Содержание к диссертации
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И
Нейроэндокринная регуляция иммунитета 11
Влияние ГГНС на иммунную систему 20
Влияние ГГГС на иммунную систему 22
Ї.2. Влияние социальных факторов на нейроэндокринный статус
животного 28
1.3. Социальная иммуномодуляция 33
1.4. Влияние хемосигналов самок на физиологические показатели
самцов 38
1.4.1. Общее представление о феромонах 38
1.4.2. Влияние хемосигналов на нейроэндокринный и иммунный
статус 44
ГЛАВА П. МАТЕРАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 55
И. 1.1. Условия содержания животных 55
II. 2.1. Исследование агрессивного поведения в условиях
социального конфликта 69
II. 2.2. Измерение спонтанной двигательной активности 60
II. 2.3. Тест ольфакторной реакции самцов на запах самок 61
П.2.4. Гонадэктомия самцов 61
II. 2.5. Определение концентрации тестостерона в плазме крови.... 62
II. 2.6. Определение концентрации тестостерона в фекалиях 63
П. 2.7. Определение концентрации кортикостерона в плазме крови64
П. 2.8. Определение иммунного ответа на чужеродные антигены в
условиях in vivo 65
Подсчет антителообразующих клеток в селезенке 66
Определение титра ашигел 67
2.8.3. Оценка клеточного иммунного ответа на Т-зависимый
антиген (реакция ГЗТ) 68
II. 2.9. Оценка функциональной активности лимфоцитов в условиях
in vitro 69
2.9.1. Оценка пролиферативной активности спленоцитов 69
2.9.2. Определение концентрации IgG в супернатантах
спленоцитов 70
2.10. Статистическая обработка результатов 72
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 73
III. 1. Поведение, эндокринные и иммунные функции самцов в
зависимости от присутствия самок в комнате вивария 73
III. 1.1. Влияние присутствия самок в комнате вивария на
социальное поведение самцов 73
III. 1.2. Влияние присуїствия самок в комнате вивария на
концентрацию тестостерона в плазме крови самцов 74
III. 1.3. Влияние присутствия самок в комнате вивария на
концентрацию кортикостерона в плазме крови самцов 76
III. 1.4. Влияние присутствия самок в комнате вивария на
гуморальный иммунный ответ самцов 77
III. 2. Влияние запаха самок на поведенческие и физиологические
характеристики самцов 79
III. 2.1. Ольфакторная реакция самцов на запаховые стимулы 79
III. 2.2. Спонтанная двигательная активность самцов 80
III. 2.3. Влияние запаха самок на социальное поведение самцов 82
III. 2.4. Влияние запаха самок на концентрацию тестостерона в
плазме крови самцов, содержащихся в группе по 4 особи 87
III. 2.5. Влияние запаха самок на концентрацию кортикостерона в
плазме крови самцов, содержащихся в группе по 4 особи 88
III. 2.6. Влияние запаха самок на иммунитет самцов 90
III. 2.6.1. Влияние запаха самок на гуморальный иммунный ответ
(АОК) самцов, содержащихся группами по 4 особи 90
III. 2.6.2. Влияние запаха самок на гуморальный иммунный ответ
(Ig) индивидуально содержащихся самцов 91
III. 2.6.3. Влияние запаха самок на клеточный иммунный ответ
(ГЗТ) самцов, содержащихся в группе по 4 особи 93
III. 2.6.4. Влияние запаха самок на пролиферативную активность
клеток селезенки самцов, содержащихся в группе по 4 особи 95
III. 2.6.5. Влияние запаха самок на продукцию антител самцов,
содержащихся в группе по 4 особи 95
III. 2.7. Влияние запаха самок на морфометрические показатели
индивидуально содержащихся самцов 96
III. 3. Влияние запаха самок на концентрацию тестостерона, кортикостерона в плазме крови, на гуморальный иммунный ответ и морфометрические показатели агрессивных и
неагрессивных самцов, содержащихся индивидуально 97
III. 4. Запах самок и корреляции между тестостероном и иммунным
ответом у самцов, содержащихся индивидуально 101
ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 106
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АКТГ-адренокортикотропный гормон
АОК - антителообразующие клетки
AT - антитела
ГГГС - гипоталамо-гипофизарно-гонадная система
ГГНС - гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система
ГЗТ - гиперчувствительность замедленного типа
ДИК - дезоксирибонуклеиновая кислота
ИА - индекс агрессии
ИЛ - интерлейкин
ЛГ - лютеинизирующий гормон
ЛІ 1С - липополисахарид
РНК - рибонуклеиновая кислота
СТГ - соматотропный гормон
ФСГ - фолликулостимулирующий гормон
ЦНС - центральная нервная система
ЭБ - эритроциты барана
Соп-А- конканавалин-А
GnRH - гонадотропин-релизинг гормон
Ig - иммуноглобулин
МНС - Major Histocompatibility Complex (главный комплекс гистосовместимости)
MUP - Major Urinary Proteins (основные белки мочи)
PWM - митоген Локоноса
VIP - вазоактивный интестинальный полипептид
Введение к работе
Согласно гипотезе "иммунного гандикапа" Фольстада и Картера (Folstad, Karter, 1992), необходимой платой за развитие вторичных половых признаков у самцов является временное подавление иммунитета, обусловленное действием андрогенов. Повышенная восприимчивость самцов к инфекционным агентам, с одной стороны, и меньшая их подверженность аутоиммунным заболеваниям, с другой, рассматривается как один из основных аргументов в пользу полового диморфизма иммунных функций (Klein, 2000; Moshkin et al., 2000; Whitacre et al., 2001). Ведущей причиной иммунологических различий самцов и самок является специфика регуляторного влияния мужских и женских половых гормонов на клетки иммунной системы (Grossman, 1985; Olsen et al., 1991; Roberts et al., 2001). Андрогены повышают образование цитотоксических лимфоцитов (Olsen et all, 1991; Yao et al., 2003), а также усиливают синтез противоспалительного интерлейкина-10 и подавляют продукцию провоспалительных цитокинов (Belbo et al., 1999; Liva, Voskuhi, 2001), что, в конечном итоге, приводит к подавлению иммунных реакций на чужеродные антигены. Женские половые гормоны, ы частности эстрогены, наоброт, усиливают реакции иммунной защиты (Roberts et al., 2001)
Вместе с тем, оценки гуморального и клеточного иммунных ответов не всегда подтверждают представления о меньшей эффективности защитных механизмов у самцов но сравнению с самками. Причиной этого может быть разнонаправленное влияние на иммунитет центральных и периферических звеньев гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы (ГГГС). В частности, гонадолиберин, в отличие от тестостерона, стимулирует иммунные реакции животных, прежде всего, благодаря положительному влиянию на пролиферацию В-клеток, на уровень IgG в крови (Jacobson, Ansari, 2005) и способен стимулировать эксперессию G-белка в иммунных клетках мышей (Jacobson, Ansari, 1999; Morton, Ansari, Jacobson, 2003). Кроме того,
проявление полового диморфизма в силе иммунных реакций зависит от условий, в которых находятся самцы и самки. Например, исследования, выполненные на пенсильванских и прерийных полевках, показали, что проявление иммунного полового диморфизма во многом зависит от социальной среды, в которой находится животное (Klein, Nelson, 1999). Содержание самцов отдельно от самок маскирует иммуносупрессивный эффект полового созревания, характерный для полигамного вида пенсильванской полевки, что объясняется недостаточной активацией эндокринной функции гонад.
У мышей доступ самцов к потенциальным половым партнерам зависит от таких андроген-зависимых признаков как агрессивность, маркировочная активность, привлекательность и устойчивость запаховых меток (Anderson, 1994; Gerlinskaya et al., 1995). В свою очередь, сексуальные сигналы самок стимулируют гонадную функцию самцов (Bronson, 1979; Науменко и др., 1983), что приводит к усилению межсамцовой агрессии (Mugford, 1973; Науменко и др., 1983) и стимуляции сперматогенеза (Koyama, Kmimura, 2000). В природе доступ к половым партнерам имеют в большинстве случаев доминирующие самцы (Кроукрофд, 1970), которые характеризуются высокой агрессивностью и высоким уровнем тестостерона (Brain, 1980; Науменко, 1983; Мошкин и др., 1984). Учитывая влияние гормонов ГГГС на иммунные клетки можно ожидать иммуномодулирующий эффект, обусловленный сигнальными взаимодействиями самцов с половозрелыми самками.
Исходя из сказанного, цель данного исследования заключалась: - в изучении поведенческих, гормональных и иммуномодулирующих эффектов взаимодействия самцов лабораторных мышей с ольфакторными сигналами половозрелых самок.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 1. Исследовать поведение, эндокринные и иммунные функции самцов при наличии или отсутствии хемо- и аудио-сигналов самок;
2. Изучить поведение, эндокринные и иммунные функции самцов при
наличии или отсутствии только хемосигналов самок;
3. Проанализировать поведенческие, эндокринные и иммунные
эффекты запаха самок у самцов разной агрессивности.
Положения, выносимые на защиту.
Запах самок приводит к повышению концентрации тестостерона, подавлению гуморального иммунного ответа на введение ЭБ. Запах самок не влияет на клеточный иммунный ответ.
Экспозиция запахом самок усиливает агрессию в группах самцов. При изолированном содержании самцов запах самок не отражается на проявлении агрессии у особей, побеждающих в тесте попарного ссаживания, но усиливает проявление субмиссивных демонстраций у проигрывающих особей.
Запах самок повышает устойчивость самцов к ранениям, полученным при внутригрупповой агрессии.
Научная новизна:
Впервые показано, что хемосигналы самок подавляют гуморальный иммунный ответ самцов, не затрагивая при этом клеточное звено иммунитета. Для проявления иммуносупрессивного действия половых хемосигналов достаточно предъявления запаха самок в течение одной ночи перед введением чужеродных антигенов (ЭБ). Подавление иммунитета в ответ на хемосигналы происходит в равной степени у агрессивных и неагрессивных самцов. Впервые установлено, что агрессивность самцов, доминирующих в тесте попарного ссаживания, не изменяется в зависимости от запаховой экспозиции, а проявление субмиссивною поведения у низкоагрессивных самцов, экспонированных запахом самок, становится более выраженным по сравнению с таковым у самцов, содержавшихся в изоляции.
Впервые установлено, что у самцов, экспонированных запахом особей противоположного пола, смертность от укусов меньше по сравнению с самцами, изолированными от самок, несмотря, на то, что у первых регистрируются более выраженные повреждения шкурки в результате укусов.
Теоретическая и практическая значимость данного исследования:
Полученные результаты вносят вклад в изучение физиологических механизмов реципрокных отношений между иммунитетом и размножением, занимающих центральное положения в современных представлениях об эволюции жизненных циклов животных (life history trade-off). Изменение иммунных реакций под влиянием хемосигналов самок может иметь существенное прикладное значение, в частности, при планировании иммунологических исследований на мышах, в том числе, и при тестировании фармакологических препаратов. Поведенческие, эндокринные и иммуномодулирующие эффекты хемосигналов особей противоположного пола могут быть использованы при оптимизации условий содержания животных, разводимых под контролем человека. Полученные результаты могут найти применение в здравоохранении и ветеринарии для повышения эффективности вакцинаций и других профилактических мероприятий, направленных на снижения риска инфекционных заболеваний.
Результаты диссертационного исследования используются при чтении курса лекций «Экологическая и популяционная физиология» в Новосибирском и Томском университетах.
Апробация работы:
Результаты работы были представлены: на «XXXIX Международной научной студенческой конференции. Биология» (Новосибирск, НГУ, 2002), XXIX конференции студентов и молодых ученых КемГУ (Кемерово, 2002) «II ежегодной научной конференции молодых ученых» (Кемерово, ИЭЧ СО РАН, 2006), Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием «Социально-экологические проблемы природопользования в Центральной Сибири» (Красноярск, 2006).
Публикации:
По материалам исследования опубликовано 5 работ, три из которых в рецензируемых изданиях, две в англоязычных изданиях. 1 работа в печати.
Благодарности:
Особую признательность автор выражает своему научному
руководителю, наставнику и учителю: Михаилу Павловичу Мошкину за помощь, внимание и понимание при написании диссертации, за его ценные советы и указания. Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам нашей лаборатории физиологических адаптации позвоночных животных ИС и ЭЖ СО РАН за помощь на всех этапах работы, в том числе и проведении экспериментов: И.Е. Колосовой, Е.А. Новикову, Д.В. Петровскому, В.В. Мак, Е.А. Литвиновой, Е.Ю. Кондратюк. Автор особо признателен сотрудникам Института иммунологии МАН за возможность проведения экспериментов in vitro, а также за помощь в обучении иммунологическим методикам: особенно О.Т. Кудаевой, а так же Н.Н Вольскому и О.Н.Колесниковой. А также своему первому руководителю в Кемеровском Госуниверситете Н.А. Литвиновой за помощь в определении своей будущей специальности.
Безграничная благодарность членам своей семье и близким людям за моральную поддержку при написании и защите диссертации.
