CC BY
27МЕДИКО-БІОЛОГІЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ MEDICAL-BIOLOGICAL APPLICATION
Фізика живого, Т. 17, No2, 2009. С. 94-97. Physics of the Alive
© БузинськаH. О., Дзержинський ME., ПазюкЛ.М., Олексієнко Н.В. www.pa.science-center.net
УДК 612.453
РОЛЬ КАТЕХОЛАМІНІВ ТА АЦЕТИЛХОЛІНУ В РЕГУЛЯЦІЇ ГІПОТАЛАМО-АДРЕНАЛОВОЇ СИСТЕМИ ПТАХІВ
Бузинська Н.О., Дзержинський М.Е., Пазюк Л.М., Олексієнко Н.В.
Київський національний університет ім. ТШевченка, біологічний факультет, кафедра цитології, гістології та біології розвитку, вул. Володимирська, 64, Київ, Україна, 01033 e-mail: [email protected]
Надійшла до редакції 17.06. 2009
У роботі вивчено морфоструктурні зміни нейроцитів СОЯ і ПВЯ гіпоталамуса та інтерренальних клітин наднирників птахів. Встановлено, що а^-адрен- та Н-холінергічні системи головного мозку посилюють функцію гіпоталамо-адреналової системи птахів. При цьому блокада а^-адрен- та Н-холінорецепторів пригнічує процеси виведення нейропептидної субстанції з нейроцитів ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса та знижує функціональний стан надниркових залоз.
Ключові слова: ацетилхолін, катехоламіни, гіпоталамус, наднирники, птахи.
ВСТУП
Загальновідомо, що однією з провідних регуляторних систем організму є нейроендокринна система. Серед ендокринних залоз особливе місце посідають наднирники. Це пояснюється тим, що, по-перше, наднирники забезпечують реакцію організму на дію різних стресорних факторів. Подруге, гормони наднирників залучаються до підтримки гомеостазу [1 - 5].
У загальних рисах регуляція функції наднирників здійснюється за наступним принципом: кортиколіберин, що продукується,
головним чином, у нейроцитах ПВЯ гіпоталамуса, стимулює синтез АКТГ у клітинах аденогіпофіза, останній діє безпосередньо на клітини наднирників. Також відомо, що адренокортикотропні центри гіпоталамуса та серединне підвищення, де здійснюється виведення нейрогормонів у портальний кровоток аденогіпофіза, отримують посилену катехоламін- та холінергічну іннервацію. Останнє передбачає участь цих нейромедіаторних систем в контролі функції наднирників [6-10].
У зв’язку з вище зазначеним дедалі більшу увагу дослідників привертає вивчення характеру впливу нейромедіаторів на функціональні кореляції між гіпоталамусом та наднирниками. З цієї проблеми існують переважно роботи зроблені на
ссавцях. Окрім того одержані результати мають суперечливий характер.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ
Досліди проводили на статевонедозрілих птахах 2-місячного віку породи білий легорн( Gallus domesticus). Піддослідні тварини на протязі 7 діб отримували нейрофармакологічні препарати, дози яких були розраховані на 100 г маси тіла: активатор аі-адренорецепторів мезатон (100 мкг); активатор а2-адренорецепторів клофелін (5 мкг); а12-адреноблокатор фентоламін (імг); активатор Н-холінорецепторів цитітон (30мкг); блокатор Н-холінорецепторів ганглерон (250мкг); сумарний нонапептид пітуїтрин (0,1 Од). Контрольні птахи одержували ін'єкції 0,9% розчину №СІ. Фармакологічні препарати розчиняли в 0,5 мл 0,9% розчину №СІ та вводили тваринам
інтраперитонеально.
Для морфологічних досліджень гіпоталамічну ділянку мозку та надниркові залози фіксували в рідині Буена та обробляли за традиційними методами. Серійні парафінові зрізи гіпоталамуса завтовшки 5 мкм забарвлювали трифенілметановим барвником «Фенаф», зрізи наднирників -гематоксиліном Бьомера та еозином. Морфо-метричний аналіз та первинну статистичну обробку площі перерізу ядер гіпоталамуса проводили за
РОЛЬ КАТЕХОЛАМІНІВ ТА АЦЕТИЛХОЛІНУ В РЕГУЛЯЦІЇ ГІПОТАЛАМО-АДРЕНАЛОВОЇ СИСТЕМИ ПТАХІВ
допомогою напівавтоматичного цитоаналізатору «Інтеграл-2МТ». Морфометричний аналіз діаметру ядер клітин наднирників проводили окуляр-мікрометром.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ
У відповідності з метою досліджень проведено морфофункціональний аналіз реакції гіпоталамо-адреналової системи птахів при введенні нейрофармакологічних препаратів, які впливали на a-адрено- та Н-холінорецептори.
Статистичну обробку результатів здійснювали за t-критерієм Стьюдента з використанням програмного забезпечення STATISTICA for Windows 5.0.
Встановлено, що при введенні мезатону (активатор а1-адренорецепторів) підвищується функціональна активність клітин інтерренальної тканини наднирників (аналог коркового шару наднирників ссавців). Про що свідчить вірогідне збільшення їхнього діаметру ядер до 4,34+0,03 мкм порівняно з контролем (табл.).
Таблиця
Морфофункціональна характеристика надниркових залоз, нейроцитів ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса піддослідних тварин
Серії досліду Діаметр ядер інтерренальних клітин, мкм Площа ядер нейроцитів ПВЯ гіпоталамуса, мкм2 Площа ядер нейроцитів СОЯ гіпоталамуса, мкм2
контроль 3,94 ± 0,0б 37,70 ± 0,79 43,00 ± 1,41
мезатон 4,34 ± 0,03* 3б,10 ± 0,82 44,00 ± 1,49
клофелін 4,24 ± 0,04* 48,50 ±1,21* 45,80 ± 1,10*
фентоламін 3,б2 ± 0,03* 37,48 ± 0,08 43,23 ± 1,47
цитітон 4,45 ± 0,03* 43,40 ± 1,б3* 45,40 ± 0,9б*
ганглерон 3,80 ± 0,04* 38,01 ± 0,7б 50,50 ± 1,0б
пітуїтрин 4,37 ± 0,04* 34,30 ± 1,04* 41,10 ± 1,25*
Примітки: *-різниця між контрольною та піддослідними групами вірогідна при р<0,05
При цьому в популяції нейроцитів крупноклітинних ядер гіпоталамуса не виявлено суттєвих змін за розмірами ядер. Але ці нейроцити майже не вміщують пептидну субстанцію, а якщо вона присутня, то лише у перинуклеарному просторі, що свідчить про посилене виведення нейрогормонів у кров. Вважаємо, що можливим поясненням цього явища є вплив підвищеного рівня кортикостероїдів за принципом зворотних негативних зв'язків, оскільки ми відмічаємо вірогідне посилення функції наднирників.
Якщо птахам вводили активатор а2-адренорецепторів клофелін нами виявлено, що наднирники знаходяться у стані підвищеної функціональної активності, оскільки діаметри ядер інтерренальних клін вірогідно зростають (табл.). Дані аналізу також показали, що збільшуються розміри клітинних ядер в нейроцитах ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса. Серед цих нейронів переважають світлозабарвлені нейросекреторні клітини з великими округлими ядрами, у цитоплазмі майже немає нейросекрету, а це, в свою чергу, свідчить про інтенсифікацію секреторної активності.
Таким чином, можна зробити висновок, що стимуляція адренорецепторів головного мозку підвищує функціональний стан нейроцитів СОЯ та ПВЯ гіпоталамуса. При цьому також посилюються синтетичні процеси в інтерренальних клітинах надниркових залоз. Одержані дані свідчать про
участь а-адренергічних систем мозку в центральній регуляції надниркових залоз.
Навпаки, показано, що блокада а1>2-
адренорецепторів фентоламіном вірогідно зменшує діаметр ядер інтерренальних клітин до 3,62±0,03мкм порівняно з контрольною серією, а отже з серіями при введенні клофеліну та мезатону (табл.). Це свідчить про зниження синтетичної активності надниркових залоз. При аналізі
гіпоталамічних ядер було виявлено, що серед популяції нейроцитів переважають темнозабарвлені клітини, перикаріони та відростки яких заповнені пептидною субстанцією, вказуючи на посилене депонування нейросекрету. Отримані результати доповнюють дані попередніх серій при введенні агоністів а12-адренорецепторів і вказують на загальний стимулюючий вплив адренергічної
системи мозку на гіпоталамо-адреналову систему.
При введенні птахам холіноміметику цитітону встановлена вірогідна стимуляція функціонального стану клітин наднирників. Про це свідчить зростання морфологічного еквіваленту цих процесів, а саме відзначено збільшення діаметру ядер інтерренальних клітин (табл.). Водночас відзначена активізація процесів секретоутворення та виведення гормонів у нейроцитах ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса. Розміри ядер цих нейроцитів значно збільшуються (табл. 1) і у перикаріонах виявлена незначна кількість нейросекрету.
9б
Бузинська Н.О., Дзержинський М.Е., Пазюк Л.М., Олексієнко Н.В.
Отже, можна зробити висновок про те, що активатор Н-холінорецепторів цитітон має стимулюючий вплив на функціональний стан гіпоталамо-адреналової системи.
Коли птахи отримували блокатор Н-холінорецепторів ганглерон, виявлено зниження функції надниркових залоз. Про це свідчить достовірне зменшення діаметру ядер інтерренальних клітин наднирників (табл 1). Разом з тим, аналіз реакції нейроцитів гіпоталамуса показав, що серед крупноклітинних ядер переважають нейрони, що вміщують значну кількість нейросекрету, тобто посилюється його депонування.
Таким чином, введення ганглерону спричиняє затримку процесів як синтезу, так і виведення гормонів нейроцитами гіпоталамуса і клітинами наднирників. Це дозволяє зробити висновок, що блокатор Н-холінорецепторів ганглерон має пригнічуючий вплив на функціонування системи гіпоталамус-наднирники. Обидві серії по впливу на Н-холінорецептори головного мозку між собою узгоджуються і говорять про активуючий вплив на кортикостероїдогенез.
У серії досліду з введенням сумарного нонапептиду пітуїтрину (окситоцин і вазопресин) встановлено суттєве підвищення функції надниркових залоз. Діаметр ядер інтерренальних клітин наднирників збільшується до 4,37±0,04 мкм, тоді як у контрольній групі цей показник становив 3,94±0,0б мкм. При цьому вірогідно зменшуються розміри ядер нейроцитів СОЯ та ПВЯ гіпоталамуса (табл.). Таке явище пояснюється негативною дією пітуїтрину на нейроцити гіпоталамуса, оскільки відомо, що окситоцин і вазопресин виробляються саме у цих ядрах. Але підвищення функції надниркових залоз у цій серії досліду пов'язано з прямим впливом пітуїтрину безпосередньо на наднирники.
Таким чином, одержані результати підтверджують точку зору про те, що гіпоталамічні нонапептиди володіють широким спектром дії і належать до числа нейрогуморальних факторів, які регулюють функцію надниркових залоз і як показано нами раніш щитовидних в статевих залоз [11].
Одержані дані на птахах доповнюють результати досліджень на ссавцях, в яких показано стимулюючий вплив адрен- і холінергічної систем головного мозку на функцію надниркових залоз у тварин.
ВИСНОВКИ
При стимуляції а12-адренорецепторів головного мозку встановлена активація функції нейроцитів ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса та інтерренальних клітин наднирників у птахів 2-місячного віку. Разом з тим блокада а12-адренорецепторів пригнічує процеси виведення нейропептидної субстанції з нейроцитів
ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса та знижує функціональний стан надниркових залоз.
Агоніст Н-холінорецепторів має стимулюючий вплив на функціональний стан гіпоталамо-адреналової системи. При цьому блокада Н-холінорецепторів пригнічує виведення
нейросекрету із гіпоталамічних нейроцитів та функцію інтерренальних клітин наднирників.
Введення птахам сумарних нонапептидів підвищує функцію наднирників птахів, але при цьому знижує синтез нонапептидів у нейроцитах ПВЯ та СОЯ гіпоталамуса, що свідчить про прямий вплив нонапептидів на наднирники.
Отже, у підсумку, катехоламіни та ацетилхолін головного мозку разом з нонапептидами гіпоталамуса належать до важливих фізіологічних факторів, що регулюють функцію гіпоталамо-адреналової системи птахів.
Література
1. Угрюмов М.В. Нейроэндокринная регуляция в онтогенезе. - М.: Наука, 1989.- 269с.
2. McCann S.M., Antunes-Rodrigues J., Franci C.R., Anselmo-Franci J.A., Karanth S., Rettori V. Role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the control of the response to stress and infection // Brazilian Journal of Medical and Biological Research.- 2000.- N 33. - P. 1121 - 1131.
3. Preil J., Muller M. B., Gesing A., Reul J. M., Sillaber I., van Gaalen M. M., Landgrebe J., Holsboer F., Stenzel-poore M., Wurst W. Regulation of the Hypothalamic-pituitary-adrenocortical system in mice deficient for CRH receptors 1 and 2 // Endocrinology. -2001. - Vol. 142, N 11. - P. 494б - 4955.
4. Ghosh A., Murkherjee M., Ghosh S. Stress and avian adrenal function // Biomedical Research.- 2002.- Vol. 13, N 2. - P. 1 - б.
5. Walker C.D., Tankosic P., Tilders F.J., Burlet A. Immunotargeted lesions of paraventricular CRF and AVP neurons in developing rats reveal the pattern of maturation of these systems and their functional importance // Neuroendocrinol.-1997.- N 1. - Р. 25 - 41.
6. Wong DL, Tai TC, Wong-Faull DC, Claycomb R, Kvetnansky R. Adrenergic responses to stress: transcriptional and post-transcriptional changes // Ann N Y Acad Sci. - 200S. Vol. 114S. P. 249 - 25б.
7. Угрюмов М.В. Механизмы нейроэндокринной регуляции.- М.: Наука, 1999.- 299с.
S. Tsigos C., Chrousos G. P. Hypothalamic-pituitary-adrenal axis, neuroendocrine factors and stress // Journal of Psychosomatic Research. - 2002. - Vol. 53, N 4. P. S65 - S71.
9. Okada S., ShimizuT., Yokotani K. Extrahypothalamic corticotropin-releasing hormone mediates (-)-nicotine-induced elevation of plasma corticosterone in rats // European Journal of Pharmacology. - 2003.- Vol. 473, N 2. P. 217 - 223.
10. Kageyama K., Hanada K., Takayasu S., Iwasaki Y., Sakihara S., Nigawara T., Suda T. Involvement of regulatory elements on corticotropin-releasing factor gene promoter in hypothalamic 4B cells // Endocrinol Invest. - 200S. - Vol. 31, N 12. - P. 1079 - 10S5.
РОЛЬ КАТЕХОЛАМІНІВ ТА АЦЕТИЛХОЛІНУ В РЕГУЛЯЦІЇ ГІПОТАЛАМО-АДРЕНАЛОВОЇ СИСТЕМИ ПТАХІВ
11. Дзержинський М.Е., Гордієнко В.М., Бузинська Н.О., та щитовидної залози // Доповіді НАН України. -
Воронін К.Ю., Пазюк Л.М. Стимулюючий ефект 1997.- N 3. - С. 1б1 - 1б4.
катехоламінів та нонапептидів на функцію статевої
РОЛЬ КАТЕХОЛАМИНОВ И АЦЕТИЛХОЛИНА В РЕГУЛЯЦИИ ГИПОТАЛАМО-АДРЕНАЛОВОЙ СИСТЕМЫ ПТИЦ
Бузинская Н.О., Дзержинский Н.Э., Пазюк Л.М., Олексеенко Н.В.
В работе изучены морфоструктурные изменения в нейроцитах СОЯ и ПВЯ гипоталамуса и интерренальных клетках надпочечников птиц. Установлено, что a1,2-адрен- и Н-холинергические системы головного мезга усиливают функцию гипоталамо-адреналовой системы птиц. При этом блокада данных рецепторов угнетает процесы выведения нейропептидной субстанции из нейроцитов СОЯ и ПВЯ гипоталамуса и снижает функциональное состояние надпочечников.
Ключевые слова: ацетилхолин, катехоламины, гипоталамус, надпочечник, птицы.
THE ROLE OF BRAIN CATECHOLAMINES AND ACETYLCHOLINE IN REGULATION OF HYPOTALAMIC-ADRENAL SYSTEM IN BIRDS
Buzinska N.O., Dzerzhinsky M.E., Pazyuk L.M., Oleksiyenko N.V.
It was studied structural changes of hypothalamic neurons in SON and PVN and adrenocortical cells of avian adrenal gland. It was shown that brain a1,2-adren- and H-cholinergic system increase of the avian hypothalamic-adrenal system. Whereas a1,2-adren- and H-cholinergic receptors antagonist caused hormone accumulation in hypothalamic-adrenal system.
Key words: acetylcholine, catecholamines, hypothalamus, adrenal gland, birds.
