Гибернация зимоспящих сусликов является уникальной природной моделью для изучения адаптивных механизмов функционирования организма в условиях критически низких температур для выживаемости человека и других теплокровных животных. При изучении гибернации, как правило, наибольшее внимание уделяется сравнению летнего и зимнего периодов, соответствующих периодам максимальной и минимальной активности зимоспящих, в то время как этологические, морфологические и физиологические перестройки при подготовке к спячке происходят уже в осеннее время. К сожалению, данных, касающихся осенней подготовки гибернаторов к зимней спячке в литературе чрезвычайно мало. Между тем, нами получены убедительные результаты, касающиеся изменений, происходящих у якутских сусликов на органном и организменном уровне именно в этот период: в функциональной активности мозга, в моноаминергической и опиоидной системах мозга, в сердце и скелетных мышцах [1-4]. Данная работа продолжает цикл исследований осеннего периода жизнедеятельности якутских сусликов.

Ключевую роль в поддержании гомеостаза организма играет сердечно-сосудистая система, поэтому крайне важно понимать особенности гематологических перестроек в период сезонных адаптаций.

Цель работы – выявить особенности адаптационных изменений белых кровяных телец якутских сусликов в осенний период подготовки к зимней спячке.

Якутские длиннохвостые суслики Urocitellus undulatus обоего пола (n=50), взяты в эксперимент во время их летней (июнь-июль, 38 °C, n = 25) и осенней активности (октябрь, 37-38 °C, n = 25). Все процедуры на животных осуществлялись в соответствии с Директивой 2010/63/EU, и были одобрены комиссией по биологической безопасности и этике ИБК РАН. Гематологическое исследование цельной крови проводили на многопараметровом ветеринарном анализаторе ВС-2800Vet (Mindray, Китай). В статистической оценке использовали критерий Уитни-Манна для независимых выборок с программным обеспечением GraphPad Prism (версия 9.4.1).

Обнаружено, что осенью общее число лейкоцитов увеличивается в 1,2 раза. При этом количественный показатель гранулоцитов возрастает в 1,8 раз, лимфоцитов уменьшается на треть, а моноцитов практически не изменяется. Таким образом, в лейкограмме происходит сдвиг влево - с агранулоцитарной фракции в сторону гранулоцитарной. Данный феномен может говорить о высвобождении нейтрофильных гранулоцитов из костного мозга в циркулирующую кровь. Известно, что в костном мозге млекопитающих содержится запас гранулоцитов, кратно превышающий уровень, циркулирующий в кровяном русле, который задействуется, например, при стрессовых ситуациях. Повышение уровня гранулоцитов может быть связано и с процессом, обратным лейкоцитарной экстравазации – проникновении лейкоцитов за пределы сосудов (т.н., пристеночный пул) и временное «хранение» во вторичных лимфоидных органах (селезенке и лимфоузлах). Развивающаяся лимфоцитопения может объясняться постепенной инволюцией тимуса, которая, по-видимому, начинается уже в осенний период [5]. Значимое увеличение общего числа лейкоцитов осенью недавно обнаружено и у гетеротермных летучих мышей [6].

У активных осенних сусликов выявлено также значительные увеличение тромбоцитов и тромбокрита - в 1,4 раза. При этом ширина распределения тромбоцитов по объему (PDW) остается без изменений, что свидетельствует об общем сохранении процентного соотношение зрелых и молодых фракций тромбоцитов, и дополнительно подтверждается неизменностью показателя MPV - среднего объема тромбоцитов. Возможным механизмом высвобождения тромбоцитов в кровяное русло является их способность к обратимой адгезии, миграция и аккумуляция на стенках кровеносных сосудов, а также в различных органах (селезенке, легких, печени и др.). Предположительно лейкоцитоз, в том числе может быть связан с увеличением тромбокрита.

Причину изменений, наблюдаемых в крови гибернирующих животных непосредственно во время торпора, называют вторичной по отношению к гипотермии, которую испытывают животные [7]. Между тем, можно сделать вывод о наличии крайне важных, не связанных с температурой адаптационных изменений в «белой крови» у зимоспящих сусликов уже на стадии предгибернационного эутермного осеннего периода.



1. Karaduleva E.V., Zakharova N.M., et.al. Specific molecular and morphological changes in cardiomyocytes of hibernating ground squirrels in different periods of annual cycle. // Biophysics. 2014; 59 (5):752-757.

2. Lazareva M.V., Trapeznikova K.O., et.al., Seasonal changes in the isoform composition of the myosin heavy chains in skeletal muscles of hibernating ground squirrels Spermophilus Undulatus. //Biophysics. 2012; 57(6):764-768.

3. Onufriev et. al. Seasonal Changes in Actin and Cdk5 Expression in Different Brain Regions of the Yakut Ground Squirrel (Spermophilus undulatus). // Neurochemical Journal. 2016; 10(2):98–105.

4. Semenova T.P., Zakharova N.M. Seasonal features of the effects of blockade of opioid receptors on adaptive behavior in hibernating animals. // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2015; 45(6):658-663.

5. Kolaeva S.G., Novoselova E.G., et. al. The annual involution and regeneration of the thymus in hibernating animals and perspectives of its studies in gerontology and stem cell proliferation. Tsitologiia. 2003;45(7):628-34. [Article in Russian]

6. Bandouchova H., Zukal J., et. al., Low seasonal variation in greater mouse-eared bat (Myotis myotis) blood parameters.//PLoS ONE, 2020; 15(7): e0234784.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234784.

7. Sahdo B., Evans A.L., et. al., Body temperature during hibernation is highly correlated with a decrease in circulating innate immune cells in the brown bear (Ursus arctos): A common feature among hibernators?// Int. J. Med. Sci. 2013; 10(5):508-514. doi: 10.7150/ijms.4476

Hibernation of ground squirrels is a unique natural model for studying adaptive mechanisms of organism to conditions of critically low temperatures for survival of humans and other warm-blooded animals. When studying hibernation, most attention is focused on comparing the summer and winter periods corresponding to the maximum and minimum activity of hibernating animals, while ethological, morphological and physiological changes in preparation for hibernation occur as early as in the autumn time. Unfortunately, the data concerning the autumn period of preparation of hibernators for hibernation are extremely scarce in the literature. Meanwhile, we obtained convincing results concerning the changes occurring in Yakut ground squirrels during the autumn pre-hibernation period: in the functional activity of the brain, in the monoaminergic and opioid systems of the brain, in the heart, and in the skeletal muscles [1-4]. The present work continues the cycle of studies of the autumn preparation to the winter hibernation. The cardiovascular system plays a key role in maintaining body homeostasis; therefore, it is extremely important to understand the peculiarities of hematological rearrangements during the seasonal adaptations. The aim of the work is to reveal the peculiarities of adaptation changes in white blood cells of the Yakut long-tailed ground squirrels during the autumn period. The ground squirrels Urocitellus undulatus of both sexes (n = 50), were taken for the experiment during summer (June-July, 38 °C, n = 25) and autumn activity (October, 37-38 °C, n = 25). All animal procedures were performed in accordance with Directive 2010/63/EU and were approved by the Biosafety and Ethics Commission of the ICB RAS. Hematological examination of whole blood was performed on a BC-2800Vet multiparameter veterinary analyzer (Mindray, China). Statistical evaluation was performed using the Whitney-Mann criterion for independent samples with GraphPad Prism software (v. 9.4.1). The total number of leukocytes was found to increase 1.2 times in autumn. At the same time the count of granulocytes increased by 1.8 times, lymphocyte count decreased by one third, and monocytes did not change. Thus, there is a shift to the left in the leukogram from the agranulocytic fraction to the granulocytic one. This phenomenon may indicate the release of neutrophilic granulocytes from the bone marrow into the circulating blood. The mammalian bone marrow is known to contain a reserve of granulocytes many times greater than their level circulating in the bloodstream, which is triggered, for example, in stressful situations. Increased granulocyte levels may also be associated with a process opposite to leukocyte extravasation - penetration of leukocytes outside the blood vessels (so called adherent pool) and temporary "storage" in secondary lymphoid organs (spleen and lymph nodes). The developing lymphocytopenia can be explained by the gradual involution of the thymus, which seems to start already in the autumn period in preparation for hibernation. [5]. A significant increase in the total number of leukocytes in autumn has also been recently found in heterothermic bats [6]. Significant increases in thrombocytes and thrombocrit by a factor of 1.4 were also detected in active autumn ground squirrels. At the same time, platelet volume distribution width (PDW) remains unchanged, which indicates the general preservation of the percentage of mature and young platelet fractions, and is further confirmed by the unchanged MPV parameter - the mean platelet volume. A possible mechanism of platelet release into the bloodstream is related to their ability for reversible adhesion, migration and accumulation on the walls of blood vessels, as well as in various organs (spleen, lungs, etc.). Presumably, leukocytosis may be one of the reasons for the increase in thrombocrit. The reason for the changes observed in the blood of hibernating animals during torpor is associated mainly with the consequences of hypothermia experienced by animals [7]. Meanwhile, we can conclude that there are extremely important, non-temperature-related adaptive changes in "white blood" of ground squirrels during the pre-hibernation euthermal autumn period.



1. Karaduleva E.V., Zakharova N.M., et.al. Specific molecular and morphological changes in cardiomyocytes of hibernating ground squirrels in different periods of annual cycle. // Biophysics. 2014; 59 (5):752-757.

2. Lazareva M.V., et.al., Seasonal changes in the isoform composition of the myosin heavy chains in skeletal muscles of hibernating ground squirrels Spermophilus Undulatus. //Biophysics. 2012; 57(6):764-768.

3. Onufriev M.V., et. al. Seasonal changes in actin and Cdk5 expression in different brain regions of the Yakut ground squirrel (Spermophilus undulatus). // Neurochemical Journal. 2016; 10(2):98–105.

4. Semenova T.P., Zakharova N.M. Seasonal features of the effects of blockade of opioid receptors on adaptive behavior in hibernating animals. // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2015; 45(6):658-663.

5. Kolaeva S.G., et. al. The annual involution and regeneration of the thymus in hibernating animals and perspectives of its studies in gerontology and stem cell proliferation. Tsitologiia. 2003;45(7):628-34. [Article in Russian]

6. Bandouchova H., et. al., Low seasonal variation in greater mouse-eared bat (Myotis myotis) blood parameters.//PLoS ONE, 2020; 15(7): e0234784.

7. Sahdo B., et. al., Body temperature during hibernation is highly correlated with a decrease in circulating innate immune cells in the brown bear (Ursus arctos): A common feature among hibernators?// Int. J. Med. Sci. 2013; 10(5):508-514. doi: 10.7150/ijms.4476