Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Ранние и отдаленные нейроэндокринные эффекты пренатального стресса у самцов и самок крыс

Содержание

Перейти к:

Аннотация

Исследовано влияние стресса материнского организма, или так называемого пренатального стресса (ПС), на нейроэндокринную регуляцию репродукции и стресс-реактивности потомства крыс. ПС препятствовал формированию полового диморфизма содержания катехоламинов и активности ароматазы и 5а-редуктазы андрогенов в преоптической области мозга и медиобазальном гипоталамусе 10- дневных крыс. Морфологическим эквивалентом функциональных нарушений, индуцированных ПС, явилось нивелирование половых различий объема ядер нейроцитов в супрахиазматическом ядре. У половозрелых пренатально стрессированных самцов и самок изменяется стресси адренергическая реактивность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Отдаленные эффекты ПС рассматриваются как проявление нарушений гормон-нейротрансмиттерного импринтинга нейроэндокринной системы.

Для цитирования:


Резников А.Г., Носенко Н.Д., Тарасенко Л.В., Синицын П.В., Полякова Л.И. Ранние и отдаленные нейроэндокринные эффекты пренатального стресса у самцов и самок крыс. Проблемы Эндокринологии. 2000;46(1):30-34.

For citation:


Reznikov A.G., Nosenko N.D., Tarasenko L.V., Sinitsyn P.V., Polyakova L.I. Early and long-term neuroendocrine effects of prenatal stress in male and female rats. Problems of Endocrinology. 2000;46(1):30-34. (In Russ.)

Ранние стрессовые воздействия, а также гормонально-нейротрансмиттерный дисбаланс вызывают необратимые отдаленные изменения нейроэндокринной регуляции поведения, репродукции и эндокринной адаптации. Стрессирование самок крыс в течение последней недели беременности способно индуцировать у взрослых потомков мужского пола усиление агрессивного поведения, биили гомосексуальное поведение, а также измене[1] ние адренокортикальной реакции на острый стресс [16—18]. У плодов женского пола развивающийся мозг менее чувствителен к стрессу материнского организма. Тем не менее у взрослых самок также отмечены некоторые изменения, которые выражаются в усилении агрессивного поведения и нарушении половой цикличности [8].

По данным литературы, морфологическим и биохимическим проявлением модифицированной нейроэндокринной регуляции репродукции и гормональной адаптации у взрослых пренатально стрессированных самцов является изменение плотности распределения глюкокортикоидных рецепторов гиппокампа, оборота катехоламинов в головном мозге, адренергической реактивности, а также размеров так называемых секс-диморфных ядер в преоптической области (ПО) мозга [3, 9, 11 — 14]. Вместе с тем фундаментальные нейробиологические механизмы, обусловливающие возникновение этих нарушений, остаются невыясненными.

В последние годы мы изучали влияние стресса материнского организма, условно именуемого пренатальным стрессом (ПС), на формирование зависимых от половой принадлежности особенностей моноаминергической системы мозга и метаболизма андрогенов в нейроэндокринных структурах, регуляторных механизмов секреции гонадотропинов, а также стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) у потомков крыс.

Известно, что индуцированное тестостероном развитие мужского типа нейроэндокринной регуляции секреции гонадотропинов ассоциировано с уменьшением количества рецепторов эстрогенов в мозге и снижением адренергической реактивности, что в свою очередь приводит к снижению чувствительности нервного центра овуляции к эстрогенам |1]. В наших предыдущих исследованиях была установлена важная роль катехоламинов и эстрогенных метаболитов тестостерона, синтезируемых в гипоталамусе, как детерминант андрогензависимой нейрональной дифференциации в раннем онтогенезе крыс. Можно предположить, что влияние ПС на формирование половых различий нейроэндокринных функций у потомков также опосредовано изменениями метаболизма стероидов и моноаминергической системы в развивающемся мозге. Данная работа посвящена выяснению этого вопроса.

Материалы и методы

Исследования выполнены на крысах линии Вистар 10-дневного и 3-месячного возраста, рожденных самками, которых в течение последней недели беременности (с 15-го по 21-й день) ежедневно подвергали иммобилизации в течение 1 ч. Контрольные группы представлены потомками интактных животных.

Содержание катехоламинов в ПО и медиобазальном гипоталамусе (МБГ) 10-дневных крыс определяли спектрофлуориметрическим методом [10]. Активность ферментов метаболизма тестостерона — ароматазы (эстрогенсинтетаза, КФ 1.14.14.1) и 5а-редуктазы (3-оксо-5а-стероид: НАДФ+-еноксидоредуктаза, КФ 1.3.1.22) — изучали в надосадочной фракции (1000 g) 10% гомогената тканей ПО и МБГ. Образовавшиеся по окончании инкубации в присутствии НАДФ • Н-генерирующей системы метаболиты [1,2,6,7-3Н]-тестостерона выделяли при помощи двухмерной тонкослойной хроматографии. Более подробно методика описана в работе [4]. Активность ароматазы (АА) и 5а-редуктазы выражали соответственно количеством образовавшихся в течение 1 ч 3Н-эстрадиола и 3Н-5а-восстановленных метаболитов в расчете на единицу массы ткани. Морфометрический анализ расчетного объема ядер нейроцитов супрахиазматического и ростральной части аркуатного ядер проводили на фронтальных срезах гипоталамуса, окрашенных по Нисслю.

Стресс-реактивность ГГНС изучали у интактных и пренатально стрессированных самцов и самок в стадии диэструса, подвергавшихся иммобилизации в течение 1 ч. Животных декапитировали немедленно после окончания острого стресса. В гипоталамусе определяли содержание норадреналина (НА) и дофамина (ДА). Уровень кортикостерона в плазме крови измеряли спектрофлуориметрическим микрометодом [2].

Адренергическую реактивность ГГНС изучали на ненаркотизированных, свободно передвигавшихся в клетке животных. В III желудочек мозга через направляющую стальную канюлю, установленную под стереотаксическим контролем за 8—9 сут до основного эксперимента [6], в течение 1 мин вводили 10 мкг норадреналина битартрата в 2 мкл апирогенного изотонического раствора NaCl. До этого, а также через 30, 60 и 90 мин после инфузии отбирали образцы крови объемом 0,5 мл с немедленным замещением равным объемом изотонического раствора NaCl, содержащего гепарин. Кровь отбирали из силастикового катетера, введенного в правую наружную яремную вену под эфирным наркозом за 24 ч до эксперимента [7], для анализа содержания кортикостерона.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием критериев t Стьюдента и U Вилкоксона—Манна—Уитни.

Результаты и их обсуждение

Ранние постнатальные нейроэндокринные эффекты ПС. У интактных 10-дневных крыс отмечены половые различия содержания НА, АА и 5а-редуктазной активности в ПО (табл. 1). Концентрация НА и 5а-редуктазная активность были более высокими у самок, чем у самцов (соответственно в 1,4 и 2 раза), ароматизация была в 1,5 раза интенсивнее у самцов. В МБГ самцов содержание ДА было на 48,5% выше, чем у самок.

ПС препятствовал появлению половых различий содержания НА и АА в ПО, а также содержания ДА в МБГ. Концентрация НА в ПО пренатально стрессированных самцов 10-дневного возраста повышалась до уровня, характерного для интактных самок, в то время как содержание ДА в МБГ пренатально стрессированных самок возрастало до уровня, наблюдаемого у интактных самцов. Одновременно ПС приводил к появлению полового диморфизма содержания НА и 5а-редуктазной активности в МБГ и вызывал значительное снижение АА в ПО у самцов и ее повышение у самок.

Морфологическим проявлением влияния ПС на половой диморфизм является изменение полового диморфизма нейроцитов в супрахиазматическом ядре (СХЯ) ПО, вовлеченном в регуляцию мужского полового поведения [11]. У интактных самцов 10-дневного возраста объем ядер нейроцитов СХЯ в среднем на 20% больше, чем у самок (233,4 ± 6,8 и 193,4 ±10,1 мкм3 соответственно; р < 0,05; см. рисунок, а). Под влиянием ПС отмечалось исчезновение половых различий в СХЯ за счет уменьшения числа больших нейроцитов у пренатально стрессированных самцов до уровня, присущего нормальным самкам (188,5 ± 7,4 мкм3 у самцов и 189,0 ± 20,8 мкм3 у самок; р > 0,5).Влияние ПС на содержание катехоламинов и функциональный метаболизм тестостерона в дискретных структурах мозга крыс 10-дневного возраста

Показатель

Интактные

Пренатально стрессированные

самки

самцы

самки

самцы

       

НА, нмоль/г ткани

ДА, нмоль/г ткани

Ароматаза, пмоль эстрадиола/ч/г ткани 5а-Редуктаза, нмоль 5а-восстановленных метаболитов/ч/г ткани

НА, нмоль/г ткани

ДА, нмоль/г ткани

Ароматаза, пмоль эстрадиола/ч/г ткани 5а-Редуктаза, нмоль 5а-восстановленных метаболитов/ч/г ткани

ПО

4.39 ± 0,56

3,98 ± 0,19

0,404 ± 0,055

2,95 ± 0,18*

3,85 ± 0,36

0,616 ± 0,071*

14,34 ± 2,24

6.16 ± 1.86*

МБГ

1,95 ± 0.15

2.43 ± 0,14

0,289 ± 0.044

2,56 ± 0.27***

4,72 ± 0,75*

0,253 ± 0,040

8,82 ± 2,20

8.25 ± 2,23

3,49 ± 0,44

3,05 ± 0,26*

0.423 ± 0,038

4,71 ± 0,64**

5.94 ± 1,57

0,385 ± 0,052*’

12,06 ± 1,83

18,63 ± 1,97**'***

1,73 ± 0,04

3,26 ± 0,29*

0,313 ± 0,053

2.07 ± 0,14***

3.84 + 0,49*

0,171 ± 0,046

9,91 ± 1.40

22,45 ± 3,51* ** ***

       

Примечание. Звездочки — достоверность (р < 0,05) различий: одна — с интактными самками, две — с интактными самцами, три — с пренатально стрессированными самками.Индуцированные ПС изменения в аркуатном ядре МБГ выразились в умеренном снижении функциональной активности нейроцитов ростральной части ядра, преимущественно у самок (см. рисунок, б). Об этом свидетельствовало уменьшение среднего объема ядер нейроцитов с 406,2 ± 47,4 мкм3 у интактных самок до 287,2 ± 13,4 мкм3 у пренатально стрессированных самок, у которых практически исчезали крупные нейроны с объемом ядра более 550 mkmj (с 20,5 до 1,8% от общего количества нейроцитов).

Отдаленные эффекты ПС. Согласно выдвинутой нами ранее концепции гормон-медиаторного импринтинга нейроэндокринной регуляции репродукции [5, 15], ранняя модификация полового диморфизма моноаминергической системы и метаболизма андрогенов в секс-диморфных областях мозга под влиянием ПС может детерминировать развитие длительных изменений секс-специфических характеристик репродуктивной функции и полового поведения у взрослых животных. Этот вывод подтверждается данными об индуцированном ПС снижении образования 5а-восстановленных метаболитов тестостерона в МБГ самцов 3-месячного возраста (с 10,3 ± 1,87 нмоль 5а-восстановленных метаболитов/ч/г ткани у контрольных до 5,57 ± 0,55 нмоль 5а-восстановленных метаболитов/ч/г ткани у пренатально стрессированных животных; р < 0,05). АА у животных обоего пола и 5а-редуктазная активность у самок в изученных структурах не изменялись. Кариометрические исследования СХЯ выявили изменения, аналогичные тем, которые наблюдались у 10-дневных животных, но еще более выраженные. Объем ядер нейронов СХЯ у интактных самцов составил в среднем 315,4 ± 19,7 мкм3, у самок — 257,4 ± 15,4 мкм3 < 0,05), у пренатально стрессированных самцов и самок — 192,3 ± 14,5 и 210,9 ± 11,2 мкм3 соответственно (/? > 0,5).

ПС нарушает состояние катехоламиновой системы головного мозга у взрослых животных. Выявлено повышение уровня ДА в гипоталамусе пренатально стрессированных самцов. При этом концентрация катехоламинов в гипоталамусе пренатально стрессированных самок не изменялась (табл. 2).

Исследование влияния ПС на адренергическую и стресс-реактивность ГГНС у половозрелых крыс показало наличие соответствующих отдаленных

Таблица 2

Содержание катехоламинов в гипоталамусе и уровень кортикостерона в плазме половозрелых прснатально стрессированных самцов и самок крыс после острого иммобилизационного стресса

Показатель

Интактные

Пренатально стрессированные

до иммобилизации

после 1 ч иммобилизации

до иммобилизации

после 1 ч иммобилизации

НА, нмоль/г ткани

8,36 ± 0,36

Самцы

6,34 ± 0,17*

8,00 ±0,17

7,21 ± 0,59

ДА, нмоль/г ткани

4,64 ± 0,20

4,82 ± 0,15

5,37 ± 0,21*

5,29 ± 0,49

Кортикостерон, нмоль/л

762,2 ± 20,2

1990,9 ± 34.6*

720,3 ± 24,9

1107,6 ± 31,5**

НА, нмоль/г ткани

8,13 ± 1.04

Самки

6,05 ± 0,35*

8,41 ± 0,41

6,04 ± 0,34**

ДА, нмоль/г ткани

5,04 ± 0,46

4,60 ± 0,64

5,16 ± 0,50

4,16 ± 0.52

Кортикостерон, нмоль/л

1358.5 ± 302,3

2437.1 ± 278,3*

1879,9 ±321,9

3260,5 ± 271,4**

Примечание. Звездочки — достоверность < 0,05) различий: одна — с исходным уровнем до острого стресса, две — после острого стресса.

Влияние введения НА в III желудочек мозга на содержание кортикостерона в плазме крови у пренатально стрессированных половозрелых самцов и самок крыс

Группа животных

Кортикостерон, нмоль/л

0 мин

30 мин

60 мин

90 мин

Самцы

Интактные

327,4 ± 33,1

431,0 ± 22,1*

372,2 ± 44,3

Пренатально стрессированные

410,0 ± 21,4

534,3 ± 17,8*’**

580,0 ± 21,1*-**

-

Самки

Интактные

468,4 ± 37,3

768,8 ± 93,0*

639.2 ± 85.7

613,3 ± 94,6

Пренатально стрессированные

513,2 ± 118,8

434,3 ± 53,6**

495,8 ± 62,7

457,6 ± 129,9

Примечание. Звездочки — достоверность < 0,05) различий: одна — с базальным уровнем, две — с соответствующей группой интактных животных.

изменений [3, 17]. Инфузия НА в 111 желудочек мозга сопровождалась активацией ГГНС как у интактных самцов и самок, так и у пренатально стрессированных самцов (табл. 3). Однако в отличие от интактных крыс гормональная реакция на введение НА у самцов, которых подвергали действию ПС, была несколько сильнее и медленнее угасала после первичного подъема, что может быть обусловлено повышением чувствительности адренергических нейронов головного мозга. Пренатально стрессированные самки крыс, находившиеся в фазе диэструса, не отвечали на центральную НА-стимуляцию усилением секреции кортикостерона. В пред-

Частотное распределение объема ядер нейроцитов СХЯ (а) и аркуатного ядра (б) гипоталамуса у интактных (/) и пренатально стрессированных (//) самцов (/) и самок (2) крыс 10-дневного возраста.

По осям ординат — количество нейроцитов; по осям абсцисс — объем ядер (в мкм1). варительных экспериментах нами были получены данные об отсутствии влияния ПС на чувствительность коры надпочечных желез к кортикотропину, что дало нам основание рассматривать результаты исследований с интрацеребральным введением НА как отражение адренергической реактивности гипоталамического звена ГГНС [в печати].

Иммобилизация в течение 1 ч (острый стресс), направленная на выявление резервных возможностей ГГНС, продемонстрировала типичную стрессовую реакцию катехоламинов гипоталамуса половозрелых интактных и пренатально стрессированных самок, которая характеризовалась уменьшением содержания НА в гипоталамусе (см. табл. 2). У пренатально стрессированных самцов стрессовая реакция катехоламинов гипоталамуса отсутствовала. Стресс-реактивность ГГНС, определенная по изменению содержания кортикостерона в плазме, у пренатально стрессированных самок была несколько повышенной, а у самцов — существенно сниженной по сравнению с интактными животными соответствующего пола. Полученные данные дают основание предположить, что эффект ПС на адаптивные реакции ГГНС у крыс реализуется зависимыми от пола механизмами.

Таким образом, ранние постнатальные изменения катехоламиновой системы мозга и метаболизма андрогенов в нейроэндокринных структурах, возникающие вследствие ПС, вовлечены в импринтинговые механизмы и детерминируют отдаленные изменения нейроэндокринной регуляции репродукции и стресс-реактивности ГГНС. Они демонстрируют потенциальную опасность дородового стресса для репродуктивного здоровья и адаптационного потенциала у потомков.

Выводы

  1. Ранние постнатальные изменения, индуцированные ПС, выражаются в нарушении формирования зависимых от пола различий содержания катехоламинов и функционального метаболизма андрогенов в ПО и МБГ крыс. Морфологическим эквивалентом функциональных нарушений является отсутствие половых различий объема ядер нейроцитов в секс-диморфных областях мозга, в частности в СХЯ.

Отдаленные последствия ПС проявляются в изменениях стресси адренергической реактивно-сти ГГНС у взрослых самцов и самок крыс, имеющих диаметрально противоположную направленность. Их можно рассматривать как результат нарушений гормон-нейротрансмиттерного импринтинга нейроэндокринной системы.

[1] Работа выполнена при поддержке Международного научного фонда Дж. Сороса (гранты UAP000 и UAP200).

Список литературы

1. Бабичев В. Н. Нейроэндокринология пола. — М., 1981.

2. Балашов Ю. Г. // Физиол. журн. СССР. — 1990. — Т. 76, № 2. С. 280-283.

3. Науменко Е. В., Дыгало Н. Н., Маслова Л. Н. // Онтогенетические и генетико-эволюционные аспекты нейроэндокринной регуляции стресса. — Новосибирск, 1990. — С. 40—54.

4. Резников А. Г., Акмаев И. Г., Фиделина О. В. и др. // Пробл. эндокринол. — 1990. — Т. 36, № 3. — С. 57—61.

5. Резн'шов О. Г. // Журн. АМН Укра@ши. — 1998. — Т. 4, № 2. С. 216-233.

6. Antunes-Rodrigues J., McCann S. M. // Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.). 1970. Vol. 133. P. 1464-1470.

7. Harms P., Ojeda S. R. // J. appl. Physiol. — 1974. — Vol. 36. — P. 391-392.

8. Herrenkohl L. R. // Science. 1978. Vol. 206. P. 1097— 1099.

9. Huttunen M. O. // Nature. 1971. Vol. 230. P. 53-55.

10. Jacobowitz D., Richardson J. // Pharmacol. Biochem. Behav. — 1978. Vol. 8. P. 515-519.

11. Kerchner M., Ward I. L. // Brain Res. — 1992. — Vol. 81. — P. 244-251.

12. Maccari S., Piazza P. И, Kabbai I. et al. // J. Neurosci. — 1995. Vol. 15. P. 110-116.

13. McCormick С. M.. Smythe J. W., Sharma S., Meaney M. J. // Develop. Brain Res. — 1995. — Vol. 84. — P. 55—61.

14. Peters D. A. V. // Pharmacol. Biochem. Behav. — 1982. — Vol. 17. P. 721-725.

15. Reznikov A. G. // Hormone-Neurotransmitter Imprinting in the Neuroendocrine Control of Reproduction. — Harwood, 1994. — Vol. 7, Pt 4.

16. Rohde W„ Ohkawa T.. Dobashi K. et al. // Exp. clin. Endocr. — 1983. Vol. 82. P. 268-274.

17. Takahashi L. K., Baker E. W., Kalin N. H. // Physiol. Behav. — 1990. Vol. 47. P. 357-364.

18. Ward I. // Science. 1972. Vol. 175. P. 82-84.


Об авторах

А. Г. Резников

Институт эндокринологии и обмена веществ им. В. П. Комиссаренко АМН Украины


Украина


Н. Д. Носенко

Институт эндокринологии и обмена веществ им. В. П. Комиссаренко АМН Украины


Украина


Л. В. Тарасенко

Институт эндокринологии и обмена веществ им. В. П. Комиссаренко АМН Украины


Украина


П. В. Синицын

Институт эндокринологии и обмена веществ им. В. П. Комиссаренко АМН Украины


Украина


Л. И. Полякова

Институт эндокринологии и обмена веществ им. В. П. Комиссаренко АМН Украины


Украина


Рецензия

Для цитирования:


Резников А.Г., Носенко Н.Д., Тарасенко Л.В., Синицын П.В., Полякова Л.И. Ранние и отдаленные нейроэндокринные эффекты пренатального стресса у самцов и самок крыс. Проблемы Эндокринологии. 2000;46(1):30-34.

For citation:


Reznikov A.G., Nosenko N.D., Tarasenko L.V., Sinitsyn P.V., Polyakova L.I. Early and long-term neuroendocrine effects of prenatal stress in male and female rats. Problems of Endocrinology. 2000;46(1):30-34. (In Russ.)

Просмотров: 407


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0375-9660 (Print)
ISSN 2308-1430 (Online)