Введение к работе
Актуальность иследования. Долгое время считалось, что иммунная система существует автономно и не подвержена физиологической регуляции со стороны других систем организма . Два последних десятилетия отмечены существенным накоплением фактов о взаимном влиянии иммунной и нейроэндокринной систем, что позволило говорить об истинных физиологических взаимоотношениях между ними. Действительно, с одной стороны были получены данные о воздействии гормонов и нейромедиаторов на иммунную систему. Выявлено участие норадреналина в иммунорегуляции (Besedovsky et al, 1983). Установлено активирующее влияние дофамина и ингибирующее влияние серотонина на иммунный процесс (Девойно, Илыоченок, 1983; Devolno.et al,I986). Было показано .что производные проопиомеланокортина (АКТГ, эпдорФины, эн-кефалины) модулируют функционирование лимфоидных клеток и участвуют в их дифференцировке (Bateman et al.,1989; Blalock, 1989). Глюкокортикоидкые гормоны в физиологических концентрациях способны регулировать многие реакции, происходящие в иммунной системе: они определяют величину синтеза лимфокинов иммунокомпетентными клетками, а также рецепторов к ним на лимфоцитах (Crabtree et al.,1980; Chan et al,1987; Miguel et al, 1988), влияют на величину продукции тимических гормонов (Dar-denne et al.,1988), меняют интенсивность пролиферации и транспорта лимфоцитов на периферию (Корнева,Шхинек,1988). Согласно гипотезе Besedovsky et al (1983), глюкокортикоиды необходимы для реализации иммунного ответа, обеспечивая его специфичность. Половые гормоны также оказывают разнообразное модулирующее влияние на иммунный процесс, принимая участие в регуляции функции тимуса (Fltzpatrick et al,1987; Kovacs et al, 1987; Kuhn et al, 1991) и возникновении аутоиммунных заболеваний (Talal.1983, Carlsten et al,1989; Schuurs et al, 1992).
В то же время, гуморальные продукты иммунной системы оказывают существенное воздействие на функционирование эндокринных органов. Интерлейкин I является мощным стимулятором гипотала-
мо-тюфизарно-надпочечниковой системы, активируя все ее звенья от усиления выделения кортикотропинрилизинг гормона (Suda et al, 1990; Watanobe et al, 1991) и увеличения экспрессии гена проопиомеланокортина (Вгато et al, 1987) до повышения уровня кортикостерона в плазме крови (Blalock, 1989). Интерлей-кнн 2 также обладает способностью усиливать выделение кортико-либерина гипоталамусом (Cambronero et al, 1992) и АКТГ клетками гипофиза In vitro (Karanth, McCann, 1991). Гормоны тимуса участвуют в регуляции эндокринной функции гонад (Rebar et al, 1982; Allen et al, 1984; Spangelo et al, 1987).
Обнаружены специфические рецепторы для всех стероидных гормонов и для большинства гипофизарных пептидов на лимфоцитах (Blalock, 1989). Выявлено наличие медиаторов иммунной системы в структурах мозга (Blalock, 1989).
Оказалось,что способность синтезировать пептидные гормоны присуща не только классическим эндокринным тканям, но, при определенных условиях, и лейкоцитам. Установлено, что интенсивность синтеза пептидов регулируется гипоталамическими рили-зинг-гормонами (Blalock, 1-989, Bateman et al, 1989).
Все эти и многие другие данные дают основание полагать, что иммунная и нейроэндокринная системы тесно связаны между собой и взаимозависимы в своем функционировании. Besedovsky и др.(1983), а в последствии Bateman и др (1989) сформулировали представление о существовании единого регуляторного нейроимму-ноэндокринного контура, обеспечивающего гомеостаз организма. Однако механизмы, лежащие в основе взаимного влияния отдельных звеньев этого контура изучены недостаточно. Большая часть работ проведена в системе In vitro, традиционной для иммунологических исследований. Представляется актуальным анализ закономерностей физиологического взаимодействия иммунной и эндокринной систем на уровне целостного организма.
В современной литературе практически нет данных о взаимном влиянии этих систем в ранние сроки развития. Между тем известно, что формирование иммунных и эндокринных функций происходит параллельно (Pierpaoll et al, 1977). В настоящее время все большее внимание уделяется морфогенетической роли гормонов, которые выступают универсальными регуляторами физиологических
процессов в неонатальном периоде (Бузников,1986). Установлено, что функциональная активность многих звеньев взрослого организма складывается в раннем онтогенезе под влиянием гормонов -явление, получившее название гормонального импринтинга (Салга-ник и др.,1979; Резников,1985; Дернер и др,1990; Gonzaler et al, 1990). Эти факты позволили предположить, что иммунная и эндокринная системы, каждая посредством своих гормонов, могут оказывать взаимное модифицирующее влияние на формирование иммунных и эндокринных функций. Такое взаимодействие в раннем периоде онтогенеза может во многом определять состояние этнх систем, а, следовательно, и паттерн их совместного функционирования в зрелом возрасте. Становится очевидным, что механизмы взаимного влияния интересущих нас систем необходимо исследовать не только во взрослом организме, но и в момент их созревания.
Понимание закономерностей совместного функционирования систем , обеспечивания поддержание гомеостазе, на уровне целостного организма, выявление ключевых моментов в их взаимной регуляции, анализ механизмов их взаимодействия в период формирования, становления иммунных и эндокринных функций представляется необходимым как в теоретическом так и в прикладном аспектах. Представление об этих системах как о едином регуляторнон контуре определило новую методологию такого исследования. Цель носхэдовавия. Цель настоящей работы состояла в изучения закономерностей взаимодействия иммунной и эндокринной систем на уровне целостного организма в процессе индивидуального развития.
Для решения поставленнной проблемы были сформулированы следующие задачи:
-
Исследовать влияние гормонов тимуса на функционирование надпочечников и гонад, выявить механизмы действия тимических гормонов на данные кэлезы внутренней секреции.
-
Определить роль гшгафизарно-надпочечииковой системы в возникновении нарушений лимфоцитарных функций (аутоиммунная патология ).
-
Изучить влияние тимуса и его гормона тимозина на формирование гормональных функций гонад и надпочечников в раннем онто-
гензе.
4. Выявить роль глюкокортикоидов в формировании иммунологических функций в период раннего постнатального развития. Основные положения,выносимые на защиту.
-
Тимус, центральный орган иммунитета, принимает участие в регуляции эндокринных функций гонад во взрослом организме. Гормоны тимуса участвуют и в регуляции функционирования гипофи-зарно-надпочечниковой системы, модулируя активность надпочечников. Влияние тимуса на функции эндокринных желез у взрослых животных способствует, вероятно, созданию благоприятного фона для иммунных процессов и поддержанию гомеостаза.
-
Снижение чувствительности гипофизарно-надпочечниковой системы к регуляторним сигналам со стороны иммунокомпетентных клеток, а также нарушение ее функционирования, может стать серьезным провоцирующим фактором в проявлении аутоиммунной патологии.
3.,Тимус посредством своих гормонов участвует в формировании эндокринных функций семенников и надпочечников в период раннего постнатального онтогенеза.
-
Глюкокортикоиды в раннем онтогенезе могут оказывать влияние на формирование иммунных функций, а также на становление регуляторних взаимоотношений между гипофизарно-надпочечниковой и иммунной системами.
-
Взаимное влияние иммунной и эндокринной систем в раннем периоде постнатального развития во многом определяет закономерности их совместного функционирования в зрелом возрасте. Прерывание нормального физиологического взаимодействия двух исследованных систем в период их формирования в первые дни жизни или во взрослом организме приводит к серьезным нарушениям их функций.
Научная новизна работы.
В процессе исследования установлены новые закономерности взаимодействия иммунной и эндокринной систем.
Выявлен механизм действия гормонов тимуса на гонады и надпочечники.. Показано, что тимус посредством своих гормонов подавляет эндокринную функцию семенников. Впервые показано, что действие тимозина на тестостеронпродуцирующую функцию гонад
опосредуется простагландинами. Впервые установлено, что разине гормоны тимуса способны разнонаправленно модулировать функциональную активность надпочечников: тшюз'ан активирует' ггпофи-зарно-надпочечниковую систему, дейстзуя через центральные,рэгу-ляторкые структуры, тогда как тактявин подавляет стэролдоге-нбз, влияя непосредственно на гэлезы. В работе установлено, что такой гормональный продукт тимуса как тактявин обладает антистрессорнкм эффектом, препятствуя сткиулнрущему дейстпяэ АКТГ на надпочечники на этапах, предпествущих образованна вторичных посредников.
Впервые обнаружено, что нарушение физиологического взаимодействия кенду иммунной и эндокринной системами прямо коррелирует с проявлением генетически детерминированной аутоиммунноЗ патологией у мышей линии NZB. Показано, что в период, предшествующи заболеванию, теряется чувствительность гипсфз-зарно-надпочечннковой системы к регуляторному влндапэ интер-лейкина 2, лимфокина, принимапцего участие в возникновения аутоиммунных реакций. Вероятно, одной из причин является ослабление функционирования гипофизарно-надпочечниксзой оси и снижение пула свободных глякокоргзкоидов в плазма крови у таких кивотных. Появление этих нарушений совпадает с возникновением аутоиммунного заболевания. Доказано, что увеличение пула свободных глшскорткковдов значительно замэддяот развитие болезни.
Выявлено, что тимус принимает участие в формировании эндокринных функций семенников и надпочечников в раннем постна-тальном онтогенезе, во многом определяя их активность в зрелой возрасте. Установлено,'что у генетически бестимусных (мутация nude) и неснатально тямэктомированных мышей заметно нарушено формирование эндокринных функций гонад и надпочечников. Впервые показано, что компенсация гормональной.функции тимуса либо пересадкой тимусной ткани новорожденным мышам nude либо введением гормона тимуса тимозина неонатально тЕмзктомированшм мышам в раннем онтогенезе приводит к нормализации этих функций у взрослых животных.
Впервые продемонстрировано, что глюкокортикоидные гормоны в неонатальный период в определенной мере деторминирует протека-
і
ниє иммунных процессов во взрослом организме. Установлено, что в период раннего постнатального онтогенеза, который является заг>ершавдим этапом становления иммунитета, изменение глюкокор-тикоидного фона приводит к нарушению формирования как иммунологических функций, таКіїх как гуморальный иммунный ответ и способность к индукции неонатальной толерантности, так и нормального физиологического взаимодействия между иммунной и эндокринной системами у взрослых животных.
Данные свидетельствуют о взаимном участии двух исследуемых систем в процессе становления иммунных и эндокринных функций , что, в свою очередь, определяет закономерности их взаимодействуя во взрослом организме. НаучЕо-практЕческая данность исследования.
ДаЕное исследование развивает теоретическое представление о существовании в организме единого нейроиммунорегуляторного контура поддержания гомеостаза. Показано, что прерывание физиологических взаимодействий между отдельными звеньями этого контура может способствовать нарушению гомеостаза и возникновению патологических процессов . Положение о взаимном модифицирующем влиянии иммунной и эндокринной систем в процессе их окончательного формирования в раннем онтогенезе помимо знаний закономерностей, регулирующих их развитие, является новой методологической основой для рассмотрения уже известных экспериментальных данных, касающихся их функционирования. Эти факты позволяют искать способы управления развитием данных функциональных систем.
Результаты настоящей работы наряду с общебиологическим значением имеют определенную практическую ценность. Данные о том, что гормоны тимуса, такие как тактивин и тимозин, широко применяемые в клинике при лечении иммунодефицитных состояний, обладают значительным влиянием на железы внутренней секреции, следует учитывать в клинической практике, а также при планировании и трактовке экспериментальных исследований. Результаты, свидетельствующие о важной роли гипофизарно-надпочечниковой системы в проявлении наследственно обусловленной аутоиммунной болезни, могут служить основой для диагностики и прогноза течения аутоиммунных заболеваний в семьях, предрасположенных к
данной патологии. Полученные в наших экспериментах факты о влиянии глюкокортикоидов в раннем онтогенезе на формирующуюся иммунную систему могут быть использованы в педиатрической практике для понимания и прогнозирования процессов, происходящих при гормональной терапии беременных женщин и детей.
Работа выполнена на стыке физиологии и иммунологии, что и определяет возможность применения ее результатов в обеих областях. Внедрение результатов работы.
1. Изданы методические рекомендации для научно-
исследовательских лабораторий об использоваании метода комп
лексной оценки функциональной активности надпочечников в норме
и после различных воздействий ( Новосибирск, 1992).
2. Материалы работы включены в цикл лекций по регуляции иммун
ной системы на кафедре физиологии НГУ.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены для обсуждения на конференциях и симпозиумах различного уровня: международных, всесоюзных, региональных. Основные из них: XIV Всесоюзный съезд физиологов, Баку, 1933; I Всесоюзная школа по репродукции, Минск, 1985, XXIII Symposium on Biological Models, CSSR, 1986; IV Всесоюзный симрпозиум "Нейрогуморальная регуляция иммунного гомеостаза", Ленинград, 1986; Международное совещание "Онтогенетические аспекты нейроэндокринной регуляции стресса", Новосибирск, 1986; IX Совещание по эволюционной физиологии, Ленинград, 1986; III Всесоюзный съезд эндокринологов, Ташкент, 1989; Всесоюзная конференция "Стресс и иммунитет", Ростов на Дону, 1989; I Международный симпозиум "Биологические модели", Пущино,1989; Международный симпозиум "Физиология адренокортикальной системы", Ленинград, 1990; Sattellte symposium of the XXXI international Congress of Physiology "Circulating regulatory factors and neuroendocrine function", Czechoslovakia, 1989; IV Relnnardsbrunn Symposium CVO, Germany, 1991; II Всероссийский съезд эндокринологов, Челябинск,1991;' Fifth Symposium on Catecholamine and Other Neurotransmitters In Stress, Czecho-Slovakla, 1991; VIII International Congress of Immunology, Hungary, 1992; Herbstta-gung der Osterrelchlschen Gesellschaft fur Allergologle und
Ifficamologle, Austria, 1992. Кроме того, результаты диссертации обсувдались на межлабораторных семинарах и отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН, а также на двух межла-бораторных семинарах ИКИ СО РАМН.
Объси к структура работы. По результатам проведенных исследований опубликовано 50 печатных работ в центральных отечественных и зарубежных журналах и сборниках. Основные из них приведеш в конце реферата.
Отдельные этапы работы выполнялись в соавторстве с сотрудниками ряда лабораторий Института цитологии и генетики СО РАН, Института клинической иммунологии СО РАМН и Института молекулярной генетики Чехословацкой Академии Наук, Прага. Фамилии соавторов, которым автор глубоко благодарна, указаны в списке публикаций по теме диссертации.
Автор выражает таксе искреннюю признательность директору Института клинической иммунологии СО РАМН , академику РАЕН проф.В.А.Козлову за поддержку в организации ряда экспериментов н плодотворные дискуссии, а также сотрудникам ИКИ СО РАМН д.б.н.Н.Ю.Громыхиной, д.м.н.В.В.Абрамову, к.б.н.И.А.Гонтовой за помощь в определении некоторых иммунологических показателей.