DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1237.2019.3.188834

Нейроендокринна реакція дрібноклітинних нейронів паравентрикулярного ядра гіпоталамуса при переривчастій дії гіпобаричної гіпоксії

V. O. Shamenko, Ye. V. Kadzharian, A. V. Abramov

Анотація


 

Нейроендокринна система посідає важливе місце в системних механізмах відповіді організму на стрес. Паравентрикулярні ядра гіпоталамуса (PVH) визначають реактивність гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикальної осі у відповідь на дію стресора будь-якої природи та забезпечують розвиток адаптаційних реакцій і формування резистентності організму до стресу.

Мета роботи – вивчити особливості функціонального стану пептидергічних нейронів медіального дрібноклітинного суб’ядра паравентрикулярного ядра гіпоталамуса (PVHmp) при багатоденній дії переривчастої гіпобаричної гіпоксії та в постгіпоксичний період.

Матеріали та методи. Дослідження здійснили на 24 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 кортикотропін-рилізинг гормона (CRH), [Arg8]-вазопресина (AVP), β-ендорфіну, білків cFos та HIF-1α досліджували методами кількісної імунофлуоресценції в серійних фронтальних зрізах гіпоталамуса.

Результати. Переривчаста гіпобарична гіпоксія стимулювала помірну гіпертрофію нейронів PVHmp і підвищувала концентрацію РНК у цитоплазмі на 37 %. Індикатором реакції нейронів PVHmp на гіпоксію було зростання в них концентрації білка HIF-1α у 2,5 раза. Гіпоксичні впливи підвищували концентрацію білка cFos у PVHmp на 37 %, збільшували площу імунореактивності до AVP у 2,5 раза, до CRH і β-ендоорфіну – втричі. Встановили посилення синтезу нейропептидів у відповідь на гіпоксію, що призводило до збільшення концентрації AVP у PVHmp у 6,6 раза, β-ендорфіну в 7 разів, CRH у 8,5 раза. У постгіпоксичний період зберігалися на високому рівні показники імунореактивності до білка HIF-1α і його концентрація в PVHmp. Встановили високі показники імунореактивності до CRH і β-ендорфіну в PVHmp, а також високу концентрацію цих нейропептидів у нейронах на тлі пригнічення синтезу AVP. Можливо, високі показники нейросекреторної активності PVHmp у постгіпоксичний період можуть свідчити про формування нейроендокринних механізмів адаптації гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикальної осі до тривалої дії гіпоксії.

Висновки. Переривчаста гіпобарична гіпоксія стимулює нейросекреторну активність нейронів PVHmp, збільшує синтез і секрецію гормонів CRH і AVP, що активують гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикальну вісь. Синтез білків-індикаторів секреторної відповіді пептидергічних нейронів (білка cFos) і клітинної реакції на гіпоксію (білка HIF-1α) також наростає. Високі показники нейросекреторної активності PVHmp у постгіпоксичний період зберігаються і свідчать про формування нейроендокринних механізмів адаптації гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикальної осі до тривалої дії гіпоксії.

 


Ключові слова


гіпоталамус; нейрогормони; переривчаста гіпобарична гіпоксія; адаптаці

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


McEwen, B. S. (2009). The brain is the central organ of stress and adaptation. Neuroimage, 47(3), 911-913. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2009.05.071

McEwen, B. S., Bowles, N. P., Gray, J. D., Hill, M. N., Hunter, R. G., Karatsoreos, I. N., & Nasca, C. (2015). Mechanisms of stress in the brain. Nature Neuroscience, 18(10), 1353-1363. https://doi.org/10.1038/nn.4086

Meerson, F. Z. (1981). Adaptatsiya, stress i profilaktika [Adaptation, stress and prevention]. Moscow: Nauka [in Russian].

McEwen, B. S. (2007). Physiology and neurobiology of stress and adaptation: Central role of the brain. Physiological Reviews, 87(3), 873-904. https://doi.org/10.1152/physrev.00041.2006

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. https://doi.org/10.1159/000328226

Swanson, L. W., & Sawchenko, P. E. (1983). Hypothalamic integration - organization of the paraventricular and supraoptic nuclei. Annual Review of Neuroscience, 6, 269-324. https://doi.org/10.1146/annurev.ne.06.030183.001413

Reznikov, A. G. (2007). Endokrinologicheskie aspekty stressa [Endocrinological Aspects of Stress]. Mezhdunarodnyi endokrinologicheskii zhurnal, (4), 20-24. [in Russian].

Busnardo, C., Tavares, R. F., Resstel, L. B. M., Elias, L. L. K., & Correa, F. M. A. (2010). Paraventricular nucleus modulates autonomic and neuroendocrine responses to acute restraint stress in rats. Autonomic Neuroscience-Basic & Clinical, 158(1-2), 51-57. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2010.06.003

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

Sivukhina, E. V., & Jirikowski, G. F. (2016). Magnocellular hypothalamic system and its interaction with the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Steroids, 111, 21-28. https://doi.org/10.1016/j.steroids.2016.01.008

Kovalitskaya, Y. A., & Navolotskaya, E. V. (2011). Nonopioid effect of beta-endorphin. Biochemistry-Moscow, 76(4), 379-393. https://doi.org/10.1134/s0006297911040018

Berezovskiy, V. A. (2012). Tsvetok Gil'gamesha. Prirodnaya i instrumental'naya oroterapiya : (ocherki o gorakh i ikh vliyanii na organizm cheloveka) [Flower of Gilgamesh. Natural and instrumental orotherapy (essays of the mountains and their effects on the human body)]. Donetsk: Publisher Zaslavsky A.Yu. [in Russian].

Karash, Yu. M., Strelkov, R. B., & Chizhov F. Ya. (1988). Normobaricheskaya gipoksiya v lechenii, profilaktike i reabilitatsii [Intermittent Normobaric Hypoxia for Treatment, Prevention, and Rehabilitation Purposes]. Moscow: Izdatelstvo Meditsina. [in Russian].

Xi, L, & Serebrovskaya, T. V. (2009). Intermittent hypoxia: from molecular mechanisms to clinical applications, 1st ed. New York: Nova Science Publishers, Inc.

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. American Journal of Physiology-Regulatory Integrative and Comparative Physiology, 312(6), R982-R995. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00543.2016

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]. Fiziologicheskii zhurnal im. I. M. Sechenova, 79(9), 34-42. [in Russian].

Abramov, A. V. (1998) Vliyanie interval'nykh gipoksicheskikh trenirovok na funktsional'noe sostoyanie peptidergicheskikh neironov paraventrikulyarnogo yadra gipotalamusa i neironov 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]. Rossiiskii fiziologicheskii zhurnal im. I.M. Sechenova, 84(3), 173-181. [in Russian].

Basovich, S. N. (2013). Trends in the use of preconditioning to hypoxia for early prevention of future life diseases. Bioscience Trends, 7(1), 23-32. https://doi.org/10.5582/bst.2013.v7.1.23

Zhang, S. X. L., Wang, Y., & Gozal, D. (2012). Pathological Consequences of Intermittent Hypoxia in the Central Nervous System. Comprehensive Physiology, 2(3), 1767-1777. https://doi.org/10.1002/cphy.c100060

Myers, D. A., & Ducsay, C. A. (2014). Altitude, Attitude and Adaptation. Advances in Fetal and Neonatal Physiology, 814, 147-157. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-1031-1_13

Peters, A., McEwen, B. S., & Friston, K. (2017). Uncertainty and stress: Why it causes diseases and how it is mastered by the brain. Progress in Neurobiology, 156, 164-188. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2017.05.004

Gray, J. M., Wilson, C. D., Lee, T. T. Y., Pittman, Q. J., Deussingh, J. M., Hillard, C. J., . . . Hill, M. N. (2016). Sustained glucocorticoid exposure recruits cortico-limbic CRH signaling to modulate endocannabinoid function. Psychoneuroendocrinology, 66, 151-158. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2016.01.004

Du, J., Wang, Y., Hunter, R., Wei, Y. L., Blumenthal, R., Falke, C., . . . Manji, H. K. (2009). Dynamic regulation of mitochondrial function by glucocorticoids. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(9), 3543-3548. https://doi.org/10.1073/pnas.0812671106

Chen, Y., Fenoglio, K. A., Dube, C. M., Grigoriadis, D. E., & Baram, T. Z. (2006). Cellular and molecular mechanisms of hippocampal activation by acute stress are age-dependent. Molecular Psychiatry, 11(11), 992-1002. https://doi.org/10.1038/sj.mp.4001863




ПАТОЛОГІЯ   Лицензия Creative Commons
Запорізький державний медичний університет