Автореферат и диссертация по медицине (14.01.14) на тему:Механизмы гормон-медиаторного импринтинга нейроэндокринной регуляции репродукции и стресс-реактивности

,

;дА Інститут еіщокрнпології та обміну речовин їм. В. П. Комісаренка АМН України

НОСЕНКО Надія Дмитрівна

УДК 612.822.43/.45.015.38: 612.6:616-003.96

МЕХАНІЗМИ ГОРМОН-МЕДІАТОРНОГО ІМПРИНТИНГУ НЕЙРОЕНДОКРИННОЇ РЕГУЛЯЦІЇ РЕПРОДУКЦІЇ ТА СТРЕС-РЕАКТИВНОСТІ

14.01.14 - ендокринологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка АМН України

Науковий консультант

Доктор медичних наук, професор, член-кореспондент НАН та АМН України, заслужений діяч науки і техніки України Резніков Олександр Григорович, Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка АМН України, завідувач відділу ендокринології репродукції та адаптації

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук Мікоша Олексій Степанович, Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка АМН України, завідувач лабораторії гормональної регуляції обміну речовин

доктор біологічних наук, професор Лиманський Юрій Петрович, Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, завідувач відділу фізіології стовбура мозку

доктор медичних наук Хомінська Зінаїда Борисівна, Інститут педіатрії, акушерства та гінекології АМН України, завідуюча лабораторією ендокринології

Провідна установа

Український науково-дослідний інститут фармакотерапії ендокринних захворювань МОЗ України, м. Харків, лабораторія репродуктивної ендокринології

Захист відбудеться “ т ” У 1999 р. о 7 * годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради ‘Д-26.558.01 з ендокринології в Інституті ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка АМН України (254114, Київ -114, вул. Вишгородська, 69)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка АМН України (254114, Київ -114, вул. Вишгородська, 69)

Автореферат розісланий “ ^ ^ ^999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор біологічних наук

Л.М.Калинська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Аномалії індивідуального розвитку організму і його окремих фізіологічних систем, у тому числі репродуктивної та адаптаційної, можуть виникати внаслідок патогенного впливу гормонального та нейротрансмітгерного дисбалансу, стресу та інших чинників, що впливають на організм, який розвивається, тобто внутрішньоутробно або невдовзі після народження [G. Domer et al., 1976, 1983; В.Н. Бабичев, 1981; В. Jarzab et al., 1990; E.B. Науменко и др., 1990: В.Г. Шаляпина и др., 1995; А.Г. Резников, 1994, 1998]. Це призводить до формування патологічної реактивності, порушення статевої поведінки та безпліддя. Однак імпринтингові механізми індивідуального розвитку організму та їх роль у виникненні функціональних розладів репродуктивної функції та адаптаційних процесів внаслідок стресу та гормонального дисбалансу в перинатальний період онтогенезу, залишаються нез’ясованими.

Останніми роками все очевиднішим стає те, що в систему організаційного впливу статевих стероїдів на нервові структури, що розвиваються, залучаються нейромедіатори. Первинні порушення нейро-медіаторних систем головного мозку здатні модифікувати вплив статевих стероїдів і спричинити стійкі розлади нейроендокринної регуляції гонадотропної секреції і статевої поведінки [P. Sickmoller et al., 1985; C. Wilson et al., 1986; А.Г. Резников, В.Н. Демченко, 1987; В. Jarzab et al., 1990;]. Є повідомлення про наявність медіаторних зрушень, котрі виникають як віддалені наслідки гормональних впливів на мозок, що розвивається [Н.Д. Носенко и др., 1976; Л.И. Серова, В.Ч. Пак, 1986; H.H. Дыгало, Е.В. Науменко, 1988]. Разом із тим, роль нейромедіаторних систем у ранньому гормональному імпринтингу досліджена вкрай недостатньо. Серед медіаторних зрушень, причетних до гормон-медіаторного імпринтингу, переважають зміни катехоламінергічної системи. Проте залишається дискусійним питання про роль катехоламінів (КА) у механізмі реалізації гормональних впливів на мозок, що розвивається. До кінця не з’ясовано, чи опосередковують КА вплив статевих стероїдів, чи діють разом із гормонами. Існує припущення, що статева диференціація нейроендокринних механізмів регуляції репродуктивної функції спрямована на формування певного секс-специфічного типу моноамінергічної регуляції головного мозку. У той же час, механізми формування статевих відмінностей у нейромедіаторних системах мозку та їх структурна локалізація залишаються невивченими.

Фундаментальну основу статевої диференціації мозку (СДМ) становить метаболічна трансформація статевих гормонів у нейроендокринних струкіурах, яка здійснюється за допомогою ароматазного ферментного комплексу. Однак питання про роль естрогенних метаболітів у механізмах гормон-медіаторної взаємодії в період СДМ залишається майже недослідженим. Залишається нез’ясованою роль естрогенних метаболітів,

зокрема катехолестрогенів (КЕ), і КА як індукторів дозрівання нейроендокринної системи регуляції репродуктивної функції.

У багатьох випадках порушення СДМ можуть виникати внаслідок стресу або гормонального дисбалансу в період пренатального онтогенезу. Віддаленими ефектами пренатального стресу у людини та тварин є демаскулінізація та/або фемінізація статевої поведінки у самців [I. Ward, 1972; 1984; F. Gotz, G. Domer, 1980] і ослаблення фертильності у самок [L. Herrenkohl, 1978]. У розвитку цих феноменів важливу роль відіграють індуковані стресом зміни КА, статевих і глюкокортикоїдних гормонів матері і плода [I. Ward, J. Weisz, 1980; W. Rohde et al., 1983, 1984; R. Salisburg et al., 1984]. Разом із тим, не вивчене питання про вплив пренатального стресу та раннього гормонального дисбалансу на формування статевого диморфізму моноамінергічної системи в дискретних структурах мозку, які причетні до регуляції репродукції та гормональних процесів адаптації, в період раннього постнатального онтогенезу.

Формування адаптаційних механізмів також значною мірою залежить від тих впливів, що їх зазнає організм у період внутрішньоутробного розвитку. Є низка повідомлень про індуковані пренатальним стресом порушення перебігу загального адаптаційного синдрому, який супроводжується змінами реактивності гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової системи (ГГНС) [Е.В. Науменко, H.H. Дыгало, 1979; Е. Naumenko, L. Maslova, 1985; Е.В. Науменко и др., 1990; М. Weinstock et al., 1992; L. Takahashi et al., 1992]. Але згаданій проблемі не надано належної уваги з точки зору формування статевих і вікових особливостей стрес-реакгавності ГГНС у нащадків.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в Інституті ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України в рамках науково-дослідних програм МОЗ та АМН України (№№ держреєстрації 834в, 82в, СН.09.02.0002.85, 155, 182, 278), а також науково-дослідної програми, підтриманої ВООЗ та грантами Міжнародного наукового фонду Дж. Сороса (гранти UAP000, UAP200)

Мета роботи - вивчення імпринтингових механізмів нейроендокринної регуляції репродуктивної функції та стрес-реактивності в нормі та її модифікацій внаслідок стресових та гормональних впливів на плід і організм новонародженого.

Основні завдання дослідження:

1. Вивчити роль функціонального метаболізму тестостерону (ароматизації та гідроксилювання) у розвитку андрогенозалежної патології репродуктивної системи.

2. Проаналізувати роль функціональної взаємодії естрогенних метаболітів та катехоламінів як індукторів дозрівання нейроендокринної системи регуляції репродукції.

3. Дослідити процес формування статевого диморфізму моноамінергічної системи мозку в нормі та за умов порушення статевої диференціації мозку

з

внаслідок стресу і гормонального дисбалансу в пре- та постнатальному періоді життя.

4. Вивчити віддалені наслідки впливу пренатального стресу па нейроендокринну регуляцію репродуктивної функції та стрес-реактивності гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової системи.

Наукова новизна результатів дослідження. У дисертаційній роботі вперше теоретично та експериментально обгрунтовано нейрохімічну концепцію гормон-медіаторного імпринпшгу нейроендокринної регуляції репродукції та адаптації. Доведено, що процеси імпринтингу у мозку відбуваються шляхом взаємодії катехоламінів, стероїдних гормонів та їх активних метаболітів (зокрема, катехолестрогенів), що утворюються безпосередньо в тканинах центральної нервової системи (преоптичній ділянці, медіобазальному гіпоталамусі), за механізмом коіндукції.

Встановлено, що порушення імпринтингових механізмів внаслідок перинатальних стресорних та гормональних впливів призводить до розвитку функціональних розладів репродуктивної системи ( ановуляторна неплідність) та стрес-реактивності (синдром пренатального стресу).

Виявлені нові патогенетичні механізми нейроендокринної патології, зумовленої стресовими й гормональними чинниками в процесі розвитку плода та організму в період раннього онтогенезу. Доведено, що ранні постнатальні зміни моноамінергічної системи мозку, що виникають внаслідок пренатального стресу та перинатального гормонального дисбалансу, залучені до імпринтингових механізмів і детермінують віддалені зміни нейроендокринної регуляції репродукції та стрес-реактивності ГГНС. Морфологічним проявом функціональних порушень є зникнення статевих відмінностей щодо об’єму ядер нейрощггів у секс-диморфних ділянках мозку, зокрема в супрахіазматичному ядрі гіпоталамуса. Встановлено, що глюкокортикоїди є можливими гормональними чинниками, які опосередковують патогенний вплив стресу під час вагітності на розвиток нейроендокринної системи у нащадків.

Доведено, що катехоламіни гіпоталамуса є тією спільною ланкою в патогенезі порушень статевої диференціації мозку, які виникають як внаслідок стресорних впливів у період внутрішньоутробного розвитку організму, так і гормонального дисбалансу у новонароджених тварин.

Вперше вивчено онтогенетичний профіль (від статевозрілого віку до старості) змін стрес-реактивності ГТНС у нащадків обох статей, які зазнали впливу стресу у період внутрішньоутробного розвитку. Виявлено тривалий характер цих змін, які зберігаються навіть у старих тварин (синдром пренатального стресу). Доведено, що пренатальний стрес здатний модифікувати перебіг стрес-вік-синдрому, тобто певною мірою змінювати програму онтогенезу.

Встановлено, що вплив пренатального стресу на адаптивні реакції ГТНС у дорослих і старих тварин реалізується за рахунок механізмів, які залежать від статі. Виявлено, що під впливом пренатального стресу гормональна реакція

кори надниркових залоз у дорослих самок помірно посилюється, а у самців суттєво знижується. З’ясовано, що основною патогенетичною ланкою ослабленої стрес-реактивності ГТТІС у дорослих пренатально стресованих самців щурів є значне зменшення вивільнення норадреналіну в гіпоталамусі у відповідь на стресові стимули.

Виявлено, що під час старіння у пренатально стресованих самців щурів зберігається здатність катехоламінів гіпоталамуса реагувати на стресові стимули на тлі значної активізації функції кори надниркових залоз. Доведено, що під впливом пренатального стресу у старих самок знижуються адаптивні можливості катехоламінової системи гіпоталамуса, проте зберігається адренокортикальна реакція на стресові стимули, що свідчить про більш пізнє згасання адаптивних механізмів.

Практичне значення роботи. Теоретичні положення, які випливають із результатів проведеної роботи, сприяють розширенню та розвитку проблеми “Фізіологічні механізми дії гормонів” і, зокрема, такої її частини, як “Гормони та мозок”. Одержані результати розкривають важливе значення імпринтинго-вих механізмів розвитку нейроендокринної патології репродукції та стрес-реактивності, жа виникає внаслідок перинатально! модифікації програми індивідуального розвитку організму, і дають підставу запропонувати концептуальну модель гормон-медіаторного імпринтингу нейроендокринної системи. З позицій цієї концепції отримані дані дозволяють по-новому осмислити загальні закономірності патогенезу стрес-реактивності 1 і НС, ендокринного безпліддя, а також порушень статевої поведіїїки.

Результати досліджень демонструють потенційну небезпеку допологового стресу для репродуктивного здоров’я та адаптаційного потенціалу у нащадків і можуть служиш теоретичним обгрунтуванням для цілеспрямованого пошуку засобів і методів профілактики та корекції порушень нейроендокринної регуляції репродуктивної та адаптаційної систем. Отримані дані щодо віддалених наслідків впливу стресу, глюкокортикоїдних та статевих гормонів у періоди внутрішньоутробного та раннього постнатального розвитку організму на нейроендокринну систему можуть бути корисні широкому колу клініцистів: акушерам-гінекологам, педіатрам, сексопатологам та геронтологам.

Особистий внесок здобувача. Здобувач брав безпосередню участь у розробці програми досліджень та виконанні всіх експериментальних досліджень, результати яких викладені в дисертації. Морфологічне дослідження катехоламінергічних терміналей серединного узвишшя проведено за участю к.б.н. Л.Ф. Бурчинської, старшого наукового співробітника Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України; решта морфологічних досліджень

- за участю д.б.н. Т.І. Богданової, к.б.н. В.Г. Козирицького та наукового співробітника Л.І. Полякової на базі лабораторії морфології ендокринної системи та відділу ендокринології репродукції та адаптації Інституту ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на: Міжнародному симпозіумі, присвяченому проблемам нейроонтогенезу (Прага, 1985); III Всесоюзній конференції з проблем иейро-ендокринології (Харків, 1988); Міжнародній конференції з проблем нейро-ендокринології (Тюбинген, 1989); III Міжнародній конференції з проблем сексології (Берлін, 1990); 5-й конференції Європейського товариства нейро-ендокринологів (Будапешт, 1991); Всесоюзному симпозіумі “Нейробіологічні аспекти сучасної ендокринології” (Москва, 1991); IX Міжнародному конгресі з гормональних стероїдів (Далас, 1994); 3-му Міжнародному конгресі з нейро-ендокринології (Будапешт, 1994); ХІУ з’їзді Українського фізіологічного товариства ім. І.П. Павлова (Київ, 1994); ІУ Всеросійській конференції “Нейро-ендокринологія-95” (Санкт-Петербург, 1995); II Національному конгресі пато-фізіологів України (Київ, 1996); Міжнародному симпозіумі “Нейроендокринні аспекти репродукції” (Варшава, 1996); З’їзді Українського фізіологічного товариства (Донецьк, 1998). Дисертація пройшла апробацію на спільному засіданні апробаційної комісії з експериментальної ендокринології та профільних відділів і лабораторій Інституту ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України 4 червня 1999 р.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 46 наукових робіт, з яких 22 - статті у фахових наукових виданнях (6 - одноосібних і 16 у співавторстві) і 24 - публікації за матеріалами міжнародних і вітчизняних наукових з’їздів, симпозіумів, конференцій.

Об’єм і структура дисертації Дисертацію викладено на 293 сторінках друкованого тексту. Робота складається із вступу, огляду літератури, методичного розділу, п’яти розділів власних досліджень, обговорення результатів, висновків та списку літератури, який містить 570 джерел. Роботу ілюстровано 35 таблицями та 13 рисунками.

ЗМІСТ РОБОТИ Матеріали, методи та моделі досліджень

Тварини. Дослідження проведені на 3000 самцях і самках щурів лінії Вістар різного віку з датованим днем народження: новонароджених і раннього постнатального віку (1- 7, 8, 10 і 12 -денних), статевозрілих (3-6-місячних) і старих (20-22-місячних). День народження нащадків вважали за першу добу життя. Тварин утримували при кімнатній температурі та природньому фотоперіоді. Всі тварини знаходилися на звичайному раціоні віварію. Введення гормональних та інших препаратів, стресування, а також забій тварин здійснювали в один і той же час доби між 10 та 11 годинами ранку до приймання їжи. Експерименти ставили переважно у зимово-весняний період (лютий-квітень). Кожна дослідна група тварин вивчалася одночасно з

відповідною контрольною групою. Тварин забивали швидкою декапітацією згідно з умовами експериментів.

Гормональні препарати. Тестостерон-пропіонат (5% розчин для внутрішньом’язових ін’єкцій в ампулах), розчинений у кісточковій або сливовій олії, вводили самкам щурів під шкіру одноразово в дозі 50 мкг на тварину на першу або п’яту добу життя, або в дозі 250 мкг на третій день життя в об’ємі 40 мкл. Забій тварин проводили на 7, 8, 10 і 12-ту добу життя, а також у 3-4-місячному віці.

2-Гідроксиестрон (2-ОНЕі), 2-гідроксиестрадіол-17р (2-OHE2-17ß) (“Steraloids”, США), 4-гідроксиестрадіол-17ß (4-OHE2-17ß), а також 4-гідрокси-естрадіол-17а (4-ОНЕ2-17а) (останні два препарати люб’язно надані проф. R. Knuppen, Німеччина) розчиняли у пропіленгліколі з 0,01% аскорбінової кислоти і вводили самкам щурів під шкіру одноразово або багаторазово в дозі 5, 10 або 25 мкг на тварину в об’ємі 40-100 мкл на протязі раннього постнатального періоду розвитку. В окремих дослідах 5-денним самкам щурів проводили прямі інтрацеребральні ін’єкції 2-ОНЕ] і 2-OHE2-17ß в дозі 5 мкг на тварину в об’ємі 10 мкл за методом N. Hasegawa et al. (1991). Контрольні тварини аналогічним чином (системно або інтрадеребрально) отримували еквівалентну кількість розчинника досліджуваних препаратів. В залежності від потреб експерименту тварин декапітували через ЗО хв, 1, 2, 3, 4 та 24 год, а також через 2, 5 та 7 діб після останньої ін’єкції відповідного препарату. Решту тварин декапітували у 3-4-місячному віці.

Гідрокортизон ацетат (“Гедеон Рихтер”, Угорщина) у дозі 50 мг/кг маси тіла вводили самкам щурів під шкіру щоденно на протязі останнього тижня вагітності, тобто з 15-ої по 21-шу добу. Нащадків щурів обох статей декапітували на 10-ту добу після народження або у 3-4-місячному віці.

Фармакологічні препарати. Інгібітори ароматази тестостерону -андрост-4-єн-3,6,17-тріон (AT) у дозі 0,5 мг на тварину та андрост-1,4,6-трієн-3-17-діон (АТД) (“Steraloids”, США) у дозі 1 мг або ОД мг вводили самкам щурів поодинці або разом з ТП на протязі перших діб після народження. Забій тварин проводили на 7,8,10 та 12-у добу постнатального розвитку, а також у 3-місячному віці.

Інгібітор катехол-О-метилгрансферази трополон (“Sigma“, США) розчиняли в забуференому фізіологічному розчині (pH 6,5) і вводили самкам щурів у дозах 100, 300 або 600 мкг на тварину у різний термін раннього постнатального періоду життя поодинці або разом із ТП або 2-OHE2-17ß. Тварин декапітували через 3, 6 та 24 год після останньої ін’єкції препарату, а також на 10-у добу постнатального розвитку. В окремих дослідах тварин декапітували у 3-місячному віці.

Попередник катехоламінів L-ДОФА ( Ь-Р-(3,4-дигідроксифеніл)-аланін; “Koch-Light“, Англія) розчиняли у підкисленому 1н соляною кислотою фізіологічному розчині і вводили самкам щурів у дозі 1 мг на тварину з 4-ої

по 10-у доби або у дозі 0,2 мг на 5-у та 7-у добу життя. Контрольні тварини одержували розчинник препарату. Забій тварин проводили у 3-місячному віці.

6-Гідроксидофамін гідрохлорвд (6-ОН-ДА) (“Serva”, Німеччина) розчиняли у фізіологічному розчині з 0,1% аскорбінової кислоти і вводили самкам щурів у дозі 1 мг на тварину (100 мг/кг маси тіла) на протязі перших двох діб після народження. Тварин декапітували у 10-денному та 3-місячному віці.

Усі фармакологічні препарати вводили новонародженим тваринам під шкіру в об’ємі 40 мкл.

Пренатальний стрес. В основу експериментальної моделі пренатального стресу покладено таку, яка була запропонована I. Ward, J. Weisz (1984). Самок у стадії еструсу підсаджували до статевозрілих самців (по дві самки на самця). Висновок про настання вагітності робили на підставі виявлення сперматозоїдів у вагінальних мазках наступного ранку. Частина самок з 15-ої по 21-шу добу вагітності піддавалась щоденному стресуванню шляхом іммобілізації на спині протягом 1 год. Нестресовані вагітні самки складали контрольну групу.

Біохімічні методи. Вміст норадреналіну (НА) та дофаміну (ДА) визначали в структурах головного мозку (цілому гіпоталамусі, преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі) флуориметричігам методом р. Jacobowitz, J. Richardson, 1978]. Преоптігшу ділянку та медіобазальний гіпоталамус новонароджених щурів виділяли під стереомікроскопом за методом V. Luine et al. (1975) на холоду при + 4 0 С. Зразки досліджуваних ділянок мозку об’єднували від 3-4 щуренят відповідної статі. За стандарти використовували L-норадреналін бітартрат та солянокислий 3-гідрокситирамін (“Koch-Light”, Англія). Флюоресценцію вимірювали на спектрофлюориметрі “Хітачі MPF-2A” (Японія).

Обіг НА і ДА у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі новонароджених щурів досліджували за допомогою інгібітора тирозингідроксилази а-метил-пара-тирозину (MOT; “Sigma”, СІЛА), який вводили одноразово під шкіру у дозі 250 мкг вільної основи на 1 кг маси тіла за одну або дві години до декапітації тварин. Константу швидкості обігу, швидкість обігу та час обігу моноамінів розраховували за методом В. Brodie et al. (1966) на підставі визначення вмісту моноамінів до та після введення МПТ.

Вміст серотоніну (СТ) та 5-гідроксиіндолоцтової кислоти (5-ГІОК) у дискретних структурах мозку визначали методом високоефективної рідинної хроматографії під високим тиском із флюориметричним детектором [А. Krstulovic, C. Matzura, 1972]. Метаболічний обіг серотоніну розраховували по співвідношенню концентрацій його основного метаболіту 5-ГІОК та СТ ( 5-ПОК/СТ).

Активність катехол-О-метилтрансферази (КОМТ) у гіпоталамусі визначали у мікросомальній фракції за методом R. McCaman (1965) у модифікації W. Ladosky, Н. Schneider (1981). За субстрат використовували 3,4-дигідроксибензойну кислоту (одержана з 3,4-дигідроксибензойного альдегіду,

E. Merck, в лабораторії оргсинтезу). Донатором метальних груп був S-аденозил-метші-[І4С]-метионін (NEN Research Products, США). Після закінчення інкубації при +27 0 С метильовані продукти екстрагували етилацетатом і проводили радіометрію екстрактів на бета-спектрометрі “Beckman” (США). Вміст білку визначали методом О. Lowry et al. (1951).

Рівень кортикостерону (11-оксикортикостероїдів) у плазмі крові визначали флюориметричним методом [P. De Moor et al., 1960], вміст тестостерону (Т) і естрадіолу у плазмі крові - імуноферментним методом із використанням стандартних наборів Testosterone Kit і Estradiol Kit фірми “BioRad “(Італія).

Стрес-реактивність ГГНС у дорослих (3-5-місячних) та старих (20-22-місячішх) інтактних і пренатально стресованих самців і самок щурів досліджували за реакцією катехоламінів гіпоталамуса та кори надниркових залоз на дозований іммобілізаційний стрес. Щурів кожної вікової групи відповідної статі (інтактні та пренатально спресовані) було піддано іммобілізації на спині протягом ЗО або 60 хв. Тварин забивали швидкою декапітацією відразу після закінчення стресу або через 30 хв після закінчення одногодинного іммобілізаційного стресу. Контрольні групи складалися з інтактних та пренатально спресованих самців і самок щурів відповідного віку, які не зазнали гострого стресу.

Дослідження адаптаційних можливостей організму проводили за тестом втоми [И.М. Трахтенберг и др., 1987] у самців і самок щурів віком 3-5, 11 та 21 міс. Розвиток фізичної втоми організму оцінювали за часом (сек) утримання тварин на вертикальній жердині діаметром 2 см та довжиною 50 см.

Функціональний стан репродуктивної системи у самок щурів оцінювали за терміном статевого дозрівання із реєстрацією доби відкриття піхви та структурою і тривалістю естральних циклів шляхом щоденного мікроскопічного обстеження піхв’яних мазків протягом двох місяців з доби відкриття піхви, а також протягом перших двох тижнів кожного другого місяця у віддалені періоди життя (3, 4,6, 8,10,12,14,16,18,20 і 22- міс).

Морфологічні дослідження аденогіпофіза, кори надниркових залоз, а також катехоламінергічних терміналей серединного узвишшя проводили за допомогою електронної та світової мікроскопії. Для характеристики секс-диморфних ядер мозку (супрахіазматичних ядер та аркуатного ядра гіпоталамуса) використовували морфометричний аналіз об’єму ядер нейроцитів.

Статистичну обробку результатів досліджень проводили із використанням t-критерію Ст'юдента, непараметричного критерію U Вілкоксона - Манна - Уітні, а також методу альтернативного варіювання. Розрахунок середніх показників здійснювали за програмою для ЕОМ на мікрокалькуляторі “Электроника-МК-61“.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Роль функціонального метаболізму статевих гормонів у розвитку андрогенозалежної патології репродуктивної системи

Порушення нейроендокринної регуляції репродукції досліджували на класичній моделі неонатально андрогенізованих самок щурів, яку відтворювали за допомогою ін’єкцій екзогенного тестостерону пропіонату у критичний період СДМ. Відомо, що головним проявом цих порушень є розвиток ановуляторного синдрому, який характеризується відсутністю циклічної секреції гонадотропних гормонів. Однак механізми, які знаходяться у підгрунті перебудови гіпоталамічних центрів за чоловічим типом під час СДМ, залишаються нез’ясованими. При розв’язанні цієї проблеми основна увага була приділена аналізу функціональної взаємодії між статевими стероїдами та катехоламінами у гіпоталамусі неонатально андрогенізованих самок щурів.

Головною передумовою для цього напрямку досліджень було виявлення причинного зв’язку між підвищенням рівня НА у гіпоталамусі у критичний період СДМ та розвитком ановуляторної неплідності у неонатально андрогенізованих самок щурів [А. Ііегшкоу, N. ^Бепко, 1983]. Уявлення про роль КА у андрогенозалежній СДМ дістало свій подальший розвиток при вивченні статевих відмінностей КА гіпоталамуса у період раннього постнатального онтогенезу. Отримані дані свідчать про вищий рівень НА у гіпоталамусі самців, ніж у самок, на 10-ту добу після народження (контрольні самці: 3,39 ± 0,26 нмоль/г тканини; контрольні самки: 2,56 ± 0,16 нмоль/г

тканини, Р<0,05) (рис. 1). „ .

' ^ ' Норадреналін

Рпс. 1. Вміст норадреналіну в гіпоталамусі інтактних самців та самок щурів у період раннього постнатального життя.

Примітки. Відмінності статистично вірогідні *Р<0,05 (ІІ-тест) порів-. няно з інтактними самками (світлі стовпчики). По осі ординат - концентрація норадреналіну, нмоль/г тканини; по осі абсцис - доби життя.

Подібне збільшення вмісту НА у гіпоталамусі 10-денних самок було виявлено під впливом екзогенного ТП, який вводили у дозі 50 мкг на 5-у добу життя (неонатально андрогенізовані самки: 4,54 ± 0,38 нмоль/г тканини; контрольні самки: 3,34 ± 0,33 нмоль/г тканини, Р<0,05) (рис. 2).

Норпдреиалш

Рис. 2. Вміст норадреналіну в гіпоталамусі неонатально андрогені-зованих самок щурів (ТП) у період раннього постнатального життя.

Примітки. Відмінності статистично вірогідні *Р<0,05 (U-тест) порівняно з контрольними самками (світлі стовпчики). По осі ординат -концентрація норадреналіну, нмоль/г тканини; по осі абсцис-доби життя.

Результати досліджень дають підставу припустити, що формування статевого диморфізму гілоталамічного рівня НА у критичний період СДМ має скоріше гормональну, ніж генетичну обумовленість. Це також підтверджується даними, що свідчать про більший рівень НА у гіпоталамусі плодів людини чоловічої статі на 14-16-й тиждень вагітності (критичний період СДМ у людини) у період підйому рівня Т у крові порівняно із плодами жіночої статі [D. Gilmore, С. Wilson, 1983]. Отримані дані разом із результатами попередніх досліджень із використанням інгібітора синтезу КА - а-метил-п-тирозину [А. Reznikov et al., 1979; Н.Д. Носенко, 1981] довели, що індукований екзогенним ТП підйом рівня НА у гіпоталамусі новонароджених самок має пряме відношення до гормональної маскулінізації та/або дефемінізації мозку. Виходячи з цього, було зроблено висновок, що саме НА є моноаміном, який відповідає за СДМ за чоловічим типом.

Подальші зусилля були спрямовані на з’ясування причини цього феномену. Результати експериментів свідчать про певну роль функціонального метаболізму андрогенів, а саме, ароматизації Т та гідроксилювання його естрогенних метаболітів, у цих процесах. Для оцінки ролі естрогенних

n

метаболітів у дефемінізації мозку самок щурів під впливом Т були застосовані інгібітори ароматази Сі? -стероїдів.

За допомогою комбінованного введення новонародженим самкам щурів ТП разом із інгібіторами ароматази доведено причинний зв’язок цих процесів із дефемінізацією мозку самок. Залежно від співвідношення доз та тривалості дії препаратів ефекти иеонатальної андрогенізації послаблювались або посилювались, або залишались без змін. Значне гальмування дефемінізуючої дії ТП (50 мкг на п’яту добу життя) відзначалось після одноразового введення 1 мг АТД в дозі 1 мг або 0,5 мг AT. Кількість щурів з персистентним еструсом значно зменшувалась і становила 15,7 % у разі введення ТП + АТД і 17,6 % у разі введення ТП + AT проти 93,1 % у групі неонатально андрогенізованих тварин, які отримували лише ТП. Отримані результати відносно запобігання дефемінізації мозку неонатально андрогенізованих самок щурів у разі використання інгібіторів ароматази цілком узгоджуються з даними деяких авторів [P. Ruppert, L. Clemens, 1981; J. Booth, 1978; T. Iguchi et al., 1988]. Проте в іншому випадку, а саме після одноразового введення АТД в дозі 1 мг разом із ТП (250 мкг) на початку критичного періоду СДМ, а саме на третю добу життя, кількість неплідних щурів не тільки не зменшувалась, а навіть підвищувалась більше, як у 2 рази порівняно з тваринами, які отримували лише один ТП. Це вказує на те, що в останньому випадку пригнічення ароматизації було недостатньо тривалим і інгібітор виявив андрогенну активність, яка найбільш ймовірно пов’язана з його належністю до С19-стероїдів. Можливо, що саме цією обставиною можна пояснити суперечний характер даних літератури відносно цього питання [S. Hayashi, 1979].

Встановлено, що протекторна дія інгібіторів ароматази відносно розвитку ановуляторної неплідності у неонатально андрогенізованих самок щурів обумовлена їх здатністю блокувати індуковане ТП зростання концентрації НА та ДА у гіпоталамусі в критичний період СДМ. Введення інгібіторів ароматази на п’яту та сьому доби життя після народження запобігало підйому рівня КА у гіпоталамусі неонатально андрогенізованих самок щурів 10-денного віку. Це сприяло збереженню статевої циклічності у дорослих тварин. Отримані дані дають підставу дійти висновку: 1) ароматична конверсія андрогенів у естрогени є необхідною умовою для реалізації' маскулінізуючого впливу андрогенів на диференціацію гіпоталамічних центрів регуляції циклічної секреції гонадотропінів; 2) механізм реалізації цього впливу пов’язаний із стимуляцією накопичення КА у гіпоталамусі.

Наступний етап роботи полягав у з’ясуванні питання, чи є цей зв’язок між естрогенними метаболітами та КА прямий, або ж опосередкований кінцевими продуктами метаболізму Т, а саме катехолестрогенами (КЕ). Відомо, що КЕ утворюються внаслідок гідроксилювання естрогенних метаболітів у ЦНС і завдяки своїм унікальним властивостям є одними із найсильніших інгібіторів метаболізму КА [P. Ball, R. Knuppen, 1980]. Крім того,

КЕ залучені до нейроендокринної регуляції репродукції, а саме до регуляції секреції гонадотропінів та статевої поведінки [Ы. МасІліБку еі аі, 1981].

У дослідах із використанням різних ізомерів КЕ, які вводили новонародженим самкам щурів кожен окремо під шкіру в дозі 10 мкг протягом перших п’яти діб після народження, було виявлено достовірне підвищення концентрації НА в гіпоталамусі, а саме: через ЗО хв після останньої ін’єкції 2-ОН-Еі, через 1 год після введення 4-ОН-Ег-17а, через 4 год після введення 2-ОН-Ег та через 24 год після введення 4-ОН-Е2-17р (рис. 3).

Ї-ОН-Е, 4-ОН-Ег17а 2-ОН-Е, 4-ОН-ЕгГР (30 г») (1 год) (4 год) (24 год)

Рис. 3. Вплив катехолестрогенів на концентрацію норадреналіну в гіпоталамусі новонароджених самок щурів.

Примітки. Наведені дані відповідають максимальному підвищенню концентрації норадреналіну. Різниця вірогідна *Р<0,05 (ІІ-тест) для ефекту катехолестрогенів (темні стовпчики) порівняно з відповідним контролем (світлі стовпчики).

Згідно запропонованої гіпотези про прямий біохімічний зв’язок між метаболізмом Т та КА, виявлене підвищення концентрації КА у гіпоталамусі новонароджених самок щурів після системного введення КЕ було скоріше очікуваним, ніж несподіваним. Це давало можливість пояснити виявлений феномен індукованого Т підйому рівня КА у гіпоталамусі в критичний період СДМ. Але встановлений факт ще не давав відповіді на запитання, чи здатні КЕ здайснювати дефемінізуючий вплив на СДМ так само, ж Т, і які саме КЕ за це відповідальні.

Раніше було зроблено припущення [А.Г. Резников, 1978-1982; Н.Д. Носенко, 1981], що КЕ можуть відігравати роль природних месенджерів у дефеміїгізуючому впливі Т на гіпоталамус, який розвивається. Але на початку роботи існувало лише єдине повідомлення про те, що неонатальне введення 2-ОН-Ег-Пр самкам щурів у дозі 5 мкг спричинює ановуляторну неплідність і, таким чином, відтворює ефекти Т або естрадіолу [К Рагуігі, Р. І^айоїіп, 1977].

Між тим, у проведених дослідженнях не виявлено будь-якого впливу 2-ОН-Ег-17ß або 2-ОН-Еі, за винятком затримки на 5-7 діб відкриття піхви, після системного одноразового або багаторазового введення самкам щурів у дозах 525 мкг протягом перших діб після народження або після інтрацеребральних ін’єкцій КЕ у дозі 5 мкг на третю або п’яту добу життя. Водночас були отримані дані про високу дефемінізуючу акгивность іншого ізомера - 4-ОН-Ег-17ß, який майже повністю відтворював дефемінізуючий ефект ТП відносно розвитку ановуляторної неплідності (80% випадків). На відміну від 4-ОН-Е2-17ß, його 17а-ізомер, який має низьку спорідненість до рецепторів естрогенів і відповідно нижчу естрогенну активність, не порушував статеву циклічність у самок. Цей факт може розглядатися як додатковий аргумент на користь того, що саме 4-OH-E2-17ß є основним гормональним індуктором маскулінізації мозку, який виконує роль месенджера у дефемінізуючому впливі Т на СДМ самок щурів.

Співставлення отриманих результатів дає змогу зробити висновок про функціональний зв’язок мш індукованим 4-OH-E2-17ß підвищенням рівня НА у гіпоталамусі новонароджених самок щурів та дефемінізуючим впливом цього КЕ на мозок, що розвивається. У повній відповідності з викладеною гіпотезою знаходяться спостереження про підвищення вмісту НА у гіпоталамусі новонароджених самок через 24 год після останньої ін’єкції 4-OH-E2-17ß, який вводили в дозі 10 мкг на добу протягом перших п’яти діб життя (див. рис. 2.). Той факт, що при цьому рівень ДА залишався без змін (контроль: 3,04 ± 0,20 нмоль/г тканини; 4-OH-E2-17ß: 2,79 ± 0,16 нмоль/г тканини), вказує на вирішальну роль НА у реалізації дефемінізуючого впливу цього естрогенного метаболіту на мозок, що розвивається. Таким чином, підсумовуючи результати досліджень впливу КЕ на СДМ, можна дійти висновку про те, що головним чинником, який безпосередньо відповідає за індуковане Т підвищення гіпоталамічної концентрації НА у критичному періоді СДМ, є 4-OH-E2-17ß. Процес накопичення НА у гіпоталамусі новонароджених самок щурів може відбуватися внаслідок конкурентної взаємодії 4-OH-E2-17ß із КОМТ, який здійснює метаболічну інактивацію КА шляхом ензиматичного метшповання. Таким чином, прямий біохімічний зв’язок між статевими стероїдами та КА під час СДМ ймовірно опосередкований 4-OH-E2-17ß за участю КОМТ.

Аргументом на користь провідної ролі КОМТ у біохімічному зв’язку між метаболізмом Т та КА у критичний період андрогенозалежної СДМ є зниження активності КОМТ у гіпоталамусі самців порівняно з самками, починаючи з 8-ої доби постнатального розвитку [W. Ladosky, H. Schneider, 1981]. Підйом рівня НА у гіпоталамусі самців щурів на 10-ту добу життя, а також підвищення вмісту НА у самок щурів під впливом екзогенного ТП корелює із зниженням активності КОМТ і може розглядатися як наслідок впливу Т у критичний період СДМ. Подальші дослідження були спрямовані на вирішення питання: що саме є вирішальним у дії КЕ на мозок, що розвивається,

- його гормональний ефект чи залучення КА-ергічного ланцюга.

Роль функціональної взаємодії стероїдних метаболітів і катехоламінів як індукторів дозрівання нейроендокринної системи регуляції репродукції

Результати експериментів із використанням інгібітора КОМТ трополону та попередника синтезу КА Ь-ДОФА, які вводили новонародженим самкам щурів поодинці або разом із ТП або КЕ, довели, що КА навряд чи є самостійним чинником СДМ. Введення трополону та Ь-ДОФА у ранній постнатальний період не спричинило розвиток ановуляторної неплідності. Таким чином, штучне підвищення рівня КА у мозку новонароджених самок щурів під час СДМ само по собі ще недостатньо для перебудови розвитку мозку за чоловічим типом, а отже КА не можуть розглядатися як виключні індуктори СДМ. З цього випливає, що для дефемінізації та/або маскулінізації мозку необхідна присутність локально новоутворених естрогенів або КЕ. Це підтверджується даними про прискорення терміну статевого дозрівання та посилення стерилізуючого ефекту ТП за умов зниження активності КОМТ. Розвиток ановуляторної неплідності у неонатально андрогенізованих самок щурів, які отримували ін’єкції трополону в дозі 100 мкг з 4-ої по 10-ту доби життя, спостерігався у 100 % випадків проти 66,6 % у разі введення ТП без трополону (Р<0,05). Враховуючи далі літератури про пригнічення активності КОМТ у новонароджених самок щурів під впливом екзогенного ТП |ЛУ. Ьасіовку еі аі., 1984], посилення впливу неонатальної андрогенізації можна розглядати як результат додаткового впливу трополону на КОМТ, внаслідок чого підвищується рівень гіпоталамічних моноамінів під час СДМ. Неефективність використання трополону разом із 2-ОН-Ег-17р стосовно індукції ановуляторної неплідності підтверджує припущення відносно того, що 2-гідроксильовані естрогенні метаболіти не відіграють роль індукторів у СДМ. Таким чином, результати досліджень дають змогу дійти висновку, що СДМ є результат поєднаного впливу естрогенних метаболітів, зокрема 4-ОН-Е2-17Р, та КА на мозок, що розвивається.

Додаткові підтвердження положення про залучення КА в андрогенозалежну дефемінізацію мозку були отримані у дослідах із використанням 6-ОН-ДА. Критеріями для оцінки стану КА-ергічної системи мозку новонароджених неонатально андрогенізованих самок щурів за умов неонатального впливу 6-ОН-ДА були зміни у структурній організації КА-ергічних терміналей серединного узвишшя та вмісту КА у гіпоталамусі під час СДМ.

Результати досліджень свідчать, що введення 6-ОН-ДА в дозі 100 мг/кг маси тіла протягом перших двох діб після народження не спричинило значного пошкодження КА-ергічних струкіур серединного узвишшя як у інтактних, так і у неонатально андрогенізованих самок щурів 10-денного віку (50 мкг ТП одноразово на п’яту добу життя), і викликало лише пластичну перебудову і дегенерацію у поодиноких аксонних терміналях серединного узвишшя. Ці спостереження цілком узгоджуються із даними про відсутність достовірних змін вмісту КА у гіпоталамусі після неонатального впливу 6-ОН-ДА. Саме цей

факт поясшоє нездатність 6-ОН-ДА запобігати розвитку ановуляторної неплідності, індукованої ТП.

Підсумовуючи результати досліджень, можна дійти висновку про те, що функціональна взаємодія естрогенних метаболітів та КА у процесах андрогенозалежної СДМ здійснюється за механізмом коіндукції, у жому гормони та медіатори спільно виступають у ролі індукторів статевої диференціації гіпоталамуса та організаторів розвитку нейроендокринної системи репродукції.

В попередні роки нами [А.Г. Резников, 1978-1982; Н.Д. Носенко, 1981], а також іншими дослідниками [Г.А. Бузников, 1967; Г.А. Бузников и др., 1997; Т.М. Третьяк, Л.В. Архипова, 1992] було висловлено припущення про можливість існування на ранніх етапах онтогенезу “донервових” форм медіаторного процесу, в якому нейромедіатори можуть функціонувати як локальні тканинні гормони. Згідно із запропонованою гіпотезою, НА бере участь у цьому процесі не як синаптичний трансмітер, а скоріше як гуморальний індуктор диференціювання нервових клітин, тобто, як локальний цитогормон. Можливо, що індукторна дія НА здійснюється шляхом виходу медіатора із несинаптичних відростків НА-ергічних нейронів та контакту з естрогеночутливими ГАМК-ергічними та іншими нейронами гіпоталамуса, які беруть участь у регуляції секреції гонадотропінів. На користь ідеї щодо несинаптичного ефекту біогенних моноамінів свідчать дані про здатність КА проникати у нервові клітини і безпосередньо взаємодіяти з ядерним хроматином ядра [Г.Х. Божко, 1985] і, таким чином, модифікувати геномну активність у нейронах головного мозку, жа зберігається впродовж усього життя організму.

Встановлення ролі естрогенних метаболітів та КА у регуляції розвитку нейроендокринної патологи репродукції створило підгрунтя для нейрохімічної концепції андрогенозалежної СДМ, згідно з якою основними етапами дефемінізуючого та/або маскулінізуючого впливу Т на недиференційовані гіпоталамічні центри, які здійснюють контроль секреції гонадотропінів, є: 1) ароматизація Т; 2) утворення КЕ, зокрема 4-ОН-Ег-17(3; 3) взаємодія КЕ з естрогенними рецепторами та ферментами синтезу та метаболізму НА; 4) поєднаний вплив естрогенних метаболітів та НА на геном клітини.

Перішатальна стресорна та гормональна модифікація статевого диморфізму моноаміпергічної системи мозку щурів у період раннього

онтогенезу

Визнання значної ролі КА і, зокрема, НА в андрогенозалежній СДМ дозволяє краще зрозуміти механізм патогенного впливу пренатального стресу та гормонального дисбалансу на нейроендокринну систему тварин. Для з’ясування механізмів індукованих пренатальним стресом нейрохімічних змін важливе значення має аналіз таких показників, як вміст та метаболічний обіг

біогенних амінів у дискретних структурах мозку, які причетні до репродукції та адаптації, у ранньому онтогенезі.

Одержані результати свідчать про те, що іммобілізаційне стресування вагітних щурів (15-21 доби вагітності) спричинює певні зміни у структурній та функціональній організації основних ланок нейроендокринної регуляції репродуктивної системи у їхніх нащадків обох статей. Насамперед це стосується процесів формування статевого диморфізму моноамінергічної системи у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі, які ототожнюють із центрами регуляції статевої поведінки та секреції гонадотропінів і овуляції [G. Domer et al., 1968].

Результати досліджень довели існування статевого диморфізму вмісту НА у преоптичній ділянці та ДА у медіобазальному гіпоталамусі інтактних щурів на 10-ту добу життя. При цьому рівень НА у преоптичній ділянці був більший у самок (самки - 4,39 ± 0,56 нмоль/г тканини; самці - 2,95 ±0,18 нмоль/г тканини, Р<0.05), а ДА у медіобазальному гіпоталамусі - у самців (самки - 2,43 ±0,14 нмоль/г тканини; самці - 4,72 ± 0,75 нмоль/г тканини, Р<0,05) (рис.4).

Преоптична

ділянка

Медіобазальний

гіпоталамус

Норадоеналін

У

ДоФамін

Контроль Пренатальним стрес

■ а

ІА

Контроль Пренатальний стрес

Рис. 4. Вплив пренатального стресу на вміст катехоламінів у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі самців і самок щурів 10-денного віку.

Примітки: Різниця вірогідна *Р<0,05 (и-тест) порівняно: а - з контрольними самками; Ь - з контрольними самцями; с - з пренатально спресованими самками. Світлі стовпчики - самки; темні - самці.

Аналогічні дані щодо статевих розбіжностей вмісту НА у медіальній преоптичній ділянці було одержано Flügge, Fuchs (1985). У повній відповідності із змінами рівня НА у преоптичній ділянці швидкість обігу функціонального пулу моноаміну у першу годину блокади синтезу КА у самців зростала, а у самок, навпаки, знижувалась. Збільшення вмісту ДА у медіобазальному гіпоталамусі самців супроводжувалось прискоренням обіїу моноаміну.

Стресування вагітних самок здатно спричиняти ранні постнатальні зміни КА-ергічної системи у їхніх нащадків. Материнський стрес усував статеві відмінності вмісту та обігу моноамінів у мозку 10-денних щурів, які спостерігалися у інтактних тварин (див. рис. 4). Вміст НА у преоптичній ділянці пренатально стресованих самців збільшувався до рівня, притаманного нормальним самкам. При цьому обіг функціонального пулу моноаміну у преоптичній ділянці піддослідних самців уповільнювався.

Підвищення вмісту і відповідно зниження обігу НА у преоптичній ділянці пренатально стресованих самців до рівня, притаманного нормальним самкам, може бути зумовлено зменшенням рівня Т у крові плодів і новонароджених самців стресованих матерів [I. Ward, J. Weisz, 1980, 1984; F. Stahl et al., 1978]. Цілком ймовірно, що ранні постнатальні зміни рівня та обігу НА у преоптичній ділянці пренатально стресованих самців, де розташований центр чоловічої статевої поведінки, можуть детермінувати подальшу демаскулінізацію та/або фемінізацію чоловічої статевої поведінки. Отримані дані узгоджуються із результатами досліджень I. Ward (1972), який спостерігав послаблення чоловічої статевої поведінки у пренатально стресованих самців. Отримані дані є ще одним доказом того, що пренатальний стрес у значно більшій мірі порушує нейроендокринну систему плодів чоловічої статі, ніж жіночої.

Особливий інтерес щодо аналізу віддалених наслідків пренатального стресу у самок щурів мають ранні постнатальні зміни вмісту та обігу НА та ДА у медіобазальному гіпоталамусі, у якому локалізований центр жіночої статевої поведінки та овуляції. Збереження нормального вмісту та обігу НА у медіобазальному гіпоталамусі пренатально стресованих самок щурів цілком узгоджується з відсутністю у них суттєвих порушень овуляторних механізмів. З іншого боку, збільшення вмісту ДА у медіобазальному гіпоталамусі пренатально стресованих самок до рівня, притаманного нормальним самцям, може бути вірогідною причиною деяких розладів жіночої статевої поведінки та інших репродуктивних процесів, зокрема затримки статевого дозрівання та порушень фазової структури естральних циклів, які ми спостерігали у дорослих тварин.

Заслуговує на увагу той факт, що у дослідах, які були виконані на моделі неонатально андрогенізованих самок щурів, вміст та обіг НА і ДА у медіобазальному гіпоталамусі навіть перевищували такий у нормальних самців, що, цілком ймовірно, може відігравати чималу роль у розвитку ановуляторної неплідності та дефемінізації та/або маскулінізації жіночої статевої поведінки.

Таким чином, результата досліджень дають підставу зробити два висновки. По-перше, КА головного мозку є тією спільною нейрохімічною ланкою, котра зумовлює розлади СДМ у тварин внаслідок як пренатального стресу, так і дисбалансу статевих гормонів у новонароджених щурів. По-друге, ранні постнатальні ефекти пренатального стресу та неонатальної андрогенізації відрізняються за своєю структурною локалізацією і мають сексспецифічний характер, а саме: вплив пренатального стресу реалізується на рівні преоптичної ділянки переважно у самців, ефекти неонатальної андрогенізації - на рівні медіобазального гіпоталамуса у самок.

Вплив пренатального стресу та гормонального дисбалансу на нейроендокринну систему частково реалізується із залученням СТ-ергічної системи мозку. Відомо, що СТ-ергічна система мозку, що розвивається, чутлива до змін рівня АКТГ та коргикостерону у плазмі крові [D. Peters, 1990]. Це дає змогу припустити, що зміни статевої поведінки у нащадків спресованих матерів також можуть бути пов’язані із змінами у цій моноамінергічній системі під час СДМ.

Отримані дані свідчать про наявні статеві розбіжності метаболічного перетворення СТ та вмісту його основного метаболіту 5-ГІОК у преоптичній ділянці (рис. 5).

Прсоолпт МміобшаьваВ

ділила СТ пптламус'

lit.

in

II

*

її

4 f

*

іІ. ш

Рис. 5. Вплив пренатального стресу на вміст та обіг серотоніну у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі самців і самок щурів 10-денного віку.

Примітки. Різниця вірогідна *Р<0,05 (Ц-тест) порівняно з самками. К - контрольні тварини, ПС - пренатально стресовані. Світлі стовпчики -самки; темні - самці.

Цілком ймовірно, що підвищений обіг СТ у преоптичній ділянці нормальних самців під час СДМ може деякою мірою визначати розвиток чоловічого типу статевої поведінки у дорослих тварин. Додаткові підстави для цього висновку дають результати дослідження впливу стресу та дисбалансу стероїдних гормонів у перинатальний період на формування статевого диморфізму СТ-ергічної системи у період раннього онтогенезу.

Результати досліджень свідчать про односпрямованість ушкоджуючих впливів пренатального стресу та неонатальної андрогенізації на розвиток статевого диморфізму метаболічного перетворення СТ у преоптичній ділянці. Цікаво відмітити, що індекс метаболізму СТ, який характеризує обіг індоламіну, підвищувався як у пренатально стресовапих, так і неонатально андрогенізованих самок щурів, до рівня, притаманного нормальним самцям. Водночас пренатальний стрес викликав появу статевих відмінностей вмісту СТ та 5-ПОК у медіобазальному гіпоталамусі за рахунок підвищення їхнього рівня у пренатально стресованих самців (див. рис. 5). Враховуючи результати експериментальних досліджень, можна припустити, що зміни СТ-ергічної активності у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі можуть бути важливим етапом у розвитку певних розладів у жіночій та чоловічій статевій поведінці, а також регуляції секреції гонадотропних гормонів.

Згідно із концепцією критичних періодів, у терміни найбільш інтенсивного розвитку КА система мозку має підвищену чутливість до зовнішніх та внутрішніх чинників, які можуть міняти її онтогенез та наступну функцію. Серед чинників, що впливають на КА-ергічну систему, важлива роль належить глюкокортико'ідам. Введення глюкокортикоїдів вагітним самкам [Е. Ыаитепко, N. Оу§а1о, 1984; Е.В. Науменко и др., 1990] або новонародженим щурам [Л.Н. Маслова, Е.В. Науменко, 1990] спричиняють довготривалий вплив на КА-ергічну систему мозку тварин [Ь. ТакаЬазЬі еі аі., 1992]. Однак питання відносно ролі глюкокортикоїдів материнського організму в індукованих пренатальним стресом змінах статевого диморфізму моноамінергічної системи мозку щурів у період раннього онтогенезу залишається й досі нез’ясованим.

Отримані дані свідчать, що глюкокортикоїдний дисбаланс у пренатальний період, який виникає внаслідок введення гідрокортизону самкам протягом останнього тижня вагітності, призводить до зникнення статевих відмінностей вмісту та обігу НА у преоптичній ділянці і водночас прискорює метаболічний обіг СТ у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі переважно у самок у період раннього онтогенезу (табл. 1).

Сукупність одержаних даних про індуковані пренатальним стресом та глюкокортикоїдним дисбалансом у період внутрішньоутробного розвитку порушення статевого диморфізму моноамінергічної системи мозку свідчить про те, що вони реалізуються за допомогою спільних, опосередкованих глюкокортикоїдами матері, механізмів. Додаткову підставу для цього висновку дає той факт, що розлади статевої поведінки, спричинені пренатальним стресом, можуть бути усунені адреналектомією матері під час вагітності [її. Єо^ еі аі., 1986; Л.Н. Маслова, Е.В. Науменко, 1990].

Таблиця 1

Вміст та обіг катехоламінів і серотоиіпу в преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі щурів

Показник 11« у ^ Лій Ж-МЖЖМ жлшш^м у ж ж^^^мхжжъхм ж жж*ж\їжа у жд ■ ■ Контроль І^діидиндииші /іиіііл II « Л.Л./ Гідрокортизон

самки самці самки самці

Преоптична ділянка

НА, нмоль/г тканини 4,22+ 0,48 2,74± 0,38 (а) 2,64± 0,37 (а) 2,16± 0,31

ДА, нмоль/г тканини 3,45± 0,68 4,12± 0,36 2,54± 0,23 3,24± 0,22

Швидкість обігу НА, 0,99± 0,21 1,89± 0,45 0,45± 0,20 0,33± 0,09 (Ь)

нмоль/г/год.

Швидкість обігу ДА, 0,33± 0,11 0,73± 0,19 0,69+ 0,12 (а) 1,13± 0,27

нмоль/г/год

СТ, нг/мг тканини 0,43± 0,03 0,35± 0,02 0,43± 0,04 0,52± 0,03 (Ь)

5-ГІОК, нг/мг тканини 0,73+ 0,14 0,87± 0,08 1,71± 0,09 (а) 1,42± 0,07 (а, Ь, с)

5-ГІОК/СТ 1,80+ 0,36 2,49± 0.23 4,22± 0,58 (а) 2,76± 0,15 (а, с)

Медіобазальний гіпоталамус

НА, нмоль/г тканини 3,76± 0,33 3,3 5± 0,23 4,32± 0,24 3,86± 0,19

ДА, нмоль/г тканини 3,59± 0,24 3,21± 0,22 2,63± 0,67 3,51± 0,19

Швидкість обігу НА, 0,53± 0,09 0,78± 0,13 0,72± 0,12 0,62± 0,17

нмоль/г/ год.

Швидкість обігу ДА, 0,42± 0,11 0,69± 0,12 0,61± 0,19 0,62± 0,29

нмоль/г/ год

СТ, нг/мг тканини 0,44± 0,05 0,64+ 0,15 0,36± 0,02 0,33± 0,04

5-ГІОК, нг/мг тканини 0,74± 0,08 1,03+ 0,14 1,51± 0,14 (а, Ь) 1,11±0,06 (а, с)

5-ГІОК/СТ 1,85± 0,31 2,23± 0,57 4,19± 0,39 (а, Ь) 3,57± 0,59 (а)

Примітка: Різниця достовірна Р<0,05 (непараметричний и-тест) по відношенню: (а) - до контрольних самок, (Ь) - до контрольних самців, (с) - до самок, які зазнали впливу гідрокортизону в пренатальний період

Існує декілька можливих механізмів перинатальної модифікації моноамінергічної системи мозку у нащадків під впливом материнського стресу. Один з них пов’язаний із змінами активності ключового ферменту синтезу КА тирозингідроксилази, що виникають внаслідок збільшення рівня глюкокортикоїдів у плода спресованих вагітних самок щурів [H.H. Дьігало и др., 1991; Т.С. Калинина, H.H. Дьігало, 1991]. З іншого боку, порушення статевого диморфізму моноамінергічної системи мозку під впливом пренатального стресу може бути спричинено зниженням рівня Т у крові плода і новонароджених самців [F. Stahl et al., 1978; I.Ward, J. Weisz, 1980, 1984], що в свою чергу зумовлює зменшення ароматазної активності у гіпоталамусі плодів і новонароджених нащадків [J. Weisz et al., 1982; О.Г. Резніков і співавт. 1996; А. Reznikov et al., 1997]. Це твердження узгоджується із нашими спостереженнями відносно наявності зв’язку між вмістом КА та ароматизацією андрогенів у гіпоталамусі, що розвивається.

Одним із завдань досліджень було вивчення морфологічних змін у секс-диморфних ділянках мозку, де спостерігалися нейрохімічні зміни. Найчіткіші статеві відмінності були виявлені у супрахіазматичних ядрах (СХЯ) гіпоталамуса 10-денних щурів. У самців об’єм ядер нейроцитів СХЯ був більший, ніж у самок (рис. 6 А).

Рис. 6. Частотний розподіл об’єму ядер нейроцитів супрахіазма-тичнпх ядер гіпоталамуса у інтактних (А) та пренатально стресо-ваних (Б) щурів 10-денного віку.

Примітки. По осі ординат - кількість нейроцитів, по осі абсцис-об’єм ядер, мкм3. Лінія з трикутниками - самці, лінія з квадратами -самки.

Деякі автори відзначають, що СХЯ секс-диморфні не тільки щодо об’єму ядер нейроцитів, але й відносно присутності нейрохімічних речовин у клітинних тілах нейронів цих ядер, а також у волокнах, які іннервують ядра [II.

Simerly et al., 1985; S. Breedlove, 1992]. Враховуючи дані літератури, а також результати наших досліджень стосовно формування статевих відмінностей вмісту та обігу НА у преоптичній ділянці у період раннього онтогенезу, можна припустити певний зв’язок цих змін із статевим диморфізмом у структурі СХЯ у цей період СДМ. Це припущення одержало своє підтвердження у дослідах на моделі пренатального стресу.

Під впливом пренатального стресу відбувається нівелювання статевих відмінностей у СХЯ за рахунок зменшення об’єму ядер нейроцитів у пренатально стресованих самців до рівня, притаманного самкам (див. рис. 5 Б). Це корелює з чіткими змінами вмісту та обігу НА у преоптичній ділянці пренатально стресованих самців. Така неповна маскулінізація секс-диморфної ділянки мозку може бути зумовлена гальмівним впливом пренатального стресу на тестикулярну секрецію Т плода та новонародженого. Уявлення про здатність пренатального стресу впливати на мозок самок щурів на рівні медіобазального гіпоталамуса, які склалися внаслідок нейрохімічного аналізу вмісту та обігу ДА у цій ділянці мозку, дістали підтвердження у помірних змінах об’єму ядер нейроцитів аркуатного ядра медіобазального гіпоталамуса пренатально стресованих самок, що узгоджується із незначними порушеннями фазової структури естральних циклів у дорослих тварин.

Таким чином, результати досліджень демонструють залучення моноамінергічних систем мозку в гормональні імпринтингові механізми нейроендокринної регуляції репродукції. Доведено, що порушення статевої диференціації моноамінергічних систем у секс-диморфних ділянках головного мозку внаслідок пренатального стресу та гормонального дисбалансу може детермінувати розвиток нейроендокринної патології репродуктивної поведінки та секреції гонадотропних гормонів у дорослих тварин. Є підстави вважати, що у підгрунті віддалених наслідків перинатальних гормональних та стресових впливів на нейроендокринну систему регуляції репродукції лежать порушення гормон-медіаторних взаємовідносин у період раннього онтогенезу.

Вилив стресу материнського організму на статеві та вікові особливості стрес-реактивності гіпоталамо-гіпофізаріїо-надішркової системи у нащадків щурів

Важливим критерієм фізіологічної значимості онтогенетичних чинників у імпринтинговій модифікації функцій мозку є зміни адаптаційних процесів у дорослих тварин. Відомо, що однією з причин порушення стрес-реактивності ГГНС дорослих тварин, які зазнали впливу стресу або глюкокортикоїдних гормонів у перинатальний період, є зміни активності тирозингідроксилази у мозку плода [Н.Н. Дыгало и др., 1991]. Враховуючи результати наших досліджень, згідно з якими стресорні та гормональні чинники у перинатальний період впливають на дозрівання КА-ергічної системи мозку, цілком очікуваним було виявлення змін стрес-реактивності ГГНС .

Наслідком цих досліджень було з’ясування статевих особливостей реакції ГГНС на гострий стрес у нормі та після пренатального стресу. Згідно з даними літератури [R. Handa et al., 1994; С. McCormick et al., 1995; V. Patchev et al., 1995] статеві відмінності реакції ГГНС на стресові стимули асоційовані з наявністю статевих гормонів.

Отримані дані свідчать, що стрес матері протягом останнього тижня вагітності спричинює зміни стресової реакції ГГНС у нащадків, які спостерігаються впродовж всього їхнього життя. При цьому самки щурів реагували на пренатальний стрес меншою мірою порівняно з самцями. Переконливою ілюстрацією до цього положення є збереження і навіть помірне посилення стресової адренокортикальної реакції у дорослих пренатально спресованих самок щурів (рис. 7).

ІСамцІІ і Самки)

нмоль/л 35«

мов

2500 3000 15»

100С 5£в

Контроль Пренатальний Контроль Пренатальний стрес стрес

□ Базальний рівень ПІ 1 год Іммобілізація

Рис. 7. Рівень кортпкостерону (11-ОКС) у плазмі крові інтактних та пренатально стресованих самців і самок щурів 3-місячного віку, які зазнали гострого стресу протягом 1 год.

Примітка. Різниця вірогідна *Р<0,05 порівняно з базальним рівнем (світлі стовпчики).

Помірне посилення адренокортикальної реакції на гострий стрес у дорослих пренатально стресованих самок можна було б пояснити стимулюючим впливом естрогенів на секрецію АКТГ і КС. Підвищення секреторної активності надниркової ланки ГГНС може бути наслідком як прямої дії естрогенів на секрецію кортикотропин-рилізінг-гормону [И. Уатуакороціов, О. СИгоизоэ, 1993], так і посилення чутливості аденогіпофіза до кортикотропин-рилізінг-гормону [М. Соупе, І Кіїау, 1971]. За результатами наших досліджень, рівень естрадіолу у плазмі крові пренатально стресованих самок, які перебували у стадії дієструсу, не відрізнявся від контрольних показників і складав 151, 08 ±13,18 пмоль/л при 124, 78±25, 51 пмоль/л у

контрольних тварин. За цих обставин варто звернута увагу і на інші можливі механізми посилення секреції КС. Один із них пов’язаний із зниженням щільності КС рецепторів у гіпокампі, що за механізмом негативного зворотнього зв’язку може призводить до постстресорної гіперсекреції КС [L. Jacobson, R. Sapolsky, 1991]. Неабияке значення може мати підвищення секреції пролакгину в умовах стресу, який, як відомо, позитивно впливає на кортикостероїдогенез і опосередковує дію естрогенів на адренокортикоцити [Ю.Ю. Саугін та співавт., 1996; Ю.Ю. Саутін, 1997].

На відміну від самок, у дорослих пренатально стресованих самців гормональна відповідь надниркових залоз на гострий іммобілізаційний стрес була значно ослабленою (див. рис. 7), що може бути зумовлено зниженням реактивністі аденогіпофіза. Це узгоджується із результатами морфологічних досліджень, які свідчать про затримку виведення секреторних гранул АКТГ із кортикотропоцитів аденогіпофіза у цих тварин.

Зменшення адренокортикальної реакції на стресовий стимул у пренатально стресованих самців можна пояснити порушенням центральних КА-ергічних механізмів, же проявилося у повній відсутності реакції НА гіпоталамуса на гострий стрес (рис. 8).

І СамцІІ

І Самки І

ммоль/г тканини

10

Контроль Пренатальний стрес

Контроль Пренатальний стрес

ГІ Базальний рівень Щ 1год іммобілізація

Рис. 8. Вміст норадреналіну в гіпоталамусі інтактних та пренатально стресованих самців і самок щурів 3-місячного віку, які зазнали гострого стресу протягом 1 год.

Примітка. Різниця вірогідна *Р<0,05 порівняно з базальним рівнем (світлі стовпчики).

Зниження постстресорної секреції КС у дорослих самців можна розглядати як наслідок ранніх постнатальних змін КА-ергічної активності гіпоталамуса, зумовлених стрес-індукованим дисбалансом у пренатальний період. Таким чином, отримані дані дають змогу дійти висновку, що у дорослих

самців ушкоджуючий вплив пренатального стресу реалізується на рівні центральних механізмів регуляції стрес-реактивності ГГНС.

Результати подальших експериментів довели певний модифікуючий вплив пренатального стресу на вікові зміни стрес-реакгивності ГТНС у щурів обох статей (табл. 2).

Таблиця 2

Вміст катехоламінів у гіпоталамусі та рівень кортикостерону в плазмі крові у старих інтактних та пренатально стресованих самців і самок щурів, які __________зазнали гострого стресу протягом 1 год(М±т,п = 6)_______________

Експериментальні Катехоламіни, нмоль/г тканини Кортикостерон,

умови Норадреналін Дофамін нмоль/л

Самці

Інтактні:

до гострого стресу 3,99 ±0,13 2,74 + 0,18 817,9 ± 134,5

після стресу 2,46 ± 0,22* (а) 2,89 ± 0,36 930,3 ± 171,8

Пренатально стресовані:

до гострого стресу 3,45 ±0,19* (а) 4,10 ±0,16* (а) 577,4 ± 103,1

після стресу 2,85 ±0,19* (б) 3,13 ±0,35 1154,8 ±153,4* (б)

Самки

Інтактні:

до гострого стресу 4,28 ±0,70 3,67 ± 0,48 1336,6 ± 302,9

після стресу 3,02 ±0,11 2,70 ± 0,23 2557,6 ±259,2* (а)

Пренатально стресовані:

до гострого стресу 3,47 ± 0,24 3,27 ±0,19 1390,7 ±155,5

після стресу 3,29 ± 0, 29 3,20 ±0,31 2343,8 ± 252,3* (б)

Примітки, Різниця достовірна * Р<0,05 (Ц-тест) порівняно: а - з групою інтактних тварин до гострого стресу; б - з групою пренатально стресованих тварин до гострого стресу

Отримані дані свідчать про наявність значних статевих відмінностей у чутливості центральних та периферійних ланок ГГНС до стресових стимулів у старих щурів у нормі та за умов пренатального стресу. Під впливом пренатального стресу у старих самців зберігалась гормональна відповідь кори надниркових залоз на гострий стрес на рівні дорослих інтактних щурів (див. табл. 2). Отримані дані узгоджуються з результатами морфологічних досліджень, які свідчать про ознаки напруження структурно-функціональних резервів гіпофізарно-надниркової системи, що може бути скоріше пов’язано із активізацією секреції гормонів, а не із стимуляцією біосинтетичних процесів.

На відміну від самців, у старих самок відзначено зниження адаптивних можливостей КА-ергічної системи гіпоталамуса (див.табл. 2). Відсутність стресових змін рівня НА у гіпоталамусі інтактних та пренатально стресованих

тварин спостерігалась на тлі зниження активності центральної КА-ергічної системи у старих самок порівняно з дорослими тваринами, що може розглядатися як захисна реакція на виснаження нервових клітин головного мозку в умовах стресу. Разом із тим, у період старіння у самок зберігалась ' здатність надниркової ланки ГТНС реагувати на гострий стрес, яка властива дорослим тваринам (див. табл. 2). При цьому високий рівень стресової гормональної реакції у старих самок не змінювався під впливом пренатального стресу.

Дані стосовно пізнішого згасання чутливості кори надниркових залоз до стресу у старих самок щурів цілком узгоджуються з існуючою точкою зору, що адаптивні системи у самок щурів мають більші резерви порівняно із самцями. Таким чином, є підстави вважати, що вплив пренатального стресу на стрес-реактивність ГТНС у самців і самок щурів реалізуються різними секс-специфічними механізмами.

У дослідах із використанням тесту втоми встановлено, що під впливом пренатального стресу у дорослих тварин знижуються фізичні резерви організму, хоча й зберігаються статеві відмінності (рис. 9).

[пренатальний стресі

О Самки В Сами!

Рис. 9. Вшшв пренатального стресу на розвиток фізичної втоми у самців і самок щурів різного віку.

Примітки. Різниця вірогідна *Р<0,05 порівняно з самцями (темні стовпчики). Розвиток фізичної втоми оцінювали за часом (сек) утримання тварин на вертикальній жердині.

У нормі фізична витривалість за тестом стомлення у дорослих самок значно вища, ніж у самців. За умов збереження статевих відмінностей пренатальний стрес спричинює підвищену стомлюванність у дорослих самок щурів. В процесі старіння у щурів на тлі швидкого розвитку фізічної втоми відбувається нівелювання як статевих відмінностей, так і ефектів пренатального стресу.

Віддалені наслідки впливу пренатального стресу на репродуктивну функцію самок щурів

З літератури відомо, що в період внутрішньоутробного розвитку плоди жіночої статі менш уразливі до стресових впливів, ніж самці. Проте, як показали дослідження, і у самок щурів, спресованих у пренатальний період, згодом спостерігаються ознаки патології репродуктивної системи. У пренатально стресованих щурів відкриття піхви відбувалось в середньому на 7 діб пізніше, ніж у інтактних тварин ( інтактні: 42,4 ± 0,4 доби; пренатально стресовані: 49,7 ± 1,1 доби; Р<0,001).

При досягненні 3-місячного віку у цих тварин спостерігали нерегулярні цикли з порушеннями фазової структури та збільшенням тривалості естральних циклів. Так, якщо у інтактних щурів тривалість стадії еструсу становила 15,8 %, а діеструсу - 40,6 %, то у статевозрілих пренатально стресованих самок спостерігалися зміни фазової структури циклу переважно за рахунок збільшення тривалості стадії діеструсу (58,2 %) і меншою мірою за рахунок збільшення тривалості стадії еструсу (26,5 % ). У пренатально стресованих самок віком 3 міс у стадії діеструсу відносна маса яєчників не змінювалась, а матки - зменшувалась порівняно з контролем. Рівень естрадіолу у цих піддослідних щурів був на рівні контрольних величин.

У пренатально стресованих самок щурів 5-, 7- і 9-місячного віку зміни фазової структури естральних циклів відносно аналогічних показників у інтактних тварин відповідного віку були менш вираженими.

Дослідження статевої циклічності у самок щурів у більш віддалені періоди життя (12-, 14-, 16-, 18-, 20 -, 22-міс не виявило істотних відхилень у структурі та тривалості естральних циклів порівняно з відповідними віковими групами інтактних тварин. У пренатально стресованих самок у стадії діеструсу віком 21 міс відносна маса яєчників та матки істотно не змінювалась порівняно з контрольними тваринами того ж віку.

Таким чином, підсумовуючи результати досліджень, можна дійти висновку, що порушення імпринтингових механізмів внаслідок перинатальних стресорних та гормональних діянь детермінує тривалі зміни нейроендокринної регуляції репродукції та стрес-реактивності ГГНС. Ці функціональні розлади мають довгостроковий характер, а їхня спрямованість та виразність залежать від статі тварин.

ВИСНОВКИ

1. Визначено роль стероїдних гормонів і біогенних моноамінів мозку в формуванні функціональних розладів репродукції (ановуляторна неплідність) та стрес-реактивності (синдром пренатального стресу), які виникають внаслідок гормональних та стресорних впливів на головний мозок у перинатальний період індивідуального розвитку.

2. Ранніми проявами порушень гормонального імпринтингу головного мозку у неонатально андрогенізованих самок щурів є підвищення вмісту та обігу катехоламінів у медіобазальному гіпоталамусі та посилення метаболізму серотоніну у преоптичній ділянці. Ці зміни є можливими чинниками порушень циклічної секреції гонадотропних гормонів та статевої поведінки у дорослих андрогенізованих тварин.

3. Патогенна (дефемінізуюча та/або маскулінізуюча) дія екзогенних андрогенів на нейроендокринні структури, які регулюють статеву циклічність у самок щурів, опосередковується продуктами ароматизації тестостерону та гідроксшповання його естрогенних метаболітів - катехолестрогенами. Механізм реалізації цього впливу пов’язаний із стимуляцією накопичення норадреналіну у гіпоталамусі у критичний період статевої диференціації мозку.

4. Катехолестрогени, і насамперед 4-гідроксиестрадіол-17р - природній метаболіт тестостерону у головному мозку - є тими стероїдними чинниками, що спричинюють зростання концентрації норадреналіну у гіпоталамусі під впливом неонатальної андрогенізації під час статевої диференціації мозку. Цей ефект здійснюється через гальмування метаболічної інактивації катехоламінів за участю катехол-О-метшпрансферази і корелює із здатністю 4-гідроксиестрадіолу-17 р відтворювати ефекти неонатальної андрогенізації щодо розвитку ановуляторної неплідності у дорослих тварин.

5. Андрогензалежна дифференціація гіпоталамічного контролю секреції гонадотропних гормонів здійснюється внаслідок поєднаного впливу катехоламінів та естрогенних метаболітів за механізмом коіндукції.

6. Іммобілізаційне стресування самок щурів протягом останнього тижня вагітності перешкоджає формуванню статевого диморфізму вмісту та обігу катехоламінів у преоптичній ділянці та медіобазальному гіпоталамусі 10-денннх нащадків за рахунок зниження обігу норадреналіну у преоптичній ділянці самців і підвищення вмісту та обігу дофаміну у медіобазальному гіпоталамусі самок. Під впливом пренатального стресу посилюється метаболізм серотоніну у преоптичній ділянці самок і медіобазальному гіпоталамусі самців.

7. Морфологічним проявом впливу пренатального стресу на процес статевої диференціації мозку є зникнення статевих відмінностей об’єму ядер нейроцшів супрахіазматичних ядер гіпоталамуса за рахунок їх зменшення у самців. Ці зміни, разом із порушенням статевого диморфізму моноамінергічної системи мозку внаслідок пренатального стресу, можуть бути ранніми проявами демаскулінізації та/або фемінізації статевої поведінки у самців та розладів статевої циклічності у самок при досягненні статевозрілого віку.

8. Введення гідрокортизону вагітним самкам відтворює ефекти пренатального стресу стосовно ранніх постнатальних змін вмісту та обігу норадреналіну і серотоніну у преоптичній ділянці, що свідчить про опосередковані глюкокортикоїдами матері механізми розвитку порушень моноамінергічних систем головного мозку в період раннього онтогенезу.

9. Вплив пренатального стресу на стрес-реактивність ГГНС у дорослих і старих тварин реалізується за рахунок механізмів, які залежать від статі. Пренатальний стрес послаблює стресорну реакцію гіпофізарно-надниркової ланки ГТНС у дорослих самців, що зумовлено порушенням процесу вивільнення норадреналіну у гіпоталамусі у відповідь на гострий стрес. У пренатально спресованих самок за умов збереження реакції норадреналіну гіпоталамуса на гострий стрес помірно посилюється гормональна відповідь кори надниркових залоз.

10. Під час старіння у пренатально спресованих самок щурів знижується стрес-реактивність катехоламінової системи гіпоталамуса, проте зберігається адренокортикальна реакція на стресові стимули, що свідчить про більш пізнє згасання адаптивних механізмів. У старих пренатально спресованих самців зберігається здатність катехоламінів гіпоталамуса та кори надниркових залоз реагувати на гострий стрес на рівні нормальних дорослих тварин.

11. У нормі фізична витривалість за тестом стомлення у дорослих самок значно вища, ніж у самців. За умов збереження статевих відмінностей пренатальний стрес спричинює підвищену стомлюванність у дорослих самок щурів. Під час старіння у нормальних і пренатально стресованих щурів ці статеві розбіжності зникають на тлі більш значного зниження фізичного резерву у самок.

12. Катехоламіни гіпоталамуса є спільною ланкою в патогенезі порушень статевої диференціації мозку, які виникають як внаслідок стресорних впливів у період внутрішньоутробного розвитку організму (синдром пренатального стресу), так і гормонального дисбалансу у новонароджених тварин (ановуляторна неплідність).

ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Носенко Н.Д. Влияние ингибиторов Сі9-стероидов на возникновение ановуляторной стерильности у неонатально андрогенизированных самок крыс // Доклады АН УССР. - 1982. - №8. - С.76-79.

2. Reznikov A.G., Nosenko N.D. It is possible noradrenaline the biogenic monoamine responsible for androgen-dependent sexual brain differentiation // Endokrinologie. - 1983. - В. 81, H. 1. - S. 91-93.

3. Носенко H.Д., Резников А.Г. Влияние системного и интрацеребрального введения изомеров катехолестрогенов на половую дифференциацию мозга // Доклады АН УССР. - 1986. - №8. - С.71-73.

4. Носенко Н.Д., Резников А.Г. Влияние ингибиторов ароматазы С]9-стероидов на содержание катехоламинов в гипоталамусе неонатально андрогенизированных крыс // Бюл. эксперим. биол. мед. - 1987. - №5. - С.546-548.

5. Reznikov A.G., Nosenko N.D. Prevention of the anovulatory syndrome and testosterone - induced rise in catecholamine level in the hypothalamus of newborn rats

зо

with steroid aromatase inhibitors // Exp. Clin. Endocrinol. - 1987. - Vol. 90, N.2. -P.185-189.

6. Носенко Н.Д. Нейроэндокринные эффекты неонатального воздействия ингибитора катехол-О-метилтрансферазы и половых стероидов // Пробл. эндокринологии. - 1989. - Т. 35, №5. - С. 64-68.

7. Носенко Н.Д., Резников А.Г. Повышение содержания норадреналина в гипоталамусе новорожденных самок крыс под воздействием 4-гидроксиэстрадиола-17р //Бюл. эксперим. биол. мед. - 1990. -№6. - С. 555-556.

8. Reznikov A.G., Nosenko N.D. Some considerations on interrelation between catecholestrogens and catecholamines in androgen-dependent differentiation of the hypothalamuss // Neuroendocrinology: The New Frontiers. - Tubingen:Brain Research Production, 1990. - C. 97-103.

9. Reznikov A.G., Nosenko N.D., Tarasenko L.V. Augmentation of sterilizing effect of neonatal androgenization with tropolone, catechol-O-methyltransferase inhibitor, in female rats // Neuroendocrinology. - 1990. - Vol. 55. - P.455-459.

10. Носенко Н.Д., Бурчинская Л.Ф., Резников А.Г. Эффекты неонатального воздействия 6-гидроксидофамина и андрогензависимая дефеминизация мозга самок крыс // Физиол. журн. - 1993. - Т. 39, №4. - С. 3-9.

11. Резников А.Г., Варга С.В., Носенко Н.Д., Синицын П.В., Тарасенко Л.В. Патофизиологические механизмы нарушений нейрогормональной регуляции репродукции при ановуляторном синдроме // Нейрогуморальная регуляция в патологии. - Харьков:ХГМУ, 1994. - С. 108-111.

12. Reznikov A.G., Nosenko N.D. Catecholamines in steroid-dependent brain development // J. Steroid Biochem. Molec. Biol. - 1995. - Vol. 53, N 1-6. - P.349-353.

13. Носенко Н.Д. Половой диморфизм моноаминергической системы мозга: эффекты пренатального стресса и неонатальной андрогенизции // Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 1996. - Т.82, №4. - С.46-53.

14. Reznikov A.G., Nosenko N.D. Early postnatal changes in sexual dimorphism of catecholamine and indoleamine contents in the brain of prenatally stressed rats // Neuroscience. - 1996. - Vol. 70, N 2. - P.547-551.

15. Резніков О.Г., Носенко Н.Д., Тарасенко Л.В Сініцин П.В., Полякова Л.І. Патофізіологічні механізми порушень регуляції репродукції та адаптації внаслідок пренатального стресу // Ендокринологія. -1996. -Т.1, № 1. - С. 1424.

16. Резников А.Г., Носенко Н.Д., Тарасенко Л.В., Синицын П.В. Нейроэндокринные механизмы патогенного влияния пренатального стресса на системы репродукции и адаптации у крыс в ходе онтогенеза // Нейрогуморальные механизмы патологических процессов. - Харьков:Факг, 1996.-С. 76-81.

17. Носенко Н.Д. Влияние стресса материнского организма на оборот катехоламинов в мозгу детенышей крыс // Нейрофизиология. - 1997. - Т. 29, №

2.-С. 124-130.

18. Носенко Н.Д. Довгострокові зміни стрес-реактивності катехоламінової системи гіпоталамуса і кори надниркових залоз у пренатально стресованих самок щурів//Ендокринологія. - 1997. -Т. 2, № 1. - С.114-119.

19. Reznikov A.G., Nosenko N.D., Tarasenko L.V. Prenatal stress effects on catecholamine content and androgen metabolism in discrete brain regions of newborn rats // Доповіді HAH України. - 1997. - № 4. - C.172-175.

20. Резніков О.Г., Носенко Н.Д., Тарасенко JI.B., Сініцин П.В., Полякова

Л.І. Морфологічні та функціональні зміни нейроендокринної системи у пренатально стресованих щурів // Буковинський мед. вісник. - 1998. - Т.2, №

2. - С.47-51.

21. Reznikov A.G., Nosenko N.D., Tarasenko L.V. Prenatal stress and glucocorticoid effects on the developing gender-related brain // J. Steroid Biochem. Molec. Biol. - 1999. - Vol.69, N.l-6. - P.109-115.

22. Носенко Н.Д. Формування статевого диморфізму вмісту та обігу біогенних моноамінів у щурів, які зазнали впливу гідрокортизону в пренатальний період онтогенезу //Ендокринологія. - 1999. - Т.4, №1. - С. 106110.

За матеріалами дисертації опубліковано також 24 тези доповідей на міжнародних та республіканських з’їздах, конференціях та симпозіумах.

Анотація

Носенко Н.Д. Механізми гормон-медіаторного імпринтингу нейроендокринної регуляції репродукції та стрес-реактивності. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.01,14 - ендокринологія. Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено вивченню ролі стероїдних гормонів і біогенних моноамінів мозку в формуванні функціональних розладів репродукції (ановуляторна неплідність) та стрес-реактивності (синдром пренатального стресу), які виникають внаслідок гормональних та стресорних впливів на мозок, що розвивається, у перинатальний період індивідуального розвитку. В дисертації розроблено новий напрямок в нейроендокринології, який

грунтується на нейрохімічній концепції гормон-медіаторного імпринтингу нейроендокринної системи. Доведено, що процеси імпринтингу у мозку відбуваються за механізмом коіндукції шляхом взаємодії катехоламінів, стероїдних гормонів та їх активних метаболітів (зокрема, катехолестрогенів), які утворюються безпосередньо в тканинах центральної нервової системи. Порушення імпршшшгових механізмів детермінують тривалі зміни

нейроендокринної регуляції репродукції та стрес-реактивності гіпоталамо-

гіпофізарно-надниркової системи, спрямованість та виразність котрих залежить від статі тварин. Результати досліджень можуть служити теоретичним

обгрунтуванням для цілеспрямованого пошуку засобів і методів профілактики

та корекції порушень нейроендокринної регуляції репродуктивної та адаптаційної систем.

Ключові слова: статева диференціація мозку, статевий диморфізм, пренатальний стрес, стероїдні гормони, біогенні моноаміни, репродукція, стрес-реактивність, онтогенез.

Annotation

Nosenko N.D. Mechanisms of hormone-mediator imprinting of neuroendocrine regulation of reproduction and stress-reactivity. - Manuscript.

Thesis for the degree of Doctor of Biological Sciences by speciality 14.01.14 -Endocrinology. V.P. Komisarenko Institute of Endocrinology and Metabolism, Academy of Medical Science of Ukraine, Kyiv, 1999.

The dissertation is devoted to study of the role of steroid hormones and brain biogenic monoamines in forming of functional disturbances of reproductive function (anovulatory sterility) and stress-reactivity (syndrome of prenatal stress), which occur as a result of hormonal and stress effects on the developing brain in perinatal ontogenesis. A new trend in neuroendocrinology is developed in this work, which is based on a neurochemical conception of hormone-mediator imprinting of neuroendocrine system. It has been established that the processes of imprinting in the brain are realized by an interaction between catecholamines, steroid hormones and their active metabolites, in particular, catecholestrogens, by the mechanism of coinduction. Disturbances of imprinting mechanisms determine long-term changes in neuroendocrine regulation of reproduction and stress-reactivity of hypothalamo-pituitaiy-adrenal system, the direction and degree of which depend on the sex of the animals. The result of these investigations represent a theoretical ground for a purposeful search of means and methods of prevention and correction of neuroendocrine regulation disturbances of reproductive and adaptation systems.

Key words: brain sexual differentiation, sexual dimorphism, prenatal stress, steroid hormone, biogenic monoamines, reproduction, stress-reactivity, ontogenesis.

Аннотация

Носенко Н.Д. Механизмы гормон-медиаторного импринтинга нейроэндокринной регуляции репродукции и стресс-реактивности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 14.01.14 - эндокринология. Институт эндокринологии и обмена веществ им. В.П. Комиссаренко АМН Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящена изучению роли стероидных гормонов и биогенных моноаминов мозга в формировании функциональных расстройств репродуктивной системы (ановуляторная стерильность) и стресс-реактивности (синдром пренатального стресса), которые возникают вследствие гормональных и стрессорных воздействий на развивающийся мозг в перинатальном периоде индивидуального развития. Показано, что в основе механизмов патогенного влияния пренатального стресса и гормонального

дисбаланса на системы репродукции и адаптации лежат нарушения гормон-медиаторного импринтинга нейроэндокринной системы. Ранними проявлениями нарушений гормонального импринтинга головного мозга у неонаталъно андрогенизированных самок крыс является повышение содержания и оборота катехоламинов в медиобазальном гипоталамусе и усиление метаболизма серотонина в преоптической области. Установлено, что патогенное (дефеминизирующее и/или маскулинизирующее) действие тестостерона на центры регуляции половой цикличности у самок крыс опосредуется стероидными продуктами ароматизации тестостерона и гидроксилирования его эстрогенных метаболитов - катехолэстрогенами. Механизм реализации этого влияния связан со стимуляцией накопления норадреналина в гипоталамусе в критическом периоде половой дифференциации мозга. В опытах с введением ингибиторов ароматазы С19-стероидов, нейротоксина 6-гидроксидофамина, предшественника синтеза катехоламинов Ь-ДОФА, а также 2- и 4-гидроксилированных изомеров катехолэстрогенов, которые вводили новорожденным крысам системно или интрацеребрально, доказано, что норадреналин является одним из индукторов андрогеизависимой половой дифференциации мозга. Установлено, что катехолэстрогены, и прежде всего 4-гидроксиэстрадиол-17р, являются теми стероидными метаболитами, которые способствуют увеличению концентрации норадреналина в гипоталамусе под влиянием неонатальной андрогенизации в период половой дифференциации мозга. Этот эффект осуществляется через угнетение метаболической инактивации катехоламинов при участии катехол-О-метшггрансферазы и коррелирует со способностью 4-гидроксиэстрадиола-17р воспроизводить эффекты неонатальной андрогенизации в отношении развития ановуляторной стерильности у взрослых животных. Сделано заключение, что андрогензависимая дифференциация гипоталамического контроля секреции гонадотропных гормонов является результатом совместного влияния катехоламинов и эстрогенных метаболитов, которые выступают в роли индукторов созревания нейроэндокринной системы регуляции репродукции.

Показано, что стресс материнского организма в течение последней недели беременности препятствует формированию полового диморфизма содержания и оборота катехоламинов в преоптической области и медиобазальном гипоталамусе у потомков в раннем постнатальном периоде жизни. Это осуществляется вследствие повышения содержания и, соответственно, снижения оборота норадреналина в преоптической области самцов до уровня, присущего нормальным самкам, и повышения содержания и оборота дофамина в медиобазальном гипоталамусе самок до уровня, характерного для нормальных самцов. Под влиянием пренатального стресса усиливается метаболизм серотонина в преоптической области самок и медиобазальном гипоталамусе самцов. Морфологическим проявлением патогенного влияния пренатального стресса на половую дифференциацию мозга является исчезновение половых различий в объеме ядер нейроцитов

супрахиазматических ядер переднего гипоталамуса. Введение гидрокортизона беременным самкам воспроизводит эффекты пренатального стресса в отношении ранних постнатальных изменений содержания и оборота норадреналина и серотонина в преоптической области, что свидетельствует об опосредованных глюкокортикоидами материнского организма механизмах развития моноаминергических систем головного мозга в раннем онтогенезе.

Выявлены половые и возрастные особенности эффектов пренатального стресса на стресс-реактивность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы у крыс. Под влиянием пренатального стресса гормональная реакция коры надпочечных желез на острый иммобилизационный стресс у взрослых самок умеренно усиливается, а у самцов существенно снижается. Основным патогенетическим звеном ослабленной стресс-реактивности гипофизарнонадпочечниковой системы у взрослых пренатально стрессированных самцов крыс является значительное уменьшение освобождения норадреналина в гипоталамусе в ответ на острый стресс. Показано, что в период старения у пренатально стрессированных самцов крыс сохраняется способность катехоламинов гипоталамуса реагировать на стрессорные стимулы на фоне значительной активации функции коры надпочечных желез. Под влиянием пренатального стресса у старых самок снижаются адаптивные возможности катехоламиновой системы гипоталамуса, однако сохраняется адренокортикальная реакция на острый стресс.

Работа обосновывает нейрохимическую концепцию гормон-медиаторного импринтинга нейроэндокринной системы, согласно которой отдаленные эффекты перинатальных гормональных и стрессорных воздействий на нейроэндокринную систему регуляции репродукции и стресс-реактивности детерминированы ранними постнатальными изменениями содержания и метаболизма биогенных моноаминов и стероидных гормонов.

Ключевые слова: половая дифференциация мозга, половой диморфизм, пренатальный стресс, стероидные гормоны, биогенные моноамины, репродукция, стресс-реактивность, онтогенез.