CC BY
25
УДК 616.44:577.17:612.82:577.115.3:575.16
О.Г. Родинський, РОЛЬ ТИРЕО1ДНИХ ГОРМОН1В
О.Ю. Кондрата, у РЕГУЛЯЦП ЖИРНОКИСЛОТНОГО
ОМ Демченко СПЕКТРУ Л1П1Д1В МОЗКУ:
ОНТОГЕНЕТИЧНИЙ АСПЕКТ
ДЗ «Днтропетровська медична академiя МОЗ Украти» вул. Дзержинського, 9, Днтропетровськ, 49044, Украна SE «Dnipropetrovsk medical academy of Health Ministry of Ukraine» Dzerzhinsky str., 9, Dnipropetrovsk, 49044, Ukraine e-mail: [email protected]
Ключовi слова: гiпотиреоз, неокортекс, гтокамп, полiненасиченi жирт кислоти, онтогенез Key words: hypothyroidism, neocortex, hipokam, polyunsaturated fatty acids, ontogenesis
Реферат. Роль тиреоидных гормонов в регуляции жирнокислотного спектра липидов мозга: онтогенетический аспект. Родинский А.Г., Кондратьева Е.Ю., Демченко Е.М. В экспериментах на крысах трех возрастных групп исследовалась роль ТГ в регуляции жирнокислотного спектра липидов коры и гиппокампа. Было установлено, что на фоне пониженного тиреоидного статуса существенно менялось содержание полиненасыщенных фракций свободных жирных кислот в зависимости от возраста животных. В частности, у ювенильных крыс гипотиреоз сопровождался уменьшением в неокортексе почти в два раза количества пентакодановой кислоты, снижалась вязкость липидов. У старых крыс снижение уровня пен-такодановой кислоты в неокортексе (на 38%) дополнялось и значительным (на 77%) уменьшением линолевой и линоленовой кислот. В отличие от двух возрастных групп дефицит тиреоидных гормонов у молодых животных вызвал накопление свободных полиненасыщенных жирных кислот (С18:23) в коре больших полушарий на 74%, что, возможно, связано с уменьшением данной фракции в жирнокислотном спектре липидов и увеличением вязкостных свойств мембран. Данные перестройки могут быть связаны с модуляцией си-наптической передачи отдельных медиаторных систем мозга.
Abstract. The role of thyroid hormones in regulating of fatty acid spectrum of brain lipids: ontogenetic aspect. Rodynskiy A.G., Kondratieva E.Ju. Demchenko E.M. In experiments on rats of three age groups the role of thyroid hormones in the regulation offatty acid spectrum of cortical and hippocampus lipids was studied. It was found that on the background of decreased thyroid status content of polyunsaturated fractions of free fatty acids, significantly changed depending on the age of the animals. In particular, in juvenile rats hypothyroidism was accompanied by a decrease almost twice the number of pentacodan acid decreased lipids viscosity in neurocortex. In old rats reduce of pentacodan acid in the cortex (38%) was supplemented by significant (77%) decrease in linoleic and linolenic acids. Unlike the two age groups deficiency of thyroid hormones in young animals caused accumulation of free polyunsatarated fatty acids (C18: 2.3) in the cerebral cortex by 74%, which may be associated with a decrease of this fraction in fatty acid spectrum of lipids and increase of viscosity properties of the membranes. These restructuring may be associated with modulation of synaptic transmission of specific neurotransmitter systems in the brain.
Одним з важливих сучасних аспекпв на сьогодш е вивчення багатостороншх взаемо-зв'язюв мiж нервовою та ендокринною системами у формуванш псшачного статусу, емоцш, пам'ят та поведшки [7]. Особливу, виняткову роль у становленш та розвитку ЦНС вдаграють тирео!дш гормони (ТГ) [1,2]. Щцвищуючи рiвень обмшних процешв, посилюючи енергетичний обмш, пресорний катехоламшовий ефект ТГ активiзують функщональну актившсть ЦНС, штелектуальну працездатнють людини i здат-нють до навчання [5]. О^м прямого впливу на ЦНС, щ гормони активно модулюють дiяльнiсть нейротрансмггерних систем мозку, як формують швидю виконавчi реакци й емоцшну актившсть оргашзму, що становлять основу поведшки та
пам'яп. Широко вiдомi ктшчш симптоми порушення тиреощного статусу, як супроводжу-ють розвиток нейропсж!чних розлащв, таких як шдвищення нервозност^ драпвливост i збудли-восп, тривожшсть, депреси, дефщит уваги й пам'яп, психотична поведшка, тремор, ступор та ш [7]. Усе це вказуе на значш порушення ш-тегративно! дiяльностi мозку, яю е наслщком взаемоди молекулярних, бiохiмiчних, нейро-хiмiчних механiзмiв функщонування ЦНС [2, 7].
Рашше було зроблено припущення про те, що гормони, взаемоддачи з нейромедiаторами, ство-рюють на рiвнi ЦНС едину координуючу нейрогуморальну систему оргашзма, що контролюе штегративну дiяльнiсть головного мозку. Можливо тому призначення одше!
замюно! гормонотерапи е недостатнiм та не усувае психiчний симптомокомплекс захворю-вань щитош^бно! залози (ЩЗ), особливо щодо когштивно! функци [9, 10].
Численними дослщженнями показано, що свiй вплив на дiяльнiсть ЦНС ТГ реалiзують завдяки як прямiй безпосереднiй ди на мета-болiзм мозку, так i шляхом модуляци активностi його нейромедiаторних систем, особливо моно-амшерпчного компоненту, за допомогою змiн синтезу та турноверу медiатора, складу амь нокислот мозку, чутливостi й кшькост ре-цепторiв. У свою чергу, зв'язування нейро-трансмiтера з мембранними рецепторами може регулюватися складом лшщно! компоненти мембрани, зокрема рiвнем ненасичених жирних кислот (НЖК), якi визначають 11 в'язкiсть i прониктсть. При цьому з'ясована участь ТГ у шдвищенш ступеня ненасиченостi лiпiдiв мозку [8, 10]. У свою чергу модифшащя фосфоль пiдного матрикса нейронально! мембрани може бути однiею з складових частин механiзму виникнення тривожно-депресивних сташв, когш-тивних порушень, як на сьогоднi розглядаються як мембранш патологи. Можливо, що один iз шляхiв модифшаци штегративно! реакцп ЦНС при тиреощному дисбалансi буде визначатися перебудовами жирнокислотного складу лшщно! фракци клiтинних мембран окремих структур головного мозку [8].
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛЩЖЕНЬ
Експерименти проводили на бших безпо-родних щурах лшп Wistar трьох вiкових груп: I -ювеншьш (5-6 тижнiв), II - молодi (5-6 мiсяцiв), III - старi (20-24 мiсяцi). Дослщження проводились вiдповiдно до юнуючих мiжнародних вимог i норм гуманного вщношення до тварин (Конвенцiя Ради Свропи, 1986 р., Закон Украши вiд 21.02.2006 р., № 3447 - IV).
Гшотиреощний стан створювали введенням з 1жею мерказолiлу в дозi 10 мг/кг впродовж двох тижшв. Вiрогiднiсть створених моделей шд-тверджували визначенням у кiнцi експерименту концентрацш тироксину (Т4) та тиреотропного гормону (ТТГ) в плазмi кровi пiддослiдних щурiв та оцiнкою ктшчного статусу тварин: маса тiла, ЧСС, рухливють, збудливiсть, емоцiйнiсть [1,4].
З метою визначення рiвня вiльних жирних кислот (ВЖК) у лшдах мозку тварин декашту-вали, брали мозок на холодi (0-2°С) та видшяли кору великих пiвкуль i ппокамп. Екстракцiю лiпiдiв проводили за методом Фолча. Тканини мозку гомогешзували в 3,5 мл сумiшi хлороформ-метанол у пропорци 1:2. Метилювання ВЖК проводили за допомогою 5% розчину
диметилсульфата в метанола ВЖК розчиняли в 1 мл хлороформу й виявляли методом газо-хроматографiчного аналiзу на хроматографi „Chrom 5" (Чехiя). Умови газорщинно! хрома-тографи: скляна колонка 1 м*3 мм, нерухома фаза 5% SP-2100 на хроматон N-Super (0,16 -0,20 мм); газ носш - азот (осч), розходування -60 мл/хв. Температура випаровувача - 230°С; температура полум'яно-юшзацшного детектора - 250°С; запрограмований режим температури -вщ 150°С до 270°С зi швидкiстю 5°/хв. Яюсний аналiз метилових ефiрiв жирних кислот проводили по часу утримування стандарт. Кшьюсну оцiнку спектра жирних кислот лшщв проводили за методом нормування площин i визначали у вщсотках [1,4].
Результати дослiджень оброблеш за допомогою параметричних методiв статистики з використанням t-критерiю Стьюдента для малих вибiрок. Змiни показниюв вважали вiрогiдними при р<0,05 [3].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
Вивчення вшового аспекту ролi ТГ в орга-шзацп спонтанно! поведшково! активносп щурiв, що було проведено нами рашше, виявило далеко не «класичне» уявлення про збуджуючий вплив цих гормошв на вiдтворення вроджених рухливо-дослщницьких iнстинктiв. Навпаки, спостерiгалось гальмування окремих компо-нентiв поведшково! дiяльностi у «вщкритому полi», ступiнь якого визначався тирео!дним статусом та вiком тварин. Найбшьш виражений поведiнковий дефiцит, що е абсолютно логiчним, спостерiгався за умов гшотиреозу. У най-молодших за вiком щурят гальмiвний ефект був найсуттевшим, що практично можна трактувати як депресивноподiбний стан: рiзке зменшення рухливо-дослщницько! ланки поведiнки та збшьшення тривожного грумiнгу. У молодих щурiв гшотирео!дний стан позначився на об-меженнi емоцiйностi. У старих тварин дефщит поведiнки проявлявся зниженням рухливо! i емоцшно! активностi при збереженш дослщ-ницько! дiяльностi.
Дослщження харчово! пошуково! активностi у 8-променевому лабiринтi, яке е класичним адаптивним надбанням ЦНС за умов зменшеного харчового рацiону при гiпотиреозi, виявило також однотипну реакщю - попршення про-сторово! пам'ятi. Зменшення кшькост вико-наних !жодобувних рефлексiв становило в ювеншьних 28%, у старих 37%, у молодих 21%. Тобто дефщит ТГ зменшуе адаптивш можли-востi органiзму з якiсним та кшьюсним
16/ Том XXI/ 2
5
перерозподшом вщповщно до онтогенетичних особливостей розвитку ЦНС.
Розмiрковуючи про можливi механiзми таких 3MÎH системно! штегративно].' дiяльностi мозку, слiд зазначити, що, ймовiрнiше, нейротропна дiя ТГ була пов'язана з модулящею нейромедiа-торних дифузних систем мозку, особливо щодо моноамiнергiчних та, зокрема, серотоншерпчно!. Вiдомо, що ТГ викликають шдвищення нена-сичених ЖК у склавд лiпiдiв мозку, м'язiв, що може модифшувати в'язкiснi властивостi мембран та, як наслщок, модулювати рецепторну функщю нейроглiального комплексу.
Дослiдження концентрацн ВЖК, що скла-дають невелику, але найбiльш обмiнювану фракцiю лiпiдiв мозку, виявили суттевi змiни жирнокислотного спектру вщповщно до вiкових особливостей ЦНС. У ювеншьних тварин ппо-тиреощний стан супроводжувався значним змен-шенням вмiсту пентакоданово! кислоти в
неокортекс на 43% (табл. 1). Ця сполука, яка, по-перше, займае найбшьшу частку (до 30%) серед всього спектру ВЖК, та, по-друге, як дов-голанцюгова, суттево впливатиме на структуру лшдав та, значною мiрою, визначатиме ix в'язкiснi властивостi. Зменшення частки вшьно! С25 може вщбуватися при посиленому ii ви-користанш в синтезi фосфолiпiдiв de novo або зниженому виведенш ще! ЖК 3i складу лiпiдiв. Як шдвищений лiтогенез, так i знижений лiполiз пов'язаний 3i збiльшенням частки С25 у структурi лiпiдiв мембран. Така перебудова жирнокислотного спектру мембранних лшщв змiщуе в'язкiсний гомеостаз у бш зменшення жорсткостi мембран. У ппокамш вiдмiчалось накопичення загальних лшдав, що, очевидно, пов'язане iз загальною неспецифiчною реакцiею формування адаптацiйних перебудов, що не набули спе-цифiчного характеру.
Таблиця 1
Вм1ст (%) вшьних жирних кислот у Kopi великих п1вкуль щур1в р1зного BiKy за умов гiпoтиpеoзу (М±т)
В1льн1 жирн1 кислоти Ювеи1льи1 Молод1 Стар1
контроль (n=6) г1потиреоз (n=6) контроль (n=6) гтотиреоз (n=6) контроль n=6) гтотиреоз (n=6)
Пальм1тииова (С16:0) 19,25±2,15 75,82±2,95 11,51±1,22 8,61±0,97* 12,87±0,82 19,87±1,32***
Л1иолева 1 лшоленова (С18:2,з) 0,43±0,07 0,46±0,10 1,68±0,11 2,93±0,51 1,22±0,24 0,28±0,10**
Пентакоданова (С25:о) 30,72±4,59 16,45±3,21* 56,6±4,40 59,91±5,16 39,56±5,40 24,64±2,19*
Примiтки: * достовiрнiсть рiзниць вiдносно контролю при р<0,05, ** при р<0,01, *** при р<0,001.
На вiдмiну вiд попередньо! вiковоï групи, у молодих та старих щурiв гшотиреощний стан суттевiше вiдобразився на рiвнi окремих ВЖК. Але при цьому прослщковуеться однонаправ-ленiсть характеру модифшацн жирнокислотного спектру лiпiдiв - перерозподш ненасиченоï фракцiï ВЖК. Зокрема, в неокортекс молодих щурiв майже вдвiчi зросла частка лiнолевоï i лiноленовоï кислот, що викликало загальне сумарне шдвищення ненасичено1' фракцiï спектру ВЖК (табл. 1).
О^м того, таку направленють поглиблюе процес зменшення насичених ЖК С16:0 i C2i:0 на 25% i 30% (р<0,05). Тобто, на вiдмiну вiд ювеншьних щурят, у молодих тварин зростання «ненасиченосп» ВЖК пов'язано зi зменшенням частки полiненасичених жирних кислот (ПНЖК) у складi лiпiдiв кори (або за рахунок зменшення
використання в лшщогенез^ або збшьшення ix вибiркового виведення, наприклад при активацн фосфолiпази А2). У свою чергу, зменшення ненасиченосп фосфолiпiдiв призводить до зростання в'язкосп мембран (табл. 2).
У ппокамш молодих щурiв також вщзна-чалися значш перебудови жирнокислотного спектру ВЖК, але вони не стосувалися вмiсту ПНЖК. При цьому характер змш шддавався однiй закономiрностi - зменшенню вмюту С16:0, С18:0, С18:1, С21:0 та загальних лшщв у межах 37% - 57%. Можливо, в ппокамш розвивалася за-гальна вiдповiдь на гшотиреощний стан. Вщомо, що ппотиреоз вiдзначаеться загальним знижен-ням клггинного метаболiзму з перевагою гальму-вання катаболiчниx процесiв. А отже, i можли-вiсть перебудов клiтинниx мембран обме-жуеться, що ослаблюе й адаптацшш процеси.
Таблиця 2
Вмкт (%) вшьних жирних кислот у гшокамш щур1в р1зного в1ку за умов г1потиреозу (М±т)
lii.ihi ii жирт Молод1 Стар1
кислоти контроль (n=6) г1потиреоз (n=6) контроль (n=6) г1потиреоз (n=6)
Пальм1тинова (С16:о) 7,59±0,63 4,82±0,61* 11,95±0,80 9,28±0,73*
Олешова (С18:1) 6,84±0.95* 3,73±0,81 * 12,56±0,44 8,96±0,75**
Стеаринова (С18:0) 6,74±1,00 2,89±0,77* 9,31±0,76 7,09±0,53*
Л1нолева i лшоленова (С18:2,з) 4,96±0,68 4,65±0,41 0,33±0,07 1,32±0,33**
Генейкозанова (С21:0) 5,76±0,86 2,75±0,80 7,72±1,30 5,64±1,03
Пентакоданова (С25:0) 45,43±5,01 48,35±2,02 38,98±1,18 43,53±1,15*
Загальт лшвди 7,65±0,23 5,2±0,12*** 13,74±1,37 13,56±1,04
Примаки: * достовiрнiсть рiзниць вiдносно контролю при р<0,05;** при р<0,01, *** при р<0,001.
Аналiзуючи змiни ВЖК у структурах мозку старих щурiв, можна вщм^ити змiни вiдносно структури мозку - зростання вмiсту ненасичених сполук у гшокамш та зменшення його в корi великих пiвкуль. Зокрема, в неокортекс спосте-рiгалось суттеве зниження частки вiльних ПНЖК С18:2,3 на 77%, а також насичено! С25:0 на 37,7% (р<0,05). Як вказувалось вище, пентакоданова кислота е довголанцюговою, тож у складi лiпiдiв вона мае властивосп зменшувати !х в'язюсть, тобто як i ненасиченi ЖК. О^м зменшення ненасичено! фракци, шдвищувалась частка наси-чених ЖК - С16:0 на 54,4%, С18:0 на 62%. Практично, в корi великих швкуль вiдбувався перерозподiл жирнокислотного спектру ВЖК, направлений на зменшення «ненасиченосп». Зменшення частки цього спектру ВЖК можливе при штенсифшаци процесу зв'язування !х при вибiрковому ацилюваннi лшщв або активуваннi ПОЛ. У рашше проведених дослiдженнях стану проантиоксидативного балансу кори посилення системи прооксидаци не вiдмiчалось. Тому, бiльш ймовiрно, що у старих щурiв дефщит ТГ супроводжувався естерифiкацiею вiльних ПНЖК
та С25:0, наслiдком чого може бути зменшення в'язюсних властивостей мембранних лшщв.
У гiпокампi змiни були майже дзеркальним Bi-дображенням: частка С18:2,3 пiвищувалась майже в 3 рази, С25:0 на 12%, а вмют насичених С16:0 та С18:0, навпаки, зменшувався на 22% i 24%. Зростання частки вшьних ЖК «ненасичено1» фракци можливе при зменшенш ïx використання в синтезi лшщв або при збiльшеннi ïx виведення зi складу лiпiдiв.
ВИСНОВКИ
1. Дефщит ТГ викликае перерозподiл жирнокислотного складу спектру ВЖК з обов'язковим акцентом на регуляци вмюту ненасиченоï фрак-цiï жирних кислот.
2. У ювеншьних та старих щурiв гшоти-реоïдний стан супроводжувався зменшенням, майже вдвiчi у молодих за вЬсом тварин, вмiсту довголанцюгово1' пентакоданово1' жирно1' кислоти в неокртекш, що знижуе в'язкiсть лiпiдiв.
3. У молодих щурiв дефiцит ТГ викликав нако-пичення вiльниx ПНЖК у неокортека на 74%.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Демченко О.М. Когнггивна актившсть щур1в за умов дисфункци щитопод1бно! залози / О.М. Демченко // Ысник проблем бюлоги i медицини. - 2014. -Вип. 2, Т. 3 (109). - С. 127 - 132.
2. Изменение активности оксидантно-антиокси-дантных систем при гипотиреозе / С.Е. Золотухин, А.В. Махнева, Н.Н. Шпаченко [и др.] // Укр. морфол. альманах. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 114-116.
3. Кокунин В.А. Статистическая обработка данных при малом числе опытов / В.А. Кокунин // Укр. биохим. журнал. - 1975. - Т. 47, № 6. - С. 776-791.
4. Прохорова М.И. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен) / М.И. Прохорова - Ленинград: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. - 250 с.
16/ Том XXI/ 2
7
5. Саатов Т.С. Бюлопчш ефекти гормошв щито-под1бно1 залози / Т.С. Саатов, А.А. Абдувал1ев // Укр. бюх1м. журнал. - 2013. - №1. - С. 690 - 698.
6. Тучак О1. Стан пероксидно-оксидацшних процеав в оргашзм1 при експериментальному гшоти-реоз1 та при корекцп "Йодидом-100" / О.! Тучак, !В. Смельяненко // Експерим. та кттч. ф1з1олог1я 1 бюх1м1я. - 2007. - Т. 40, № 4. - С. 7 - 9.
7. Чутко Л.С. Паническое расстройство. Клинические особенности и подход! к лечению / Л.С. Чутко, С.Ю. Сурушкина // Терапевт. архив. - 2014. - № 8. -С. 133-137.
8. An outlook on organization of lipids in membranes: Searching for a realistic connection with the organization of biological membranes / L.A. Bagatolli, J.H. Ipsen, A.C. Simonsen [et al.] // Prog. Lipid Res. -2012. - Vol. 49. - P. 378-389.
9. Serum resestin and high sensitive CRP levels in patients with subclinical hypothyroidism before and after L-thyroxin therapy / D.Y. Aksoy, N. Cinar, A. Harmanci [et al.] // J. Med. Sci. Monit. -2013.-Vol. 19, N 22.-P. 210-2015.
10. Tata J.R. Looking for the mechanism of action of thyroid hormone / J.R. Tata // J. Thyreoid Res. - 2011. -Vol. 2011. - Article ID 730630, 12 p.
REFERENCES
1. Demchenko OM. [Cognitive activity of rats under thyroid dysfunction]. Visnyk problem biologii' i me-dycyny. 2014;2(109):127-32. Ukrainian.
2. Zolotuhyn SE, Mahneva AV Shpachenko NN, et al. [Changing activity of oxidant-antioxidant systems in hypothyroidism]. Ukrains'kiy morfologichniy al'manakh. 2011;9(3):114-6. Russian.
3. Kokunyn VA. [Statistical data processing with a small number of trials] Ukrai'ns'kyj biohimichnyj zhurnal. 1975;47(6):776-91. Russian.
4. Prokhorova MI. [Methods of biochemicaly research (lipid exchange and power machinery]. Izd-vo Leningrad. 1982;250. Russian.
5. Saatov TS, Abduvaliyev AA. [Biological effects of thyroid hormones]. Ukrai'ns'kyj biohimichnyj zhurnal. 2013;1:690-8. Ukrainian.
6. Tuchak AI, Emelianenko IV. [State of peroxide-oxidative processes in the body in experimental hypothy-
roidism and the correction of "iodide-100"]. Ekspe-remental'na ta klinichna fiziologija i biohimija. 2007;40(4):7-9. Ukrainian.
7. Rumors LS, Surushkyna SY. [Panicheskoe ras-stroystvo. Klinicheskie osobennosti i podkhodi k leche-niyu]. Terapevticheskiy arkhiv. 2014;8:133-7. Russian.
8. Bagatolli LA, Ipsen JH, Simonsen AC, et al. An outlook on organization of lipids in membranes: Searching for a realistic connection with the organization of biological membranes. Prog. Lipid Res. 2012;49:378-89.
9. Aksoy D.Y., Cinar N., Harmanci A, et al. Serum resestin and high sensitive CRP levels in patients with subclinical hypothyroidism before and after L-thyroxin therapy. J. Med. Sci. Monit. 2013;19(22):210-15.
10. Tata JR. Looking for the mechanism of action of thyroid hormone. Journal of Thyreoid Research. 2011;2:12.
Стаття надшшла до редакцп 29.02.2016
