(2):243–78. DOI: 10.1016/j.cell.2022.11.001. Reinke H, Asher G. Crosstalk between metabolism and circadian clocks. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20(4):227–41. DOI: 10.1038/s41580-018-0096-9. Meijnikman AS, Herrema H, Scheithauer TPM, Kroon J, Nieuwdorp M, Groen AK. Evaluating causality of cellular senescence in non‑alcoholic fatty liver disease. JHEP Rep. 2021;3(4):100301. DOI: 10.1016/j.jhepr.2021.100301. Wang MJ, Chen F, Lau JTY, Hu YP. Hepatocyte polyploidization and its association with pathophysiological processes. Cell Death Dis. 2017;8(5):e2805. DOI: 10.1038/cddis.2017.167.