Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Модификации обонятельной чувствительности 8
1.1. Особенности химической коммуникации млекопитающих 8
1.2. Обонятельно-эндокринные взаимодействия в организме млекопитающих 12
1.3. Влияние андрогенов на организм самцов млекопитающих 15
1.4. Агрессивность млекопитающих 20
1.5. Морфология и физиология обонятельного анализатора 24
1.6. Влияние гормонального фона организма на обонятельную чувствительность 29
1.7. Влияние экспозиции в запаховой атмосфере на обоня тельную чувствительность 34
Глава 2. Материалы и методы исследований 35
2.1 Условно-рефлекторный метод определения порогов обоня тельной чувствительности 37
2.2. Исследование гормонально-обонятельных взаимодействий 38
2.2.1. Морфометрические исследования 40
2.2.2. Определение агрессивности 41
2.3. Выдерживание в запаховой атмосфере 43
2.3.1.Экспериментальная аносмия 43
2.4. Статистическая обработка полученных результатов 44
Глава 3. Влияние изменений естественного уровня половых гормонов на обонятельную чувствительность самцов мышей (возрастная модель) 45
Глава 4. Влияние гонадоэктомии на изменение обонятельных порогов чувствительности к запаху ИВК у половозрелых самцов 51
4.1. Изменение морфометрических показателей эпителия основ ного обонятельного органа у самцов мышей 56
4.2. Влияние введения тестостерона на обонятельную чувствительность интактных самцов мышей 62
4.3. Исследование взаимосвязи между обонятельной чувствительностью к запаху ИВК у самцов мышей и андрогензависимыми показателями 66
Глава 5. Влияние предварительной экспозиции в «атмосфере» запаха ИВК на обонятельную чувствительность самцов мышей 76
5.1. Влияние предварительной экспозиции в запаховой атмо сфере на восстановление обонятельных порогов у самцов мы шей после экспериментальной аносмии 84
Заключение 88
Выводы 90
Литература 92
Приложение 112
- Особенности химической коммуникации млекопитающих
- Влияние гормонального фона организма на обонятельную чувствительность
- Влияние гонадоэктомии на изменение обонятельных порогов чувствительности к запаху ИВК у половозрелых самцов
- Влияние введения тестостерона на обонятельную чувствительность интактных самцов мышей
Введение к работе
Актуальность проблемы. Обоняние играет ключевую роль в запуске и формировании различных форм поведения животных: пищевого, агрессивного, исследовательского, территориального и т.д. Среди них половое поведение, которое тесно связано с обонятельной рецепцией химических сигналов в низких концентрациях, так называемых феромонов (Новиков, 1988). В хемокоммуникации важны и другие значимые запахи, сигнализирующие о гормональном статусе животного, его иерархическом положении, т. е. социальном ранге, что особенно важно для видов, образующих сложные социальные сообщества. Грызуны - это группа животных, обладающих сложной социальной структурой. В тоже же время грызуны являются удобными лабораторными животными, что позволяет использовать их для модельных экспериментов, помогающих представить их хемокоммуникационные взаимодействия в природных сообществах (Соколов и др., 1980). Лабораторных мышей, являющихся разновидностью вида Mus musculus, можно считать привлекательным объектом по целому ряду причин. Во-первых, очень важно, что этих животных относят к группе макросматиков. Во-вторых, для них выделены и описаны химические соединения, которые содержатся в моче этих животных и запускают агрессивную реакцию у самцов (Соколов и др., 1979). Известно, что в моче домовых мышей содержится целый ряд жирных кислот (Зинкевич, Ку-рятов, 1979), среди которых и изовалериановая кислота (ИВК). Этому запаховому стимулу посвящено значительное число исследований. Кроме мочи у самок это соединение обнаружено и в вагинальных выделениях, как этих животных, так и некоторых других грызунов (Новиков, 1988). У генетически чистых линий мышей C57BL/6 и C57BL/10 в поведенческих экспериментах была обнаружена специфическая аносмия к низким концентрациям этого запаха (Wysocki et al., 1977), что позволило считать его претендентом на так называемый первичный запах по классификации
5 Amoore (1962). В последующих электрофизиологических исследованиях удалось доказать, что аносмия к запаху ИВК проявляется на уровне ре-цепторных ответов в обонятельном эпителии и свойственна только самцам мышей этих линий (Гладышева и др., 1987). При скрещивании этих животных с мышами других линий, обладающими нормальной чувствительностью к этому запаху, например линий AKR и DBA/2, оказалось, что самцы тех гибридов первого поколения, среди родителей которых были аносмичные к ИВК самцы C57BL/6, наследуют свойства аносмии по рецессивному принципу и сцеплено с полом, т.е. у этих гибридов наблюдался выраженный дефицит чувствительности к этому запаху (Троицкая, Гладышева, 1991; Новиков и др., 2002). Среди причин возникновения рецепторного дефекта к запаху ИВК, как полагают авторы, является близость и участие одного из генов специфической аносмии (хромосомы 4 и 6) в контроле сперматогенеза (хромосома 4). При этом неоднократно приводились данные о том, что самцы этого семейства линий характеризуются различными аномалиями в половом поведении, низким уровнем тестостерона и нейроэндокринными сдвигами (Новиков, 1988). Важно также отметить, что в поведенческих работах, выполненных на самках и самцах линейных и беспородных мышей, было продемонстрировано, что запах этого соединения в очень низких концентрациях может привлекать самок и самцов этого вида, но повышение концентрации приводит к репеллент-ному эффекту (Гладышева и др., 1992; Troitskaya et al., 1994). Отмечено также влияние на этот эффект привлечения запахом ИВК различных состояний у самок (Гладышева и др., 1992; Борякова, 2003) и у самцов (Гладышева и др., 1997).
Все вышеизложенные данные, а также результаты других авторов (Gandelmann, 1983) свидетельствуют о тесном взаимодействии обонятельной и половой систем у млекопитающих, многие детали которого еще остаются плохо изученными. Важность понимания природы и феноменов та-
кого тесного взаимодействия, как для животных, так и для человека определяет актуальность проведенного нами исследования.
Цель и основные задачи исследования. Целью работы явилось изучение динамики обонятельной чувствительности к запаху ИВК у самцов лабораторных мышей в зависимости от уровня половых гормонов в их организме при использовании различных экспериментальных моделей.
В исследовании были поставлены следующие задачи:
проследить возрастные изменение порогов чувствительности к запаху ИВК у самцов лабораторных мышей
исследовать влияние уровня половых гормонов в крови на изменение порогов чувствительности к запаху ИВК у половозрелых самцов
проанализировать наличие связи между порогами чувствительности к запаху ИВК у половозрелых самцов мышей и целым рядом андрогенза-висимых характеристик
исследовать влияние других факторов, модулирующих изменения в обонятельной чувствительности к запаху ИВК у самцов мышей
Научная новизна исследований. Использование умовнорефлекторного метода исследования порогов обонятельной чувствительности к запаху ИВК позволило впервые установить наличие половых различий в рецепции этого запаха у самцов мышей по сравнению с самками. Искусственное изменение у самцов мышей уровня половых гормонов в крови (кастрация, кастрация с последующей тестостеронтерапией, введение тестостерона интактным животным) позволило впервые выявить характер гормонального влияния на периферическую обонятельную чувствительность к запаху ИВК. Впервые обнаружены корреляционные связи между уровнем обонятельной чувствительности и такой андрогензависимой характеристикой как агрессивность самцов. Кроме того, установлена взаимосвязь размеров обонятельных луковиц с размерами семенников.
Впервые продемонстрировано, что значительное модулирующее влияние на пороги к запаху ИВК оказывает предварительная экспозиция
7 животных в „атмосфере" этого запаха, а также, что значительное увеличение чувствительности к ИВК наблюдается, если в этот момент идет интенсивное восстановление обонятельных рецепторных клеток после экспериментально вызванной аносмии.
Научно-теоретическое и практическое значение работы. Результаты работы позволяют дополнить и сформулировать новые представления о направленности влияний, осуществляемых на обонятельную чувствительность половыми гормонами, которые действуют на уровне обонятельных рецепторах. Выявленная разница в порогах чувствительности к запаху ИВК между самцами и самками, может быть основанием для отнесения запаха ИВК к фрагменту сигнала, определяющего принадлежность к полу.
Полученные нами результаты с использованием целого ряда экспериментальных моделей на лабораторных грызунах могут быть использованы для объяснения ряда феноменов в ветеринарии и медицине. Кроме того, данные результаты могут быть включены в различные спецкурсы по этологии и химической коммуникации животных.
Основные положения, выносимые на защиту:
Уровень пороговой чувствительности к запаху ИВК у самцов мышей выше, чем у самок.
Обонятельная чувствительность самцов лабораторных мышей к запаху ИВК снижается с возрастом, при том, что максимальная чувствительность к этому запаху наблюдается у неполовозрелых особей.
Искусственное изменение уровня половых гормонов в крови приводит к изменению порогов обонятельной чувствительности к запаху ИВК, кастрация самцов снижает, а введение тестостерона - увеличивает чувствительность к этому запаху.
Величины обонятельных порогов чувствительности к запаху ИВК коррелируют с такими андрогензависимыми характеристиками самцов лабораторных мышей как их агрессивность, весом их семенников и рядом других морфометрических параметров.
8 Предварительное выдерживание самцов мышей в „атмосфере" запаха ИВК приводит к увеличению обонятельной чувствительности к этому веществу.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на XIII конгрессе Европейской Организации Исследователей Хемо-рецепции - ECRO (Siena, 1998), международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов» (Москва, 2000), международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодая наука - XXI веку» (Иваново, 2001), 4-й Пущинской конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2001), международной научно-практической конференции молодых ученых «Современные проблемы естествознания» (Владимир, 2001), XXVII съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001), международной конференции «Проблемы популяционной экологии животных», посвященной памяти академика И.А. Шилова (Томск, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, 1 в зарубежном издании, 3 в изданиях, рекомендованных в списке ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка используемой литературы и приложения. Работа изложена на 111 страницах, содержит 15 таблиц, 12 рисунков. Список использованной литературы включает 113 отечественных и 77 зарубежных источников.
Особенности химической коммуникации млекопитающих
Открытие в 1959 г. феромонов насекомых в значительной степени послужило толчком к изучению химической коммуникации разных групп животных и, в первую очередь, поведенческих реакций на обонятельные стимулы (Суров и др., 1998). Химическая коммуникация, по-видимому, является эволюционно наиболее древней сигнальной системой. Половые феромоны обнаружены уже у бурых водорослей (Мюллер, 1972; цит. по: Соколов, 1975). Преимущество использования химической коммуникации для наземных позвоночных состоит в том, что обонятельные сигналы эффективны в темноте, позволяют обходить препятствия, энергетически дешевы, часто не требуют дополнительных затрат, поскольку используются естественные метаболиты. Они дольше действуют и могут передавать информацию о давности оставления сигнала, позволяя особям контактировать только с меткой, а не с самим животным (опосредованная коммуникация (Рожнов, 2004)). Центральным звеном опосредованной коммуникации является запаховая метка, для оставления и обнаружения которой развивается специфическое поведение (Рожнов, 2005).
Но существуют и недостатки хемокоммуникации. Эмиссия феромонов происходит медленно, и быстрые изменения статуса или намерений донора не могут быть переданы химическими сигналами. Ограничения накладываются физической средой, расстоянием от отправителя до получателя, химическим арсеналом отправителя, физиологическими параметрами формирования сигнала и его восприятия (Sachs, 1999). Тем не менее, обоняние играет первостепенную роль в жизни млекопитающих и особенно макросматиков.
Выделения млекопитающих - многокомпонентные смеси веществ практически любых классов органических соединений (Зинкевич, Васильева, 1998). Их концентрации могут отличаться друг от друга на многие порядки, а химический состав - сильно варьировать в зависимости от типа экскрета, места взятия пробы, вида, пола, индивидуальности и состояния особи, ее диеты, состава микрофлоры и т.д. (Зинкевич и др., 1997; Соколов и др., 1994)
Прежде всего, обонятельная информация необходима для осуществления полового поведения (Соколов, Приходько, 1992). В серии работ, выполненных более чем на 10 видах млекопитающих, было показано, что как самцы, так и самки различают половую принадлежность особей по различным источникам обонятельных сигналов (моча, фекалии, секрет анальных желез, желез углов рта, Гардеровых и среднебрюшной желез, подстилка из клеток и др.), причем информационная значимость отдельных источников (о которой, как правило, судят по продолжительности обнюхивания) варьирует как от вида к виду, так и в пределах одного вида (Суров и др., 1998). Обонятельные сигналы играют существенную роль при выборе полового партнера (White et al., 1984; Потапов и др., 2004; Котенкова и др., 2006).
Химические сигналы обеспечивают коммуникацию между особями в популяции (Громов, 1991), выступая в качестве мощных факторов, регулирующих демографические параметры популяций через воздействие на процессы репродукции (Alexander, 1995; Васильева, 2006; Тарасов, 2007). Причем различия в обонятельном поведении зафиксированы на уровне ка-риоформ одного вида млекопитающих (Саблина, Белозерцева, 2007). Хе-мосигналы самцов и самок оказывают влияние на скорость полового созревания молодых особей. Адаптивное значение этого явления объясняется, очевидно, лабильностью социальной структуры млекопитающих, при которой созревание и, соответственно, дисперсия молодых особей могут регулироваться составом группы (Непринцева, Зинкевич, 2001; Роговин и др., 2004).
Хемокоммуникация используется во взаимном общении особей близкородственных симпатрично существующих видов (Соколов и др., 1991). Так, высказано предположение, что дивергенция коммуникативных химических сигналов обеспечивает репродуктивную изоляцию у близкородственных таксонов домовых мышей надвидового комплекса Mus mus-culus s.l. (Соколов и др., 1984; Котенкова, Амбарян, 2003; Амбарян и др., 2004; Амбарян, Котенкова, 2005), и этот механизм более надежен, чем прекопуляционная изоляция, основанная на акустических сигналах, даже при достаточно «солидном» возрасте таксонов. До настоящего времени наличие резкого запаха, присущего синантропним видам домовых мышей, не находило объяснения, и, по мнению исследователей, противоречило правилам адаптации, так как явственно сигнализировало хищникам о месте нахождения особей данной группы. Возможно, наличие резкого запаха могло закрепиться в ходе эволюции домовых мышей как способ подавления размножения других видов грызунов, что могло способствовать их вытеснению из построек человека как особой экологической ниши (Котенкова, 2006). У ряда видов наблюдаются различия в поведенческих и морфофизиологических реакциях на запахи хищника (Феоктистова, 2006; Феоктистова и др., 2007), некоторые особенности реакции на химические сигналы естественного врага, например, отсутствие чувствительности, могут быть адаптивны, так как позволяют большинству животных выживать и успешно размножаться даже если хищник живет в относительной близости.
Хемокоммуникация играет важную роль и в других формах поведения, например, в исследовательском. Поведение состоит из двух фаз: первая фаза - поисковая (подготовительная) и вторая - завершающая (само действие: охота, ночлег и т.п.). Первую фазу определяет ориентировочно -исследовательский рефлекс, в основе которого у макросматиков лежит обоняние (Гусева, Кошевая, 2004). Нарушения обонятельной функции мышей различных линий приводит к изменению активности ориентировочно - исследовательского поведения и уровня тревожности и эмоциональности животных (Кудякова и др., 2007а; Кудякова и др., 20076).
Интерес к разработкам в области хемокоммуникации млекопитающих связан с недавним „переоткрытием" вомероназальной системы у взрослого человека и применением в последние годы одорантов в медицинской практике (Lee et al.,1995; Monti-Bloch, Berliner, 1997). Ранее считалось, что вомероназальный орган есть у человека только в эмбриональном состоянии и сенсорную функцию может выполнять лишь в ранний прена-тальный период (Bochm, Casser,1993). Однако до сих пор ведутся споры о наличии и характере функционирования этого органа у человека (Eloit et al., 1998).
Влияние гормонального фона организма на обонятельную чувствительность
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о важной роли половых гормонов в регуляции обонятельной функции, выражающейся, в частности, и в регуляции поведения, связанного с обонянием. Так, кастрированные самцы домашней мыши демонстрируют низкий уровень маркировочного поведения, а животные после системного введения тестостерона проявляли активность на обычном уровне (Matochik et al., 1994). Однако, неизвестно, связано ли это с изменениями чувствительности обонятельного эпителия. Есть данные, что кастрация взрослых самцов крысы влияет на обонятельную чувствительность, но величина изменения невелика (Doty, Ferguson-Segall, 1989). У кастрированных самцов крыс отсутствует предпочтение запаха самки в эструсе, как и у неполовозрелых (Carr, Caul, 1965; цит. по: Хайнд, 1975). Однако, ни у самцов, ни у самок кастрация не влияет на способность различать запахи активных и неактивных сородичей противоположного пола. У кастрированных животных в состоянии жажды можно выработать реакцию различения при подкреплении водой (Хайнд, 1975). Возможно, гормоны влияют на связь между раздражителем и реакцией, а не на способность различать раздражитель.
С другой стороны, показано, что в цитозоле клеток обонятельной выстилки крыс содержится значительное количество эстрадиолсвязываю-щего белка (Vanelli, Balboni, 1982). Кроме того, для 3Н-эстрадиола установлена локализация в ядрах нейронов терминального и тройничного нервов (Stumpf, Sar, 1973). Выявлены гены, отвечающие за экспрессию рецепторов обонятельных и вкусовых, а также половой системы. Эти гены являются идентичными и принадлежат к семейству G-протеин ассоциированных рецепторных генов (Thomas et al., 1996).
В настоящее время выделяют два типа возможного воздействия гормонов на обонятельный анализатор: а) длительное воздействие - через нейрогенез клеток обонятельного эпителия; б) быстрое воздействие - колебания обонятельной чувствительности и поведенческой реакции в течение половых циклов (Гладышева, Троицкая, 1994).
Существование медленного тонического влияния половых стероидов на функцию обонятельных клеток было показано в опытах с использованием кастрации. У самцов мыши, подвергшихся кастрации (Гладышева и др., 1988; Гладышева, Троицкая, 1994) через два месяца после гонадоэкто-мии наблюдались определенные морфологические изменения в обонятельном эпителии по сравнению с контрольными. Уменьшалась толщина обонятельного эпителия, измерения которой проводили на полутонких срезах в септальной области обонятельного органа. Количество ядер рецепторных и базальных клеток уменьшалось, тогда, как число ядер опорных клеток оставалось неизменным, что может свидетельствовать о том, что и количество соответствующих клеточных структур у кастратов снижалось по сравнению с нормальными животными. Эти нарушения в структуре обонятельного эпителия у кастратов сопровождались изменениями в ответах обонятельного эпителия на раздражение различными запахами. Величина ответов эпителия у кастратов уменьшалась. Однако изменения были значительно меньше при использовании запахов синтетической природы, чем при использовании пахучих стимулов природного происхождения.
Таким образом, использованная экспериментальная модель (кастрация) позволяет обнаружить медленные тонические влияния на периферический отдел обонятельной системы. Влияние половых гормонов может осуществляться через контроль нейрогенеза. При этом под эндокринным контролем находятся базальные клетки, из которых в результате диффе-ренцировки образуются рецепторные клетки. Сходные изменения в морфо-функциональных характеристиках наблюдались и у старых животных, но они не носили столь драматического характера (Гладышева, Троицкая, 1989). Дегенеративные изменения в обонятельном эпителии, сопровождающиеся значительным снижением его толщины и числа рецепторных клеток, обнаружены в эпителии мышей в возрасте 35-37 недель. Подобные изменения являются причиной снижения ответов эпителия на раздражение запахами. Причем, снижение чувствительности было выше при использовании изовалериановой кислоты вплоть до появления участков с полным отсутствием чувствительности к ней, но с сохранением чувствительности к одорантам неприродного происхождения. Аналогичное явление - полностью "аносмические" участки обонятельного эпителия к запаху полового феромона хряка - было обнаружено в экспериментах на свиньях (Минор, Васильева, 1980; цит. по: Гладышева, Троицкая, 1989). Данное явление наблюдалось только у старых животных. Это позволяет предположить, что локальные избирательные аносмии могут быть связаны с процессами старения в обонятельном эпителии (Гладышева, Троицкая, 1989), что хорошо коррелирует с появлением аносмий к различным запахам у людей пожилого возраста (Price, 1984). Исследования, проводимые на людях, продемонстрировали изменение обонятельной чувствительности с возрастом. В качестве запаховых стимулов использовали хлориды натрия и калия, аспартам, цитрусовую кислоту, кофеин и некоторые другие вещества. Пожилые люди обладают более низкой обонятельной чувствительностью, чем молодые. Молодые женщины имеют высокую, а пожилые мужчины - низкую интенсивность восприятия в поколении (Mojet et al., 1996).
По-видимому, возрастные изменения связаны с изменениями, происходящими в репродуктивной системе, уровнем половых гормонов, а также с работой отделов центральной нервной системы, регулирующей эти процессы.
Влияние гонадоэктомии на изменение обонятельных порогов чувствительности к запаху ИВК у половозрелых самцов
Для изучения влияния гормонального статуса на обонятельную чувствительность нами была использована кастрация, экспериментальная модель, позволяющая наблюдать за изменениями порогов к ИВК при выключении действия половых гормонов.
Данная серия экспериментов поставлена на 30 половозрелых самцах лабораторных мышей. У животных в возрасте 2 месяцев были определены пороги чувствительности к запаху ИВК, после чего зверьки были произвольно поделены на три группы. Первая группа контроль. Две другие группы подвергли кастрации. Животным одной из групп кастратов вводили тестостерон в течение двух месяцев, начиная через месяц после операции. Пороги чувствительности к запаху ИВК определяли у мышей ежемесячно. Тестирование продолжалось 4 месяца после кастрации. Изменения обонятельных порогов восприятия ИВК прослеживали индивидуально. Сравнения проводили между средними значениями изменений обонятельных порогов за определенный отрезок времени, что вызвано наличием у самцов лабораторных беспородных мышей значительных индивидуальных различий значений порогов восприятия ИВК (пороговые концентрации лежат в диапазоне 10" -10" у неполовозрелых и 10" -10" 7 9 моль/л у половозрелых животных). Различия в величинах логарифма пороговой концентрации в пределах одной экспериментальной группы достигали: у интактных самцов - 0,5, у кастратов - 0,6 и в группе кастратов с последующей тестостеронтерапией - 0,8.
Измерения обонятельных порогов восприятия ИВК показали наличие изменения этого параметра у кастрированных животных по сравнению с интактными, нарастающего с увеличением срока после гонадоэктомии. Если у самцов контрольной группы логарифмы обонятельных порогов за первый месяц эксперимента уменьшились в среднем на 0,038+0,035; за второй - на 0,075+0,045; за третий - на 0,188±0,030 и за последний месяц - на 0,176+0,031, то у кастратов эти величины соответственно равнялись 0,063+0,018; 0,24310,069; 0,340+0,073; 0,467±0,067 (табл. 2, табл. 1 Приложения; рис.4). Причем, увеличение порогов восприятия ИВК кастрированных животных в течение месяца является статистически достоверным (использовали непараметрический критерий Уилкоксона (Р 0,05)). Таким образом, кастрация обусловила более выраженное снижения обонятельных чувствительности к запаху ИВК по сравнению с контрольными животными. Наблюдались также значительные индивидуальные различия в величине снижения обонятельной чувствительности самцов лабораторных мышей в результате гонадоэктомии.
Изменения порогов восприятия ИВК кастрированных самцов лабораторных мышей схожи с возрастными изменениями обонятельной чувствительности. Вероятно, влияние гормонального статуса организма в обоих случаях реализуются посредством одного механизма. Снижение обонятельной чувствительности является результатом дегенеративных изменений в обонятельном эпителии. Более выраженное увеличение обонятельных порогов при гонадоэктомии очевидно связано с намного более резким изменением уровней половых гормонов в крови при кастрации, по сравнению с возрастными изменениями гормонального статуса.
Можно предположить, что обнаруженное снижение обонятельной чувствительности кастрированных самцов лабораторных мышей (то есть увеличения пороговой концентрации) вызвано изменением гормонального статуса животного и является результатом воздействия на обонятельный эпителий уровней андрогенов в крови, связанного с уменьшением числа рецепторных клеток, специализированных к рецепции ИВК. Возможно, влияние половых гормонов на обонятельный эпителий осуществляется на уровне базальных клеток. Половые стероиды контролируют клеточное де 55 ление (Заварзин, 1985) и процессы метаболизма в клетке (Киршенб-лат,1969; Држевецкая, 1994; Фомин, 1995). Регулируя эти процессы в базальных клетках, половые гормоны могут контролировать нейрогенез обонятельных рецепторов, поскольку рецепторные клетки образуются в результате дифференцировки из базальных. Последние могут быть хорошей мишенью для половых стероидов, распространяемых через кровеносную систему, так как располагаются на базальной мембране в непосредственной близости от кровеносных сосудов, не проникающих в толщу обонятельного эпителия. Следствием этого является уменьшение числа рецеп-торных клеток, специализированных к рецепции ИВК.
Введение тестостерона частично снимает эффект кастрации (табл. 2, табл. 1 Приложения; рис. 4). Нормализация андрогензависимых структур и функций кастрированных животных при заместительной терапии представляется хорошо известным явлением, причем восстановление полового поведения имеет место не только при применении тестостерона, но и в случае введения, например, андростандиолов (Marali et al., 1994). Первые два месяца после гонадоэктомии наблюдали снижение обонятельной чувствительности (увеличение порогов восприятия). Причем непараметрический критерий Уилкоксона показал, что в течение обоих месяцев пороги восприятия ИВК увеличивались статистически значимо. Введение тестостерона вызывает обратный эффект. Возможно, первоначально происходит уменьшение числа обонятельных клеток, а тестостеронотерапия вызывает восстановление количества рецепторных клеток путем усиления процессов нейрогенеза.
Влияние введения тестостерона на обонятельную чувствительность интактных самцов мышей
Экспериментально вызванный дефицит тестостерона у самцов мышей после кастрации оказывает деструктивный эффект на состояние обонятельного эпителия, что приводит к значительному снижению чувствительности у этих животных к запаху ИВК. Заместительная тестостеронте-рапия снижает эффект кастрации. В следующей серии экспериментов мы изучали влияние введения тестостерона на обонятельную чувствительность к запаху ИВК у интактных особей. Исследования проводили на 10 половозрелых самцах мышей в возрасте 4 месяцев. В качестве контроля использовали группу самцов этой же возрастной группы в количестве 10 особей.
Пороговые концентрации лежали в широком диапазоне значений, от 10"8 1 моль/л до 10 8 9 моль/л, в среднем порог восприятия ИВК составил 10 8,4i±o,09 моль/л_ Значительная вариация показателя обонятельной чувствительности к данному одоранту связана, видимо, с использованием в работе нелинейных беспородных животных.
После определения порогов интактным самцам мышей начинали вводить тестостерон пропионат в суточной дозе 20 мкм. Тестостеронтера-пия продолжалась в течение 10 недель. Тестирование проводили еженедельно, начиная через неделю после первой инъекции. Тестирование груп 64 пы контроля показало, что снижение обонятельной чувствительности к ИВК у этих животных за время эксперимента оказалось статистически не значимым. При первом тестировании величина порога в контрольной группе в среднем составила Ю"8 45±0 034 моль/л. При последнем тестировании через 10 недель этот параметр в среднем составил 10"8 43±0 075 моль/л (Р 0,05).
Первое же тестирование после начала введения тестостерона показало заметное уменьшение порогов чувствительности к запаху ИВК (рис. 9, табл. 6). Далее обонятельная чувствительность увеличивается в течение шести недель (рис. 9, табл. 14). Изменение порога восприятия ИВК в течение недели статистически не достоверно (р 0,05) (рис. 9), кроме периода между 3-им и 4-ым тестированиями (р 0,05). На шестой недели пороги чувствительности к ИВК прекращают изменяться. Последнее тестирование показало незначительное повышение обонятельных порогов (Р 0,05)..
Для оценки достоверности влияния фактора введения тестостерона на изменение обонятельной чувствительности к ИВК применили однофак-торный анализ по Краскелу - Уоллису. Фактор введения тестостерона ин-тактным мышам на увеличение обонятельной чувствительности к ИВК влияет статистически значимо по второму порогу доверительной вероятности (Н=25,833) (Р 0,01).
Увеличение обонятельной чувствительности в первую же неделю эксперимента связано, очевидно, с резким повышением уровня тестостерона при введении в организм дополнительной дозы этого полового стероида. Тестостерон является истинным мужским половым гормоном. Концентрация его в плазме, вероятно, служит определяющим фактором мус-кулинизации у самцов. Другие половые стероиды, видимо, активны только после превращения в тестостерон (Хефтман, 1972). Однако, на самцах крыс показано, что андростандиолы служат синергистами полового поведения у самцов (Marali et al., 1994). Причем, в некоторых случаях действие оказывает любой половой стероид. Так, предварительное превращение ан 65 дрогена в эстроген в клетках ЦНС необходимо для проявления действия тестостерона на некоторые формы агрессивного и полового поведения не только самок, но и самцов (Резников, 1985).
Вероятно, действие тестостерона на обонятельный анализатор в данном случае опосредовано стимуляцией процессов нейрогенеза в обонятельном эпителии. Эксперимент был поставлен на возрастных мышах (4 месяца). В течение опыта, который продолжался 2,5 месяца, используемые самцы мышей достигли возраста, в котором наблюдаются существенные дегенеративные изменения в обонятельном эпителии (рис. 2). Вводимый тестостерон «как бы» замедляет и нивелирует процесс старения. Можно предположить, что увеличение чувствительности к запаху ИВК связано с интенсификацией нейрогенеза в обонятельном эпителии.
Таким образом, результаты этих экспериментов показали, что у ин-тактных самцов их обонятельная чувствительность к запаху ИВК увеличивается после введения тестостерона. Учитывая возраст экспериментальных животных, соответствующий началу процесса старения, фактически наблюдается эффект «омолаживания», возвращения уровня обонятельной чувствительности к ИВК, характерного для более молодых животных.
