Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 13
1.1.Общие представления о строении и функции гипоталамо-гипофизарно адреналовой системы 13
1.1.1. Строение гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы. Основные звенья регуляции: нисходящие (прямые) и восходящие (обратные) 13
1.1.2. Циркадианные ритмы функционирования гипоталамо-гипофизарно адреналовой системы 16
1.1.3. Гипоталамо-гипофизарно-адреналовая система в условиях стресса... 17
1.2. Возрастные изменения функции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы 22
1.3. Роль пинеальной железы в регуляции активности гипоталамо гипофизарно-адреналовой системы 32
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 39
Результаты собственных исследований и их обсуждение
Глава 3. Реакция гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое стрессорное воздействие у обезьян
3.1. Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессорное воздействие у молодых самок макак резусов в зависимости от времени суток 44
3.2. Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у старых самок макак резусов в зависимости от времени суток з
3.3. Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на введение кортиколиберина в зависимости от времени суток у самок макак резусов разного возраста 62
3.4. Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на введение аргинин-вазопрессина в зависимости от времени суток у макак резусов разного возраста 67
ГЛАВА 4. Реакция гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы у самок макак резус разного возраста на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие в разное время суток на фоне введения эпиталона 80
Заключение 85
Выводы 90
Практические рекомендации 91
Список использованной литературы
- Строение гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы. Основные звенья регуляции: нисходящие (прямые) и восходящие (обратные)
- Возрастные изменения функции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы
- Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у старых самок макак резусов в зависимости от времени суток
- Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на введение аргинин-вазопрессина в зависимости от времени суток у макак резусов разного возраста
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема психоэмоционального стресса – одна из актуальнейших медико-биологических и социальных проблем современного общества. Выраженное ухудшение здоровья населения в значительной мере связывают с повышенной психогенной нагрузкой на организм человека. Испытываемые в молодом возрасте чрезмерные или достаточно частые психогенные нагрузки приводят к развитию стресс-зависимой патологии и преждевременному старению организма, а в пожилом возрасте – к прогрессированию возрастных заболеваний и инвалидности [Гончарова Н.Д., 1997; Судаков К.В., 2008; Шаляпина В.Г., 2005; Ордян Н.Э. и др., 2008]. Важнейшим звеном в развитии психоэмоционального стресса является активация гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС), которая осуществляет сложные связи между нервной системой и периферическими органами и системами в ответ на стрессовые воздействия с целью адаптации организма к стрессовой ситуации.
Известно, что физиологическое старение обычно сопровождается расстройствами в способности организма адаптироваться к стрессовым факторам окружающей среды, а также нарушениями в функции ГГАС [Гончарова Н.Д. и др., 2002, 2007; Goncharova N.D. et al., 2000, 2008, Pederson W. A. et al., 2001; Smith et al., 2005; Lupien et al., 2009]. В частности, в ряде работ при старении была отмечена излишняя активация ГГАС и гиперсекреция глюкокортикоидов [Sapolsky R.M. et al., 1986; McKittrick C. et al., 2000]; повреждение механизма обратной связи в регуляции ГГАС [Goncharova N. D.et al., 2000, 2002; Gust D. et al., 2000; Heiser I. et al., 2000]; увеличение продукции аргинина-вазопрессина [Hatzinger M. et al., 2000]; снижение реакции коры надпочечников на острое Sapolsky R.M. et al., 1986;псхоэмоциональное стрессовое воздействие у лабораторных приматов [Гончарова Н.Д. и др., 1999; Goncharova N.D. et al., 1999; 2000] и более высокий ответ ГГАС на иммобилизацию у старых грызунов по сравнению с молодыми [Sapolsky R. et al., 1986]. Было также отмечено, что старение сопровождается нарушениями в циркадианном ритме активности ГГАС в базальных условиях, что выражалось, главным образом, в увеличении базальных уровней кортизола в вечернее время [Ferrari E. et al., 2000; Khavinson V. Kh. et al., 2001; Goncharova N. D., Lapin B. A., 2004].
Однако остается практически не изученным вопрос о зависимости реакции ГГАС на стрессовое воздействие от времени суток и о возрастных особенностях этой реакции. В то же время имеются основания полагать о наличии циркадианной ритмичности в стресс-реактивности ГГАС в молодом возрасте и её нарушениях в процессе старения у человека и животных. В частности, на это указывают данные о более высокой реактивности ГГАС в ответ на специфическую стимуляцию (введение кортиколиберина - КРГ, адренокортикотропного гормона - АКТГ) либо ингибирование (дексаметазон) в вечернее время по сравнению с утренними часами у человека и животных, ведущих дневной образ жизни [McDermott M., 1998]. Кроме того, увеличение при старении базальной активности ГГАС в вечернее время [Ferrari E. et al., 2000; Гончарова Н.Д. и др., 2001, 2007; Khavinson V. Kh. et al., 2001], дает основание предположить, что в старом возрасте нарушается и суточный ритм стресс-реактивности этой системы.
Изучение характера возрастных изменений суточного ритма в стресс-реактивности ГГАС имеет важное не только теоретическое, но и практическое значение. Это обусловлено тем, что кортикостероиды принимают участие в регуляции циркадианных ритмов функциональной активности различных органов и физиологических систем (в частности, нервной, иммунной, сердечно-сосудистой и др.) и интегрируют их деятельность в условиях стресса [Гончарова Н.Д. и др., 2002, 2008; Lupien S.L. et al., 2002; Шмалий А.В., 2007]. В связи с этим, нарушения циркадианного ритма стресс-реактивности ГГАС могли бы приводить к нарушениям в функционировании других органов и систем и способствовать возникновению и/или прогрессированию возрастной патологии. Поэтому представляется важным изучение не только характера возрастных изменений в стресс-реактивности ГГАС, но и механизмов, лежащих в их основе.
Возрастные нарушения в стресс-реактивности ГГАС могли бы быть обусловлены возрастными нарушениями в функции пинеальной железы. На последнее указывают многочисленные литературные данные о том, что
у человека и животных, в том числе обезьян, в процессе старения прогрессивно снижается уровень мелатонина в периферической крови и
6-сульфатоксимелатонина в моче в вечернее и ночное время [Гончарова Н.Д. и др., 2001,2007; Reiter R. J. et al., 2002; Анисимов В.Н., 2007; Кветная Т.В., 2005]. Кроме того, ряд литературных данных указывает на важную роль мелатонина в регуляции циркадианного ритма активности ГГАС у человека [Cutolo M. et al., 2005; Zisapel N. et al., 2005;Griefahn B. et al., 2006] и обезьян [Гончарова Н.Д. и др., 2001,2002, 2007]. Было также продемонстрировано, что кратковременное введение пинеального пептидного экстракта эпиталамина или его синтетического аналога эпиталона приводит к восстановлению возрастных нарушений в секреции мелатонина у человека [Коркушко О.В. и др., 2002, 2006, 2007] и лабораторных приматов [Гончарова Н.Д. и др., 2001, 2007; Хавинсон В.Х. и др., 2001; Goncharova N.D. et al., 2005]. Наряду с восстановлением секреции мелатонина у лабораторных приматов наблюдалось и восстановление циркадианного ритма секреции кортизола в базальных условиях [Гончарова Н.Д. и др., 2001, 2007; Хавинсон В.Х. и др., 2001].
В связи с вышеизложенным представляется актуальной проблема изучения реакции ГГАС на стрессовое воздействие в зависимости от времени суток и характера ее изменений в процессе старения. Важным является также изучение механизмов, лежащих в основе предполагаемых нарушений в циркадианном ритме стресс-реактивности ГГАС, в первую очередь, роли возрастных нарушений секреции мелатонина, и разработка на их основе научных подходов для коррекции возрастных нарушений в стресс-реактивности ГГАС в эксперименте на лабораторных приматах.
Видовые различия в характере функционирования ГГАС и пинеальной железы и направленности их изменений при старении обуславливают важность выбора экспериментальной модели при проведении исследований в этой области. Наиболее перспективной моделью, по-видимому, являются лабораторные приматы, которые по физиологии и биохимии эндокринной системы, а также по спектру патологических процессов весьма сходны с человеком [Гончарова Н.Д. и др., 2002, 2007; Соллертинская Т.Н. и др., 2003, 2007; Weinbauer G. F., Nieschlag E., 1999].
Целью настоящего исследования явилось изучение реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие в зависимости от времени суток, характера и механизмов ее изменений в процессе старения; разработка научных подходов для коррекции возрастных нарушений циркадианного ритма стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы в эксперименте на лабораторных приматах – самках макак резусов.
Основные задачи исследования:
1. Изучение реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие в зависимости от времени суток у молодых половозрелых и старых животных.
2. Изучение возможных механизмов нарушений реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие:
изучение возрастных изменений в реакции аденогипофиза и коры надпочечников на введение кортиколиберина;
изучение возрастных изменений в реакции аденогипофиза и коры надпочечников на введение аргинина-вазопрессина;
изучение возрастных изменений в реакции коры надпочечников на острое стрессовое воздействие на фоне введения эпиталона – стимулятора эндогенной секреции пинеального мелатонина;
3. Изучение перспективности применения эпиталона для восстановления возрастных нарушений в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы.
Научная новизна работы. Впервые установлено, что реакция гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у молодых приматов закономерно выше в послеполуденное время по сравнению с утренними часами. В то же время при старении наблюдается сглаживание и искажение циркадианного ритма в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, заключающееся в отсутствии различий в величинах подъема уровней адренокортикотропного гормона и кортизола в плазме крови в ответ на острое стрессовое воздействие в послеполуденное время по сравнению с утренними часами, а также наличии тенденции к более высокой активации гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы в утренние часы.
Сглаживание циркадианного ритма стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы у старых животных приводит к появлению выраженных возрастных различий в стресс-реактивности данной системы в послеполуденное время с более низкими величинами подъема уровней адренокортикотропного гормона и кортизола у старых животных.
Получены данные, указывающие на ведущую роль возрастных нарушений в гипоталамо-гипофизарном звене гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, в первую очередь нарушений в чувствительности аденогипофиза к аргинину-вазопрессину, в механизме возрастных нарушений реакции коры надпочечников на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у старых обезьян.
Доказана эффективность применения эпиталона для восстановления понижающихся при старении реакций аденогипофиза и коры надпочечников на острое стрессовое воздействие в послеполуденное время.
Теоретическое и практическое значение работы. В работе были получены данные о том, что реакция гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы у молодых животных на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие зависит от времени суток с более высокими показателями в послеполуденное и вечернее время, а при старении происходит сглаживание циркадианного ритма стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы с тенденцией к более высоким показателям в утренние часы. Эти данные имеют важное теоретическое значение, расширяя наши представления о временной организации функций организма и о нарушении этого временного порядка в процессе старения. Кроме того, выявленные при старении суточные изменения стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы закладывают основу для изучения возможных циркадианных изменений в функционировании различных тканей, органов и физиологических систем, контролируемых гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системой, с последующим их использованием в гериатрической практике.
Теоретическое и практическое значение имеет выявленная зависимость возрастных нарушений циркадианного ритма в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы от функции пинеальной железы. В частности, эти знания дают основание для разработки научно обоснованных подходов для коррекции возрастных нарушений в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы.
Важное практическое значение имеет выявленный восстанавливающий эффект препарата эпиталон на понижающуюся при старении реакцию аденогипофиза и коры надпочечников на острое стрессовое воздействие в послеполуденное время у старых животных.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Для молодых животных характерно существование циркадианного ритма реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие с более высокой стресс-реактивностью в послеполуденное время по сравнению с утренними часами, а для старых животных - его сглаживание с тенденцией к более высокой стресс-реактивности в утренние часы.
-
Выявлены возрастные нарушения в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы в послеполуденное время с более низким подъемом секреции адренокортикотропного гормона и кортизола у старых животных.
-
Возрастные нарушения в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарного звена гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы являются ведущими в механизмах нарушения стресс-реактивности коры надпочечников.
-
Применение эпиталона восстанавливает нарушенные у старых самок макак резус циркадианные ритмы реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое стрессовое воздействие и повышает реакцию аденогипофиза и коры надпочечников на острое стрессовое воздействие в послеполуденное время.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 110 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, глав собственных исследований, заключения и выводов. Список цитированной литературы включает 53 отечественных и 104 зарубежных источников. Работа иллюстрирована 23 рисунками и 22 таблицами.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в Перечень ВАК Минобрнауки РФ.
Апробация работы. Положения диссертации доложены и обсуждены на международных и всероссийских и конференциях: YII Всероссийской конференции «Нейроэндокринология-2005» (Санкт-Петербург, 2005), I съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005), международном симпозиуме «Молекулярные механизмы регуляции функции клетки». (Тюмень, 2005), V Всероссийском конгрессе эндокринологов «Высокие медицинские теохнологии в эндокринологии» (Москва, 2006), VII международном симпозиуме «Биологические механизмы старения» (Харьков, 2006), Всероссийской конференции «Перспективы фундаментальной геронтологии» (Санкт-Петербург, 2006), VIII конгрессе международного общества по адаптивной медицине (Москва, 2006), Всероссийской научной конференции «Перспективные направления использования лабораторных приматов в медико-биологических целях» (Сочи–Адлер, 2006), ХХ съезде физиологического общества им. И.П.Павлова (Москва, 2007), Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии в опытах на обезьянах» (Сочи-Адлер, 2007), VI Европейском конгрессе геронтологов (2007), V конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» Москва. – 2008,, 53-й научно-практической конференции с международным участием «Украинская школа эндокринологии», посвященной 90-летию основания Института проблем эндокринной патологии им. ВЯ Данилевского АМН Украины (Харьков, 2009).
Полученные данные используются при чтении курсов лекций по нормальной и патологической физиологии, эндокринологии, геронтологии и гериатрии в Сочинском филиале Российского Университета Дружбы Народов и Сочинского Государственного Университета Курортного Дела и Туризма.
Строение гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы. Основные звенья регуляции: нисходящие (прямые) и восходящие (обратные)
В литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению характера возрастных изменений функции ГГАС у человека и экспериментальных животных, как в базальных условиях, так и на фоне различных воздействий. Базалъные уровни Человек
При сравнительном обследовании клинически здоровых лиц пожилого и молодого возраста в утренние часы было выявлено отсутствие значимых возрастных различий в уровне кортизола в плазме периферической крови [Анциферова Н.Д., 1997; Гончарова Н.Д., 1997а, 19976, 2002]. В тоже время параллельное снижение в крови концентрации предшественников кортизола в цепи биосинтеза (прегненолон, 17 оксипрегненолон, 17 оксипрогестерон) дало основание авторам прийти к заключению, что при старении формируется нарушение синтеза кортизола. В вечерние часы, в отличие от утренних, большинством авторов отмечалось повышение уровней кортизола в крови у пожилых людей [Ferrari М, et al., 1996; Van Cauter E. et al., 1996; Deuschle M. et al., 1997; Toutou Y., Haus E., 2000; Toutou Y., 2001]. Однако, в ряде работ, у лиц пожилого и старческого возраста не было выявлено увеличения концентрации кортизола в крови в вечернее время [Zhao Z. Y. et al, 2003; Kripke D. F. et al., 2005]. Наряду с увеличением уровня? кортизола у пожилых людей в вечерние часы при старении отмечалось также увеличение концентрации AKTF [Ferrari Е. et al., 2000; Giordano R. et al., 2005; Ferrari M., Mantero F., 2005]. Однако, в некоторых других работах, не было выявлено синхронных изменений в секреции АКТГ и кортизола при старении. Так, работами Heuser Г. et al (2000) были обнаружены, изменения в циркадианной ритмичности синтеза кортизола при неизмененной ритмичности синтеза AKTF. В,другом исследовании [Gust D. A. et al, 2000] было»выявлено, что у старых женщин уровень кортизола ниже в утренние часы, но выше в вечерние часы по сравнению с молодыми женщинами. В то же время; концентрация AKTF была понижена у пожилых женщин в утренние часы [GustD:A. etal.,2000].
В отличие от характера возрастных изменений концентрации кортизола и АКТГ, литературные данные о характере возрастных изменений концентрации адреналовых андрогенов (ДГА, ДГАС) крови, носят однонаправленный характер. Закономерно регистрируется снижение уровня ДГА и ДГАС в крови, как у мужчин, так и у женщин пожилого и старческого возраста. Возрастное снижение уровней ДГА (ДГАС) в плазме крови обусловлено уменьшением их продукции корой надпочечников [Hornsby P.G., 1992; Yen S.S.C., Laughlin G.A. 1998]. В качестве основного механизма возрастного снижения секреции адреналовых андрогенов рассматривают снижение количества клеток сетчатой зоной коры надпочечников, возможно обусловленное снижением в процессе старения ростовой» активности адренокортикоцитов [Hornsby P.G., 1992]. В пользу возможности снижения в процессе старения ростовой активности адренокортикоцитов могут свидетельствовать данные о недостаточной пролиферативной активности культивируемых клеток коры надпочечников от старых доноров по сравнению с молодыми [Hornsby P.G., 1992].
Снижение секреции с возрастом адреналовых андрогенов приводит к увеличению соотношения в крови молярных концентраций кортизола и ДГА (ДГАС), то есть к увеличению коэффициента кортизол/ДГА+ДГАС. Поскольку ДГА, как уже указывалась выше может оказывать антагонистическое действие по отношению к кортизолу в различных тканях и органах, то увеличение этого коэффициента указывает на развитие относительной гиперкортизолемии. Гиперкортизолемия, как известно, является важным патогенетическим фактором в развитии ряда возрастных заболеваний, таких как артериальная гипертензия, нарушение толерантности к глюкозе, возрастные когнитивные расстройства, диссомния и др [Ferrari Е. et al., 2000; Buckley Т. М., 2005; Yoon I. Y. et al., 2003; Zhao Z. Y. et al., 2003; Schatzberg A. F., 2005]. Этот коэффициент в настоящее время рассматривается в качестве важнейшего биомаркера старения.
Таким образом, анализ литературных данных о характере возрастных изменений ГГАС у человека в базальных условиях указывает, с одной стороны, на развитие прогрессирующей относительной гиперкортизолемиии, обусловленной, главным образом, снижением продукции адреналовых андрогенов. С другой стороны, имеются достаточно противоречивые данные о характере изменений абсолютных концентраций кортизола в процессе старения. Главным образом это обусловлено противоречивостью литературных данных о характере возрастных изменений циркадианных ритмов секреции кортизола.
Возрастные изменения функции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы
Выявленные при старении изменения в стресс-реактивности ГГАС могут иметь существенные патофизиологические последствия. В частности, снижение секреции кортизола в ответ на острое стрессовое воздействие в послеполуденное время и, напротив, ее увеличение в утренние часы, могут оказывать негативное влияние на когнитивные функции у человека [Lupien S.J. et al, 2002]. Кроме того, выявленные возрастные нарушения в стресс-реактивности ГГАС могут явиться одной из причин возрастных изменений в реакции эритроцитарной антиоксидантной ферментной системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у обезьян, которые, в свою очередь, могут быть важными факторами возрастного повреждения функционирования эритроцитов и надежности транспорта кислорода к тканям в условиях острого стресса [Гончарова Н.Д. и др., 2008; Маренин В.Ю., 2009; Goncharova N.D. et al, 2008]. Нарушение циркадианных ритмов стресс-реактивности ГГАС при1 старении отмечалось также у грызунов. Так, сглаживание циркадианных ритмов cipecc-реакіивности ГГАС отмечалось у старых крыс по сравнению с молодыми животными [Пивина С.Г и др., 2007].
Для юго чтобы ответить на вопрос, каков механизм возрастных нарушений циркадианной ритмичности в стресс-реактивности ГГАС, нами были проведены дополнительные исследования. Мы исходили в первую очередь из того, что суточной ритмичности в стресс-реакции ГГАС у молодых животных подвергается не только кортизол (представитель конечного звена данной і системы, то есть корьь надпочечников), но и АКТГ (то есть аденогипофизарный гормон). Сходный характер возрастных нарушений в стресс-реактивности кортизола и АКТГ, а также более высокий уровень подъема АКТГ по сравнению с кортизолом, свидетельствует о том, что возрастные расстройства в гипоталамо-гипофизарном звене ГГАС лежат в основе нарушений циркадианной организации функции адреналовых желез. Это дало нам основание полагать, что сглаживание циркадианной ритмичности в реакции коры надпочечников на стрессовое воздействие у старых животных, прежде всего, обусловливается расстройствами в функциональной активности гипоталамо-гипофизарного звена ГГАС.
Как уже указывалось выше (смотри литературный обзор стр. 13, материалы и методы стр. 40-41), в ответ на острое стрессовое воздействие активируются 2 группы нейронов ПВЯ гипоталамуса, одна из которых секретирует КРГ, а другая - аргинин-вазопрессин, то есть основные регуляторы синтеза и секреции АКТГ аденогипофизом [Seeman Т.Е., Robbins R.J., 1994; Pedersen W. A. et al., 2001; Hassan A., Mason D., 2005; Subburaju S., Aguilera G., 2006].
Для того чтобы оценить возможные механизмы возрастных расстройств в стресс-реактивности гипоталамо-гипофизарного звена ГГАС 60-мы провели функциональные диагностические тестьь с. КРГ и аргинин-вазопрессином с учетом времени суток - в 9.00 ч ИІ5.00 чі. 3.3. Особенностиреакции.ГГАСпа введение кортиколиберина в зависимости! от времени суток у самок макак резусов разного возраста Молодые животные Результаты, изучения динамики уровня, кортизола в плазме периферической,крови у молодых самок макак резусов в ответ на1 введение КРГ в,зависимости.от времени суток представлены-в таблице 9 и на рисунке 11. Как видно из таблицы 9, в ответ на введение КРГ в 9:00 у, животных наблюдается статистически достоверное/ увеличение уровня кортизола по сравнению с исходным- уровнем через 60 и. 120 мин, а при введении препарата в 15.00 - через-15, 30, 60 и 120 мин после начала иммобилизации. Пик. концентрации кортизола как приведении КРГ в 9:00, так и в 15.00; регистрируется через, 120 мин после начала иммобилизации.
Динамика концентраций кортизола (нмоль/л, M±m, п = 5) в плазме периферической крови у молодых самок макак резусов в ответ на введение кортиколиберина в дозе 1 мкг/кг массы тела, начатое в.9.00 и 15.00. Время суток, ч Кортизол, нмоль/л Время от начала введения, мин ДО 15 30 60 120 240 9.00 845±50 950+40 1010±60 1030+40 1110+30 930±50 15.00 780± 70 1040±80 1172±90 1420±90 1490±90 1110±110 р 0.05, р 0.01, р 0.001 по отношению к исходному уровню кортизола,1; р 0.001, [) р 0.01 по отношению к уровню кортизола при введении кортиколиберина в 9.00. При сравнении реакции коры надпочечников на введение КРГ в различное время суток статистически достоверные циркадианные различия были выявлены через 60 и 120 мин от начала иммобилизации с более высокими показателями в 15.00.
На рисунке 11 представлена динамика концентрации кортизола в относительных величинах (% от базального уровня) у молодых самок макак резусов в ответ на введение КРГ в различное время суток. Как видно на рисунке 11, подъем уровня кортизола в ответ на введение препарата в 15.00 был существенно выше по сравнению с величиной подъема уровня кортизола в ответ на введение препарата в 9.00 через 30, 60 и 120 минут после введения препарата.
Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие у старых самок макак резусов в зависимости от времени суток
Таким образом, у старых животных, как и у молодых, отсутствуют циркадианные различия в реакции коры надпочечников на введение аргинина-вазопрессина. Однако у большинства старых животных величины ответной реакции коры надпочечников на введение аргинина-вазопрессина через 120 и 240 мин после его введения в 15.00 были значительно ниже по сравнению с молодыми животными. Сходные возрастные различия были выявлены и в реакции аденогипофиза на введение аргинина-вазопрессина в 15.00 с менее выраженнойреакцией у старых животных.
Возможно, при старении имеет место снижение чувствительности гипофизарных кортикотрофов к аргинину-вазопрессину в это время суток. Это может быть, например; вызвано изменением функционального состояния рецепторов к вазопрессину, которые являются-, достаточно.» пластичными и легко, как было показано A. Hassan, D: Masorr (2005); подвергаются обратимой десенситизации? в, условиях короткой экспозиции вазопрессина с последующей десенситизацией АКТР-ответа. к стимуляции вазопрессином. Снижение концентрации рецепторов.у старых животных, в свою- очередь, может быть вызвано увеличением секреции- аргинина-вазопрессина ПВЯ в базальных условиях, что было; выявлено разными исследователями у старых крыс [Gizza G. et ali, 1994; Hatzinger M. et аГ.,. 2000; Keck M.E. et al., 2000]. Кроме того- установлено, что вазопрессин-продуцирующие нейроны ПВЯ у старых мужчин и женщию существенно» больше размером по сравнению с аналогичными нейронами.у лиц молодого возраста [Ishinina Т.А. and Swaab D.F., 1999]:
Не исключено, что продукция аргинина-вазопрессина ПВЯ у приматов подвергается суточным изменениям с более высоким уровнем в послеполуденное и вечернее время. В пользу этого предположения свидетельствуют данные о прямой нервно-проводниковой связи ПВЯ и СХЯ - главного пейсмекера всех циркадианных ритмов у млекопитающих, включая циркадианную физиологию ГГАС [Kalsbeek A. et al, 2002; 2006]. Кроме того, показано, что секреция вазопрессина, в СХЯ и ПВЯ у молодых здоровых субъектов подвергается хорошо выраженному циркадианному ритму с существенно более высоким уровнем в дневное время по сравнению с ночным временем суток [Liu R. et al., 2000]. В то же время у старых больных с болезнью Альцгеймера дневные и ночные уровни иРНК для: аргинина-вазопрессина были идентичны [Liu R!. et al., 2000]. Обсуждаемые данные в определенной мере согласуются с данными М.Е. Keck et al. (2000), которые выявили почти двукратное увеличение уровня аргинина-вазопрессина в базальных условиях в ЛВЯ1 гипоталамуса у старых грызунов по сравнению с молодыми грызунами. В» то же время, увеличение освобождения вазопрессина внутриТГОЯ, а также уровней АКТГ и кортикостерона в плазме крови в условиях стресса (интенсивное плавание) у старых животных было снижено.
Таким образом, результаты функциональных тестов с КРГ и аргинином-вазопрессином позволяют предположить, что возрастные изменения в циркадианных ритмах стресс-реактивности ГГАС могут быть обусловлены снижением вклада5 вазопрессина в і продукцию АКТГ в послеполуденное и вечернее время у старых обезьян.
Каков возможный механизм понижения при старении реактивности» аденогипофиза на вазопрессин и стрессовое воздействие? Доказано снижение пинеальной секреции мелатонина в вечернее время у человека, а также у обезьян [Кветная Т.В. и др., 2005; Гончарова Н.Д. и др., 2001,2007; Ferrari et al., 2000; Cardinali et al., 2006]. В то же время, все наиболее яркие нарушения со стороны ГГАС и вазопрессинергической системы выявлялись к вечеру (через 120 и 240 мин после начала вмешательств в 15.00), когда начинается физиологический подъем уровня мелатонина в крови. В этой связи представлялось интересным исследовать возможное участие пинеальной железы в механизме возрастных нарушений циркадианного ритма стресс-реактивности ГГАС. В таком случае введение эпиталона -стимулятора эндогенной секреции мелатонина у человека и обезьян, могло бы привести к восстановлению как уровня мелатонина в плазме крови, так и стресс-реактивности ГГАС в это время суток у старых обезьян.
Особенности реакции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы на введение аргинин-вазопрессина в зависимости от времени суток у макак резусов разного возраста
С целью решения поставленных задач, проведено исследование, направленное на изучение реакции ГГАС на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие в зависимости от времени суток, а также характера и механизма ее изменений в процессе старения. Были разработаны научные подходы для коррекции возрастных нарушений циркадного ритма стресс-реакции ГГАС и повышения устойчивости организма к стрессу в эксперименте на лабораторных приматах. В процессе исследования была изучена реакция ГГАС на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие в зависимости от времени суток у молодых и старых животных. Была определена роль гипоталамо-гипофизарного и гипофизарно-надпочечникового звеньев ГГАС, а так же пинеальной железы в механизме возрастных нарушений реакции ГГАС на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие.
Кроме вышеперечисленного, была изучена перспективность применения тетрапептида эпиталона, разработанного в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии РАМН, для восстановления возрастных нарушений в стресс-реактивности ГГАС.
В результате проведенных исследований было выявлено, что в ответ на острое психоэмоциональное стрессовое воздействие молодые самки макак резусов демонстрируют хорошо выраженный циркадианный ритм стресс-реактивности коры надпочечников с более высоким уровнем ответа на стрессовое воздействие в 15.00 ч, по сравнению с аналогичным воздействием в утренние часы (9.00 ч). При старении циркадианный ритм стресс-реактивности ГГАС сглаживался. Подъем уровней АКТГ и кортизола в ответ на стрессовое воздействие в 15.00 ч снижался. В то же время была выявлена тенденция к большему подъему уровней АКТГ и кортизола у старых животных в ответ на стресс в утренние часы. Полученные данные хорошо согласуются с данными литературы, что чувствительность ГГАС к стимулам зависит от времени суток и выше в вечернее время. Однако сглаживание циркадианных ритмов стресс-реактивности ГГАС у старых животных выявлено впервые.
Для того чтобы понять механизм этого феномена нами были проведены дополнительные эксперименты. Мы исходили из того, что в ответ на стрессовое воздействие повышается сначала уровень АКТГ в крови и лишь позднее - кортизола. Иными словами, циркадианные изменения уровней кортизола в крови в ответ на иммобилизацию животных зависит от циркадианного ритма секреции АКТГ. Исчезновение либо искажение при старении циркадианного ритма кортизола сопровождалось сходными, но более выраженными изменениями в циркадианном ритме уровня АКТГ в крови. Все это указывало на то, что как существование циркадианного ритма стресс-реактивности кортизола, так и его повреждение при старении, в первую очередь являлось следствием нарушения временного порядка в секреции АКТГ в ответ на острое стрессовое воздействие.
Для того чтобы выявить причины возрастных нарушений в циркадианных ритмах стресс-реактивности АКТГ нами были проведены функциональные тесты с КРГ и аргинином-вазопрессином с учетом времени суток: в 9.00 и в 15.00. Мы исходили из того, что в ответ на острое психоэмоциональное стрессов е воздействие в первую очередь происходит резкая активация секреции КРГ мелкоклеточными нейронами ПВЯ гипоталамуса - основного прямого стимулятора секреции АКТГ кортикотрофами гипофиза. Однако, кроме КРГ в ответ на стрессовое воздействие увеличивается и секреция аргинина-вазопрессина соответствующими нейронами ПВЯ гипоталамуса. Аргинин-вазопрессин, как уже указывалось в главе 1, участвует в регуляции взаимодействия КРГ с кортикотрофами аденогипофиза. Тесты с КРГ позволили выявить, что реакция гипофизарно-адреналового звена ГГАС на КРГ у молодых животных подвергается хорошо выраженной циркадианнои периодичности с более высокой реактивностью в послеполуденное и вечернее время, по сравнению с утренними часами. В тоже время, у молодых животных не выявлялось аналогичных циркадианных ритмов в реакции гипофизарно-адреналового звена ГГАС на введение аргинина-вазопрессина.
При» старении реакция гипофизарно-адреналового звена ГГАС на введение КРГ не изменялась. В тоже время, в ответ на введение аргинина-вазопрессина в 15.00 ч уровни АКТГ и кортизола в плазме периферической кровш были значительно ниже по сравнению с молодыми животными. Исходя из этих данных, можно было предположить, что- возрастные изменения в циркадианных ритмах стресс-реактивности ГГАЄ определяются, снижением вклада вазопрессина в стимуляцию секреции АКТГ в послеполуденное и вечернее время у старых животных. Это в частности, может быть обусловлено изменениями функционального-состояния рецепторові вазопрессину.
Поскольку возрастные изменения в величинах подъема концентрации кортизола в периферической крови как в. ответ на сотрое стрессовое воздействие, так и на инъекцию аргинина-вазопрессина, наблюдались главным образом в сумеречное время (т.е. в 17.00 и 19.00), мы предположили, что процесс взаимодействия аргинина-вазопрессина с гипофизом может зависеть от концентрации мелатонина в крови. В частности, литературные данные указывали на наличие специфических рецепторов к мелатонину на кортикотрофах гипофиза. Поскольку у старых животных уровни мелатонина в вечернее время СНИЖЄРІЬІ по сравнению с молодыми животными, то, возможно, дефицит мелатонина препятствует стимулирующему эффекту аргинина-вазопрессина на секрецию- АКТГ кортикотрофами. Чтобы проверить эту гипотезу, мы провели эксперимент с введением животным обоего возраста эпиталона - эндогенного стимулятора синтеза и секреции мелатонина. Как показали наши исследования; введение эпиталона сопровождалось восстановлением циркадианного ритма стресс-реактивности коры надпочечников у старых животных, а! также восстановление величины подъема уровня кортизола в ответ на стрессовое воздействие в 15.00 ч. В тоже время, введение эпиталона не оказывало влияния на циркадианные ритмы стресс-реактивности ГГАС у молодых контрольных животных. Эти данные, с одной стороны, позволяют предположить участие мелатонина в регуляции циркадианного ритма стресс - реактивности ГГАС, а с другой стороны - указывают на возможность использования этого препарата для коррекции возрастных нарушений стресс-реактивности ГГАС.
Возрастные нарушения циркадианных ритмов стресс-реактивности ГГАС, по-видимому, могут играть патогенетическую роль в развитии возрастных нарушений функции различных глюкокортикоидкомпетентных тканей и органов в ответ на острое стрессовое воздействие. В частности, исследованиями нашей лаборатории была доказана определяющая роль возрастных нарушений в стресс-реактивности коры надпочечников в механизме возрастных нарушений надежности антиоксидантной ферментной защиты эритроцитов и транспорта кислорода к тканям в условиях острого стресса. В этой связи можно полагать, что использование эпиталона перспективно не только для коррекции возрастных нарушений стресс-реактивности ГГАС, но и для профилактики и лечения возрастных психосоматических заболеваний в этиопатогенезе которых важная роль отводится нарушению функции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы.
![Патоморфологические и метаболические особенности изменений гепатобилиарной системы при язве желудка и хроническом воздействии пестицидов [Электронный ресурс]](/i/i/4442/206538.png "Патоморфологические и метаболические особенности изменений гепатобилиарной системы при язве желудка и хроническом воздействии пестицидов [Электронный ресурс] Шахназаров Махач Абдурашидович")
![Состояние нервной системы при воздействии повышенного давления водной и газовой среды [Электронный ресурс]](/i/i/4291/189310.png "Состояние нервной системы при воздействии повышенного давления водной и газовой среды [Электронный ресурс] Ушаков Сергей Сергеевич")