Порівняльна характеристика реакції вазопресинергічних нейронів супраоптичного та паравентрікулярного ядер гіпоталамуса при переривчастій дії гіпоксичної гіпоксії

Автор(и)

  • A. V. Abramov Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine,
  • V. O. Shamenko Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine,
  • Yu. M. Kolesnyk Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine,

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2018.3.151862

Ключові слова:

[Arg8]-вазопресин, білок cFos, фактор, що індукується гіпоксією, гіпоталамус, гіпоксична гіпоксія

Анотація

Bазопресинергічна система гіпоталамуса посідає чільне місце в нейроендокринних механізмах підтримки гомеостазу,
контролю вегетативних реакцій і процесах адаптації організму до дії гострих і хронічних стресорів. Основна частина великоклітинних вазопресин-синтезуючих нейронів локалізується в супраоптичному ядрі (SON) і в латеральній частині заднього великоклітинного суб’ядра паравентрикулярного ядра гіпоталамуса (PVNpml).
Мета роботи – вивчити особливості функціонального стану вазопресинергічних нейронів великоклітинних ядер гіпоталамуса при багатоденній дії переривчастої гіпоксичної гіпоксії та в постгіпоксичний період.
Матеріали та методи. Дослідження виконали на 30 самцях щурів лінії Wistar. Переривчасту гіпоксію моделювали щоденним 6-годинним перебуванням щурів на висоті 6000 м (pO2 = 9,8 %) протягом 15 днів, постгіпоксичний період тривав 10 днів. Розподіл [Arg8]-вазопресину (AVP), білків cFos, HIF-1α та HIF-3α досліджували методами кількісної
імунофлуоресценції в серійних фронтальних зрізах гіпоталамуса.
Результати. Дія гіпоксичної гіпоксії призводила до дегенеративних змін у нейронах SON, гальмування на 40 % синтезу AVP у SON, зниженню на 56 % вмісту білка cFos і відсутності реакції нейроцитів на гіпоксію з боку білків сімейства HIF. У нейронах PVNpml переривчаста гіпоксія стимулювала підвищення вмісту AVP у 6 разів і збільшення на 80 %
білка cFos. Реакція нейронів PVNpml на гіпоксію супроводжувалася підвищенням вмісту білків сімейства HIF утричі.
У постгіпоксичний період у нейронах SON вміст AVP частково відновлювався, але зберігалася депресія синтезу білка секреторної активності cFos. У нейронах PVNpml у постгіпоксичний період вміст AVP і білків сімейства HIF істотно знижувався, але залишався вищим, ніж у групі контролю. Показники синтезу білка секреторної активності cFos суттєво не змінювалися порівняно з гіпоксичним періодом. Ці дані вказують на збереження високого рівня функціональної активності великоклітинних вазопресинергічних нейронів паравентрикулярного ядра гіпоталамуса протягом 10-денного
постгіпоксичного періоду.
Висновки. Переривчаста гіпоксія стимулює функціональну активність великоклітинних нейронів PVNpml, що проявляється посиленням синтезу вазопресину, білків cFos, HIF-1α і HIF-3α. У постгіпоксичний період у PVNpml спостерігають незначне зменшення синтезу вазопресину, білків HIF-1α і HIF-3α без зменшення вмісту білка cFos. Переривчаста гіпоксія гальмує функціональну активність нейронів SON, що частково відновлюється в постгіпоксичний період.

Посилання

Bankir, L., Bichet, D. G., & Morgenthaler, N. G. (2017) Vasopressin: physiology, assessment and osmosensation. J Intern Med., 282(4), 284–97. doi: 10.1111/joim.12645.

Shell, B., Faulk, K., & Cunningham, J. T. (2016) Neural control of blood pressure in chronic intermittent hypoxia. Curr Hypertens Rep., 18(3), 19. doi: 10.1007/s11906-016-0627-8.

Szczepanska-Sadowska, E., Czarzasta, K., & Cudnoch-Jedrzejewska, A. (2018) Dysregulation of the renin-angiotensin system and the vasopressinergic system interactions in cardiovascular disorders. Current Hypertension Reports., 20(3), 19. doi: 10.1007/s11906-018-0823-9.

McEwen, B. S. (2007) Physiology and neurobiology of stress and adaptation: central role of the brain. Physiol Rev., 87(3), 873–904. doi: 10.1152/physrev.00041.2006.

Nicolaides, N. C., Kyratzi, E., Lamprokostopoulou, A., Chrousos, G. P., & Charmandari, E. (2015) Stress, the stress system and the role of glucocorticoids. Neuroimmunomodulation, 22(1–2), 6–19. doi: 10.1159/000362736.

Volpi, S., Rabadan-Diehl, C., & Aguilera, G. (2004) Vasopressinergic regulation of the hypothalamic pituitary adrenal axis and stress adaptation. Stress., 7(2), 75–83. doi: 10.1080/10253890410001733535.

Sivukhina, E. V., & Jirikowski, G. F. (2016) Magnocellular hypothalamic system and its interaction with the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Steroids, 111, 21–8. doi: 10.1016/j.steroids.2016.01.008.

Silverman, A. J., & Zimmerman, E. A. (1983) Magnocellular neurosecretory system. Annu Rev Neurosci., 6, 357–80. doi: 10.1146/annurev.ne.06.030183.002041.

Swanson, L. W., & Sawchenko, P. E. (1983) Hypothalamic integration: organization of the paraventricular and supraoptic nuclei. Annu Rev Neurosci., 6, 269–324. doi: 10.1146/annurev.ne.06.030183.001413.

Ramirez, J-M., Folkow, L. P., & Blix, A. S. (2007) Hypoxia tolerance in mammals and birds: from the wilderness to the clinic. Annu Rev Physiol., 69, 113–43. doi: 10.1146/annurev.physiol.69.031905.163111.

Berezovskij, V. A. (2012) Prirodnaya i instrumental'naya oroterapiya [Natural and instrumental orotherapy]. Doneck: Zaslavskij A.Yu. [in Russian].

Karash, Yu. M., Strelkov, R. B., & Chizhov, F. Ya. (1988) Normobaricheskaya gipoksiya v lechenii, profilaktike i reabilitacii [Normobaric hypoxia in the treatment, prevention and rehabilitation]. Moscow : Medicina. [in Russian].

Coldren, K. M., Li, D. P., Kline, D. D., Hasser, E. M., & Heesch, C. M. (2017) Acute hypoxia activates neuroendocrine, but not presympathetic, neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus: differential role of nitric oxide. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol., 312(6), R982–95. doi: 10.1152/ajpregu.00543.2016.

Abramov, A. V. (1998) Vliyanie interval'nykh gipoksicheskikh trenirovok na funkcional'noye sostoyanie peptidergicheskikh nejronov paraventrikulyarnogo yadra gipotalamusa i nejronov stvola mozga krys [The effect of interval hypoxic training on the functional state of the peptidergic neurons of the paraventricular nucleus of the hypothalamus and rat brainstem neurons]. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 84(3), 173–81. [in Russian].

Kolesnik, Yu. M., Orestenko, Yu. N., & Abramov, A. V. (1993) Sostoyanie vazopressin-, oksitocin- i kortikoliberinsinteziruyushchikh struktur gipotalamusa u krys s sakharnym diabetom pri gipoksicheskikh vozdejstviyakh [The state of vasopressin-, oxytocin- and corticoliberin-synthesizing structures of the hypothalamus in diabetic rats with hypoxic effects]. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 79(9), 34–42. [in Russian].

Ramirez, G., Hammond, M., Agosti, S. J., Bittle, P. A., Dietz, J. R., & Colice, G. L. (1992) Effects of hypoxemia at sea level and high altitude on sodium excretion and hormonal levels. Aviat Space Environ Med., 63(10), 891–8.

Robach, P., Lafforgue, E., Olsen, N. V., De´chaux, M., Fouqueray, B., Westerterp-Plantenga, M., et al. (2002) Recovery of plasma volume after 1 week of exposure at 4,350 m. Pflugers Arch., 444(6), 821–8. doi: 10.1007/s00424-002-0894-x.

Rostrup, M. (1998) Catecholamines, hypoxia and high altitude. Acta Physiol Scand, 162(3), 389–399. doi: 10.1046/j.1365-201X.1998.00335.x.

Myers, D. A., & Ducsay, C. A. (2014) Altitude, attitude and adaptation. Advances in Experimental Medicine and Biology, 814, 147–57. doi: 10.1007/978-1-4939-1031-1_13.

Ostergaard, L., Rudiger, A., Wellmann, S., Gammella, E., BeckSchimmer, B., Struck, J., et al. (2014) Argininevasopressin marker copeptin is a sensitive plasma surrogate of hypoxic exposure. Hypoxia., 2, 143–51. doi: 10.2147/HP.S57894.

Summanen, M., Bäck, S., Voipio, J., & Kaila, K. (2018) Surge of peripheral arginine vasopressin in a rat model of birth asphyxia. Front Cell Neurosci., 12, 2. doi: 10.3389/fncel.2018.00002.

Pirs, E. (1962) Gistokhimiya [Histochemistry]. Moscow : Izd-vo in. lit. [in Russian].

Gajdyshev, I. P. (2004) Reshenie nauchnykh i inzhenernykh zadach sredstvami Excel, VBA i C/C++ [Solving scientific and engineering problems with Excel, VBA and C / C ++]. SPb. : BKHV–Peterburg. [in Russian].

Bonfiglio, J. J., Inda, C., Refojo, D., Holsboer, F., Arzt, E., & Silberstein, S. (2011) The corticotropin-releasing hormone network and the hypothalamic-pituitary-adrenal axis: molecular and cellular mechanisms involved. Neuroendocrinology, 94(1), 12–20. doi: 10.1159/000328226.

Keller-Wood, M. (2015) Hypothalamic-pituitary-adrenal axis–feedback control. Compr Physiol., 5(3), 1161–82. doi: 10.1002/cphy.c140065.

Myers, B., McKlveen, J. M., & Herman, J. P. (2014) Glucocorticoid actions on synapses, circuits, and behavior: Implications for the energetics of stress. Frontiers in Neuroendocrinolog, 35(2), 180–96. doi: 10.1016/j.yfrne.2013.12.003.

Sivukhina, E. V., & Jirikowski, G. F. (2014) Adrenal steroids in the brain: Role of the intrinsic expression of corticosteroid-binding globulin (CBG) in the stress response. Steroids., 81, 70–3. doi: 10.1016/j.steroids.2013.11.001.

Han, F., Ozawa, H., Matsuda, K., Nishi, M., & Kawata, M. (2005) Colocalization of mineralocorticoid receptor and glucocorticoid receptor in the hippocampus and hypothalamus. Neuroscience Research., 51(4), 371–81. doi: 10.1016/j.neures.2004.12.013.

Aguilera, G., & Rabadan-Diehl, C. (2000) Vasopressinergic regulation of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis: implications for stress adaptation. Regulatory Peptides., 96(1–2), 23–9. doi: 10.1016/S0167-0115(00)00196-8.

Rotondo, F., Butz, H., Syro, L., Yousef, G., Di Ieva, A. D., Restrepo, L. M., et al. (2016) Arginine vasopressin (AVP): a review of its historical perspectives, current research and multifunctional role in the hypothalamo-hypophysial system. Pituitary., 19(4), 345–55. doi: 10.1007/s11102-015-0703-0.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження