Введение к работе
Актуальность проблемы. Известно, что нервная, эндокринная и иммунная системы анатомически и функционально взаимосвязаны. Эти системы имеют общие регуляторные молекулы, включая стероидные гормоны, нейропептиды, медиаторы и цитокины, которые обеспечивают молекулярную основу для координированных реакций этих систем на изменения гомеостаза в ответ на стресс, воспаление или инфекцию. Особое место при этом занимает гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система (ГГНС), так как ее активность является определяющим фактором при нарушении гомеостаза, независимо от причин, вызывающих его (Wilder, 1995, Besedovsky and del Rey, 1996, Tumbull, Rivier, 1999). Во многих случаях регуляторные эффекты нейроэндокринных систем на функцию иммунных клеток опосредуются гормонами этой системы и, прежде всего, глюкокортикоидами (MeEwen et al., 1997). Глюкокортикоиды являются важными медиаторами нейроэн-докрино-иммунных взаимодействий, обладая широким спектром регуляторных влияний на пролиферацию и секреторную активность практически всех иммуно-компетентных клеток (Munck et al., 1984, Bateman, 1989, Blalock, 1989). Так, они влияют на распределение иммунных клеток, ингабируют рост лимфоидных клеток и могут подавлять продукцию провоспалительных субстанций, включая цитокины, производные арахидоновой кислоты, гистамин и брадикинины (Derijk, Stenberg, 1995). Кроме того, глюкокортикоиды могут стимулировать генетически програми-рованную смерть клеток (апоптоз) (Wilder, 1995).
До недавнего времени считалось, что глюкокортикоиды являются мощными иммуносупрессорами. Это представление сложилось на основе исследований с использованием фармакологических доз глюкокортикоидов и синтетических гормонов, таких как дексаметазон. Однако в последние годы показано, что действие фармакологических и физиологических доз или эндогенных гормонов может иметь прямо противоположные эффекты (Ashwell et al., 2000, Steinberg, 2001). В настоящее время глюкокортикоиды рассматривают как модуляторы иммунной системы, которые могут иметь как супрессивное, так и стимулирующее влияние, изменяя ход и развитие иммунного ответа. При этом стероидные гормоны могут оказывать свое действие как непосредственно на компоненты иммунной системы, так и опосредованно через механизмы центральной нервной системы, изменяя продукцию и работу других модуляторов иммунной функции (MeEwen et al., 1997). Показано, что глюкокортикоиды способны смещать равновесие в дифференцировке предшественников Th: они подавляют образование и секреторную активность ТЫ и стимулируют Th2 (Derijk, Stenberg, 1995).
В свою очередь иммунная система способна модулировать активность ГГНС и поведенческие реакции организма. Показано влияние интерлейкина-1 (ИЛ-1), ИЛ-6 и фактора некроза опухолей на гипоталамус, ИЛ-1, ИЛ-2 и гормонов тимуса - на гипофиз, интерферона - на надпочечники (Захарова, Петров, 1990, Judd et al, 1995, Gonzalez-Hernandez et al, 1994). В процессе воспаления именно цитокины являются основными регуляторами функции ГГНС, а в некоторых ситуациях регулируют восприимчивость данной системы к гормональным сигналам внутри самой системы (Гриневич и др., 1999). Предполагается, что некоторые из этих цитокинов могут участвовать в функционировании ГГНС в условиях покоя и при действии стрессоров "неиммунной природы" (Гриневич и др., 1999, Turnbull, Rivier, 1995). В последнее время в литературе появились данные об участии цитокинов в поведенческих реакциях организма и развитии ряда психических заболеваний (Wilder, 1995).
1 .
В современной литературе достаточно широко представлены данные о роли ГГНС в развитии аутоиммунных заболеваний (Kavelaars et al, 1997, Dhabhar et al., 1995). При этом на моделях аутоиммунных заболеваний, которые спонтанно возникают у разных видов животных, прежде всего, наблюдаются изменения в периферическом уровне глюкокортикоидов, хотя молекулярные механизмы этих нарушений могут быть различны (Wick et al, 1998). Следует отметить, что изучение роли ГГНС при развитии аутоиммуных или воспалительных заболеваний проводится в основном на инбредных линиях животных, т.е. генетически однородных. Меньше всего в литературе затрагивается вопрос о связи ГГНС и иммунной систем с поведением и реорганизации взаимодействия между двумя системами при генетическом преобразовании поведения. К настоящему времени имеется только один пример исследования взаимосвязи этих регуляторных систем и поведения на аутбредных линиях крыс, селекционируемых на различную чувствительность к апоморфину (Ellenbroek, Cools, 2002).
Более 40 лет назад по инициативе Д. К. Беляева в Институте цитологии и генетики СО РАН начаты селекционные эксперименты по доместикации животных (Belyev, 1969). Согласно концепции Д. К. Беляева основным критерием при одомашнивании животных является элиминация агрессивного поведения по отношению к человеку (Беляев, 1966). С точки зрения научной идеологии экспериментов по доместикации эффекты отбора рассматриваются как следствие регуляторных изменений на организменном уровне, которые происходят на самых первых этапах отбора (Trat, 1998). Эксперимент по доместикации был начат на серебристо-черных лисицах. В настоящее время модельные эксперименты осуществляются на серебристо-черной лисице, американской норке и серой крысе. Однако новые для животных социальные условия и непосредственный контакт с человеком в процессе доместикации являются сильными стрессирующими факторами, поэтому отбор на доместикационное поведени является и отбором на стресс-реактивность (Беляев, 1966, Belyev, 1969). Исследования, проводимые на разных объектах доместикации, продемонстрировали изменения в нейроэндокринных и нейрохимических системах организма, и в первую очередь ГГНС как гормональной системе адаптации и стресса (Оськина, Плюснина, 2000, Попова, 2000, Науменко и др., 1987, Науменко, Беляев, 1981, Oskina, 1996).
Следует отметить, что в популяциях животных, содержащихся на промышленных фермах или в лабораторных условиях, также происходит бессознательный отбор на уменьшение агрессии по отношению к человеку. Однако данный отбор идет значительно медленнее и имеет меньшее влияние на поведенческие и эндокринные характеристики, чем направленный отбор на доместикационное поведение (Трути др., 2004, Kiinzl etal., 2002, Trat, 1999, Plyusnina, Oskina, 1997). Поэтому был начат отбор лисиц и крыс на поддержание и усиление агрессивного поведения по отношению к человеку. В недавно опубликованной работе было показано, что агрессивные и совхозные популяции лисиц достоверно не отличаются по различным показателям активности ГГНС (Gulevich et al., 2004). Это дает нам основание рассматривать линию крыс, селекционируемых на усиление агрессивного поведения, в качестве контроля для доместицируемой линии крыс.
Как уже сказано выше, существует тесная взаимосвязь между ГГНС, иммунной системой и поведением. Они взаимно влияют друг на друга на протяжении всего периода индивидуального онтогенеза. Однако, если изучению преобразований поведения и нейроэндокринных систем при отборе животных на доместикационное
поведение посвящено достаточное количество работ, то до последнего времени исследования иммунной системы и ее взаимоотношений с нейроэндокринными системами не проводились.
Целью данной работы было изучение взаимодействия гипофизарно-надпочечниковой и иммунной систем у серых крыс, селекционируемых надомести-кационное и агрессивное поведение по отношению к человеку.
Конкретные задачи исследования состояли в следующем:
-
изучить реакцию гипофизарно-надпочечниковой системы (ГНС) на стрес-сорные и иммунологические стимулы у ручных и агрессивных животных;
-
исследовать первичный и вторичный гуморальный иммунный ответ и изменения активности ГНС при развитии гуморального ответа у крыс, селекционируемых по поведению;
-
изучить активность ГНС при длительном 4-часовом и хроническом 10-дневном рестрикционном стрессе и влияние данных воздействий на гуморальный иммунный ответ у животных контрастного поведения;
-
исследовать клеточный иммунный ответ на примере реакции гиперчувствительности замедленного типа и экспериментальные модели аутоиммунных заболеваний с преобладанием Т-клеточных процессов у крыс, селекционируемых надоместикационное и агрессивное поведение.
Научная новизна. В данном исследовании впервые было изучено влияние отбора по поведению на различные аспекты иммунного ответа. Отбор на доместика-ционное поведение снижает не только базальную и стрессорную активность ГНС, но и ее реакцию на такие иммунные стимулы, как липополисахарид и ИЛ-2. Проведенные эксперименты показали, что первичный и вторичный гуморальный иммунный ответ снижен у ручных крыс по сравнению с агрессивными. Уровень кортико-стерона в крови у ручных животных повышается в меньшей степени и остается повышенным более короткое время, чем у агрессивных животных в ответ на введение Т-зависимого антигена. Длительный стресс усиливает гуморальный иммунный ответ у обеих поведенческих групп, причем гуморальный иммунный ответ у ручных крыс после длительного стресса равен таковому у контрольных агрессивных животных. Повторяющийся стресс оказывает иммуностимулирующее действие только на животных с агрессивным поведением и не влияет на ручных. Клеточный иммунный ответ в реакции гиперчувствительности замедленного типа, а также преобладающий в экспериментальном артрите и энцефаломиелите, развивается в большей степени у ручных крыс по сравнению с агрессивными. Полученные результаты свидетельствуют, что отбор на элиминацию агрессивного поведения по отношению к человеку изменяет функционирование иммунной системы и, по-видимому, одну из ключевых ролей в этом играет гипофизарно-надпочечниковая система.
Научно-практическая значимость работы. Данное исследование расширяет представления о взаимосвязи ГГНС и иммунной систем. Кроме того, освещаетранее не исследованный вопрос об иммунном статусе животного при отборе на домести-кационное поведение. Это может помочь в прогнозировании предрасположенности и риска аутоиммунных заболеваний в различных популяциях доместицированных животных. Результаты исследования используются в качестве материала для курса лекций Плюсниной И.З. "Физиология ВИД и поведение", читаемого на 4 курсе ФЕН и 2 курсе ПФ НГУ.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международной конференции памяти Е. В. Науменко "Genetic and developmental
psychoneuroendocrinology" (Новосибирск, 1999), V Всероссийской конференции "Нейроэндокринология-2000", посвященной 75-летию Андрея Львовича Поленова (1925-1996) (Санкт-Петербург, 2000), второй научной конференции с международным участием "Эндокринная регуляция физиологических функций в норме и патологии", посвященной 80-летию со дня рождения профессора М. Г. Колпакова (Новосибирск, 2002), всероссийской конференции "Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты" (Новосибирск, 2002), XIX съезде физиологического общества имени И.П.Павлова (Екатеринбург, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение, выводы и список литературы, включающий наименований. Работа изложена на 124 страницах, содержит 19 рисунков и 3 таблицы.
