Морфологические аспекты приспособления гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы к действию стресса в раннем постнатальном онтогенезе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.02, кандидат медицинских наук Загребин, Валерий Леонидович

• Загребин, Валерий Леонидович
• кандидат медицинских наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Загребин, Валерий Леонидович

Список с окращений.

Оглавление

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Морфологические аспекты приспособления гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы к действию стресса в раннем постнатальном онтогенезе»

Глава 1. Обзор литературы. 12

1.1 Морфо-функциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы человека и экспериментальных животных в норме и при антропогенных воздействиях. 12

1.1.1 История становления представлений о гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси и ее стресс-респонсивности в раннем постнатальном онтогенезе. 13

1.1.2 Центральная регуляция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в норме и при стрессорных воздействиях 15

1.1.2.1 Участие лимбической системы в регуляции гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси в норме и при стрессе 18

1.1.2.2 Роль паравентрикулярного ядра гипоталамуса в реализации стресс-индуцированых реакций гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси 22

1.1.2.3 Гипоталамо-гипофизарные взаимоотношения и их значение для реализации стрессорного ответа 24

1.1.2.4 Морфо-функциональные особенности аденогипофиза: возрастной аспект 28

1.1.3 Современные представления о гистофизиологии надпочечника человека и экспериментальных животных в норме и при внешних воздействиях и роли периферического звена гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в адаптации к стрессу 31

1.1.4

Механизм отрицательной обратной связи в регуляции гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси и его модуляция при стрессе

1.1.5

Возрастные аспекты стресс-реактивности гипофизарно-адренокортикальной оси гипоталамо

1.2

Влияние' параметров стрессорного воздействия на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ' систему человека и экспериментальных животных

Глава 2. Материал и методы исследования

Глава 3. Результаты исследования

3.1.

Динамика органометрических параметров экспериментальных, и контрольных животных при действии системного и процессивного стрессора

3.2.

Морфологическая характеристика надпочечников у контрольных и экспериментальных животных

3.3.

Морфологическая и иммуногистохимическая характеристика аденогипофиза у контрольных и экспериментальных животных

3.4

Морфологическая и иммуногистохимическая характеристика гипоталамуса и его паравентрикулярного ядра у контрольных и экспериментальных животных

3.5

Количественный иммуногистохимический анализ ■ звеньев гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в норме, при действии системного и процессивного стрессоров

Глава 4. Обсуждение полученных результатов

ВЫВОДЫ

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) со стимуляцией высвобождения кортикотропин-рилизинг-фактора (КРФ) нейронами мелкоклеточных фракций паравентрикулярного ядра (ПВЯ) гипоталамуса с последующей секрецией адренокортикотропного гормона-(АКТГ) в аденогипофизе и глюкокортикоидов в коре надпочечников является основным нейроэндокринным ответом на действие стрессорных агентов и важнейшим механизмом поддержания гомеостаза в организме при стрессе: Важнейшей детерминантой адаптационных изменений при стрессорных воздействиях является конвергенция нейральных и гуморальных афферентных сигналов в КРФ-позитивных нейронах ПВЯ^ однако лежащие в ее основе интегративные механизмы остаются во многом невыясненными (И.Г.Акмаев, 2001; 2003; В.Г.Шаляпина, 2000; 2002; 2003; К.В.Судаков, 2005; A.G.Watts et al., 2002; A.F. De Nicola et al., 2006; G.Aguilera et al., 2007).

Регуляция ГГНС чрезвычайно сложна, и при многих патологических состояниях отмечается' гиперактивация гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси (ГГАО), что может быть связано с ее дисрегуляций> на уровне ПВЯ или на более высоком уровне, усугубляемой действием стрессорных факторов, однако механизмы этого состояния не могут считаться-окончательно установленными (В.Г.Шаляпина, 2001; S.B. Pinnock et al., 2001; O.Chan et all, 2002). Адаптация ГГНС при стрессе может быть неадекватной потребности восстановления гомеостаза: если стресс-индуцированный ответ нейроэндокринной системы избыточен или недостаточен по интенсивности или продолжительности, то восстановления физиологических параметров не произойдет, что может привести к развитию разнообразных патологических состояний, включая депрессии и другие аффективные расстройства. Нарушение регуляции адаптационного ответа при стрессе может влиять на рост и развитие организма и предопределять его индивидуальную чувствительность к развитию эндокринных, сердечно-сосудистых, иммунных и метаболических заболеваний (J.Chrousos et al., 1998; Q.Yang, 2000). Особенности активации ГГАО при различных состояниях, таких как стресс, инфекции, метаболические нарушения в раннем детстве остаются мало изученными (C.D.Walker et al., 1997; G.W.Dent et al., 2000; S.Morley-Fletcher et al., 2003), хотя известно, что именно стрессы раннего детства нередко приводят к развитию взрослой психопатологии, извращению последующих стресс-ассоциированных нейроэндокринных и поведенческих реакций, а варианты ответов ГГНС растущего организма на действие стрессорных агентов характеризуются широким диапазоном от глубокой гипореспонсивности до резкой фасилитации нейроэндокринного ответа (S.Morley-Fletcher et al., 2003; S.Levine 2005; D.M.Vazquez et al., 2006). При этом ряд авторов полагают, что ГГНС легче адаптируется к действию системных стрессоров, в то время как действие процессивных стрессоров нередко вызывает дезадаптацию (H.F.Figuiredo et al:, 2003). Напротив, другие авторы считают, что именно психологические стрессоры, действуя хронически, быстро вызывают габитуацию ГГАО в противоположность физическим стрессорам, адаптация к которым более продолжительна и сопровождается фасилитацией при действии нового стрессора (D.Zelena et al., 2003; M.M.Ostrander et al., 2006). Одни исследователи демонстрируют, что уровень активации ГГАО отражает продолжительность стрессорного воздействия, а не его интенсивность (A.Garcia et al., 2000), в то время как другие доказывают, что на уровень габитуации ГГНС при хроническом стрессе влияет прежде всего интенсивность стрессорного агента (D.L.Pitman et al., 1996; V.Chesnokova et al., 2002; A.Jaferi et al., 2006), а третьи утверждают, что оба фактора в равной степени влияют на респонсивность ГГНС (G.Chrousos, 1998; B.S.McEwen, 1998, 2000, 2005). Некоторые авторы считают причиной дезадаптации ГГАО при хроническом стрессе диссоциацию между ее центральным и периферическим звеном (S.Levine et al., 1991, 2005; D.M.Vazquez et al., 2006), тогда как другие считают звено оси на уровне АКТГ - кортикостероиды достаточно стабильным и определяют локус диссоциации оси на уровне обратной связи: кортикостероиды - ПВЯ (J.P. Herman et al., 2003; S. Retana-Marquez et al., 2003).

Глубокие противоречия сохраняются в литературе в объяснении нарушения механизма отрицательной обратной связи в ГГНС при хроническом стрессе, когда, несмотря на длительный выброс глюкокортикоидов, десенситизации ГГАО оси не происходит, и она продолжает, сохраняя активность, стимулировать повышенную выработку кортикостероидов, а также в интерпретации феномена фасилитациии ГГАО, когда на фоне хронического стресса действие нового стрессора вызывает еще большую активацию ГГАО (S.Makino et al., 1999; M.F.Dallman et al., 2000; A.Jaferi et al., 2003).

В связи с выше изложенным в. настоящем1 исследовании нами предпринята попытка определить, как созревание ГГНС в раннем постнатальном онтогенезе влияет на изменение ее приспособительного потенциала при различных видах хронического стресса.

Целью настоящего исследования является изучение возрастных аспектов взаимодействия различных звеньев ГГАО в приспособлении организма к хроническому действию системных и процессивных стрессоров'в препубертатном периоде постнатального онтогенеза. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать особенности респонсивности отдельных компонентов ГГНС при хроническом действии системного стрессора в растущем организме экспериментальных животных.

2. Исследовать возрастные особенности гистофизиологии различных звеньев ГГАО при хроническом действии процессивного стрессора в раннем постнатальном онтогенезе.

3. Оценить секреторную, митотическую и апоптотическую пластичность аденогипофиза как центрального звена ГГАО в условиях приспособления растущего организма к хроническому стрессу.

Материалы и методы.

Данное исследование является экспериментальным, выполненным на неполовозрелых белых крысах породы Sprague Dawley, исходный возраст которых соответствовал грудному периоду (14 дней), периоду перехода на самостоятельное питание (21 день) и инфантному периоду (30 дней). Животные каждой возрастной подгруппы подвергались хроническому действию стрессора: системного или процессивного. Адаптационные изменения в нейроэндокринной системе экспериментальных животных сопоставлялись с таковыми у животных групп возрастного контроля на различных уровнях гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы с помощью гистологических и иммуногистохимических методов исследования, а также имидж-анализа с последующей статистической обработкой полученных данных (статистикой средних, статистикой различий, корреляционным анализом). Использовались иммуногистохимические методы окраски на КРФ для выявления иммунореактивных нейронов мелкоклеточной фракции ПВЯ гипоталамуса, АКТГ для выявления кортикотропоцитов в pars distalis аденогипофиза, PCNA и каспазы-3 для характеристики уровня пролиферации аденоцитов гипофиза.

Результаты исследования.

Проведенное исследование выявило комплекс адаптационных изменений в ГГНС растущего организма при хроническом стрессе в их возрастной динамике и позволило получить о гипореспонсивности ГТАО, ее диссоциации на уровне ПВЯ - аденогипофиз, гиперреактивности периферического звена ГГНС, габитуации в системе отрицательной обратной связи в зависимости от примененного стрессора (перимущественно физического или психогенного) в возрастном контексте. Иммуногистохимическое исследование позволило также выявить диапазон секреторной, апоптотической и митотической пластичности аденогипофиза при действии разных видов стрессоров на1 разных этапах раннего постнатального онтогенеза.

Научная новизна работы.

Впервые с применением иммуногистохимии и имидж-анализа охарактеризованы особенности активации, габитуации и взаимодействия различных звеньев ГГНС растущего организма в различные возрастные периоды (грудной период, период перехода на самостоятельное питание и преювенильный период) под хроническим действием различных по природе стрессоров: системных и процессивных. Впервые получены данные о степени корреляции стресс-ассоциированных сдвигов в центральном и периферическом звене ГТАО и возрастной опосредованности их диссоциации при хроническом стрессе. Выявлены возрастные периоды в раннем постнатальном онтогенезе с максимальной респонсивностью и минимальным адаптационным потенциалом при хроническом воздействии физических и психологических стрессоров.

Теоретическое значение работы заключается в выяснении онтогенетических особенностей кинетики ответа ГГАО и взаимодействия ее звеньев при воздействии системных и процессивных стрессоров в растущем организме.

Практическая значимость работы состоит в получении данных относительно диапазона респонсивности разных звеньев ГГАО и их стресс-индуцированной диссоциации в различные возрастные периоды раннего постнатального^ онтогенеза, которые могут быть использованы при разработке мер профилактики стресс-ассоциированных нейро-эндокринных сдвигов в растущем организме.

Внедрение в практику: результаты диссертационного исследования внедреньг в учебный процесс на кафедре факультетской терапии (в курсе эндокринологии) и на кафедре нормальной физиологии. г

Публикации и апробация материалов диссертации. Материалы диссертации были- доложены на 63-ой итоговой- научной конференции студентов и молодых ученых ВолГМУ, 26-29 апреля 2005 г., Волгоград; II научной конференции с международным участием, «Современные проблемы науки и образования, 2-9 июля 2005 г., г. У маг (Хорватия); X региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области», ноябрь 2005, Волгоград; научной конференции с международным участием «Современные наукоемкие технологии», 20-27 ноября < 2005г., о.Тенерифе (Испания); XI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области, 810 ноября 2006 года, Волгоград; IV научной конференции с международным участием «Проблемы экспериментальной и клинической медицины», 18-28 января 2007 г., Паттайа (Тайланд); 65-ой юбилейной открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием, 25-27 апреля 2007 г., Волгоград; заседании Волгоградского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов 13 октября 2007.

Результаты исследования отражены в 7 публикациях, 1 из которых - в издании, рекомендованном ВАК для опубликования материалов диссертаций.

Положения, выносимые на защиту:

1. Активация ГТАС при хроническом стрессе в раннем постнатальном онтогенезе имеет различные морфо-функциональные проявления при действии процессивных и системных стрессоров.

2. Секреторная, митотическая и апоптотическая пластичность аденогипофиза как центрального звена ГГАС при хроническом стрессе в растущем организме имеет отчетливую возрастную зависимость.

Практические рекомендации

1 .Иммуногистохимические показатели респонсивности компонентов ГГАО могут использоваться для оценки адаптационного ответа нейроэндокринной системы на действие хронического стресса.

2. Оценка секреторной, митотической и апоптотической пластичности аденогипофиза может применяться при разработке лечебных тактик, направленных на профилактику стресс-ассоциированных нейроэндокринных нарушений в растущем организме при действии хронического стрессора.

Заключение диссертации по теме «Анатомия человека», Загребин, Валерий Леонидович

выводы.

1 .В раннем поетнатальном онтогенезе хронический стресс вызывает изменение кинетики адаптационного ответа гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси, инфрастуктура которого зависит от вида примененного стрессора и возрастной категории экспериментальных животных.

2. Фенотипическая пластичность гипоталамуса при хроническом стрессе, проявляющаяся уровнем экспрессии кортикотропин-рилизинг фактора в мелкоклеточной фракции его паравентрикулярного ядра в зависимости от уровня активации периферического звена гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, онтогенетически опосредована и связана с парадигмой стрессорного воздействия. Начиная с инфантного периода она обеспечивает адаптационную гибкость нейроэндокринного ответа в соответствии с типом действующего стрессора: системного или процессивного.

3.По данным иммуногистохимического исследования, секреторная пластичность аденогипофиза в большей степени связана с уровнем дифференцировки кортикотропоцитов, чем с амплитудой его апоптотической и митотической пластичности.

4. В грудной период при хроническом действии системного стрессора и в период перехода на самостоятельное питание при хроническом действии процессивного стрессора отмечается сниженная способность кортикостероновой отрицательной обратной связи ограничить уровень экспрессии кортикотропин-рилизинг фактора, препятствующая габитуации гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси.

5.В грудной период при действии процессивного стрессора гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система гипореспонсивна на гипоталамическом, гипофизарном и адреналовом уровне: гипоталамические кортикотропин-рилизинг фактор-позитивные нейроны не чувствительны к глюкокортикоидной обратной связи, и базальный уровень экспрессии АКТГ относительно независим от уровня экспрессии кортикотропин-рилизинг фактора в паравентрикулярном ядре гипоталамуса.

6. В основе гипореспонсивности гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси при хроническом действии процессивного стрессора в период перехода на самостоятельное питание лежит не столько увеличение эффективности глюкокортикоидной обратной связи, сколько диссоциация оси на уровне гипоталамус-аденогипофиз, приводящая к уменьшению эффективности прямой положительной связи в ней на уровне кортикотропин-рилизинг-фактор - АКТГ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат медицинских наук Загребин, Валерий Леонидович, 2007 год

1. Абатнина Ю.В., Балашова Е.Д., Теплый Д.Л. Апоптоз нейросекреторных клеток гипоталамуса при стрессе у мышей на разных этапах онтогенеза // Морфология.- 2005.- Т. 127,- N3.- С.27-29.

2. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. Руководство.- М.: Медицина, 1990.-384с.

3. И.Г.Акмаев. Нейроиммуноэндокринные взаимодействия: их роль в дисрегуляторной патологии // Патол. физиол. эксп. тер.- 2001.-N4.-C.3-10.

4. И.Г.Акмаев. Нейроммуноэндокринология: истоки и перспективы развития // Усп. физиол. наук.- 2003.- Т.34.- N4.- С.4-15.

5. Алтухова В.И., Букуйа Б., Штарк Е. Дифференцировка положительных АКТГ-клеток в гипофизе плодов человека // Арх. анат.- 1983.- Т.85.- N8.- С.50-56.

6. Бабиченко И.И., Саврова О.Б. Формирование БЮО-содержащих клеток гипоталамуса и аденогипофиза в условиях онтогенеза и при белковой недостаточности // Арх.анат.- 1990.- Т.98.-№6.- С.52-58.

7. Бажанова Е. Д., Теплый Д.Л. Участие интерферона-альфа в регуляции апоптоза клеток гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы старых мышей при оксидативном стрессе //Морфология. 2004. Т.126.-Ш.- С.23-26.

8. Баженов Е.Л., Глумов В.Я., Иванова Г.С. Ультраструктурная организация клеток аденогипофиза новорожденных животных при остром экспериментальном перитоните // Росс. морф, ведомости.- 1997.-N1(6).- С.32-36.

9. МЛСолдышева Е.В., Лушникова Е.Л., Непомнящих Л.М., Торнуев Ю.В.

10. Морфогенез адаптивно-компенсаторных реакций в надпочечниках мышей в процессе посттепловой реституции // Бюлл. эксп. биол. мед. 2005. Т. 140.-№10.- С.467-471.

11. Макина Д. М., Таранухин А. Г., Черниговская Е. В. Влияние экстракта зверобоя на активность гипоталамогипофизарно-адреналовой системы у крыс // Бюлл.эксп.биол.мед.- 2001,- N12.- G.661-663.

12. Перельмутер В. М., Падеров Ю. М. Исходная морфофункциональная асимметрия надпочечников у мышей CBA/Lacy // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004. - Т. 137.- N4.- С.444-446:

13. Перт В.К. Сезонная динамика митотической активности клеток- в аденогипофизе и в коре надпочечника у крыс в норме и при стресс-реакции // Арх.анат.- 1983.- Т.85.- N 12.- С. 81-86.

14. Перт В.К. Суточные и сезонные изменения пролиферативной активности в органах гипофиз-адреналовой системы в норме и при формалиновом стрессе // Автореф.дис.на соиск.учен.степ.канд.биол.наук: Тарту, Тарт.ун-т, 1990, 16 с.

15. Перцов С.С. Влияние мелатонина на состояние тимуса, надпочечников, и селезенки у крыс при острой стрессорной нагрузке // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2006. - Т.141.- N3.- С.263-266.

16. Сгадников A.A., Стадников Б.А. Структурно-функциональная реорганизация нонапептидергических нейросекреторных ядер гипоталамуса при экспериментальном остом панкреатите // Морфология.- 2005.- T.127.-N5.- С.37-40.

17. Судаков К.В. Индивидуальность эмоционального стресса // Ж.неврол. психиатр.им.С.С.Корсакова.- 2005. Т.105.- N2. - С.4-12.

18. Трут JI. Н., Прасолова JI. А., Харламова А. В., Плюснина И. 3.

19. Направленная левосторонняя асимметрия адреналовых желез у объектов экспериментальной доместикации // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2002. - Т.133.- N5.- С.585-588.

20. Шаляпина В.Г., Рыбникова Б.А., Ракицкая В.В.

21. Кортиколиберинергические механизмы нейроэндокринной регуляции стресса // Рос. Физиол. Журн. им. И.М.Сеченова.- 2000.- Т.86.- N1.-С. 1435-1445.

22. Шаляпина В.Г., Ракицкая В.В., Е.И.Петрова, В.И.Миронова.

23. Приспособительное поведение активных и пассивных крыс после интраназального введение кортикотропин-рилизинг гормона // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова.- 2002.- Т.88.- N9.-C.1212-1218.

24. Шаляпина В.Г., Ракицкая В.В. Реактивность гипофизарно-адренокортикальной системы на стресс у крыс с активной и пассивной стратегиями поведения // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова.- 2003.- Т.89.-N5.-C.585-590.

25. Шаляпина В.Г., Зайченко И.Н., Ордян Н.Э., Батуев A.C. Изменение нейроэндокринной регуляции приспособительного поведения крыс после стресса в позднем пренатальном онтогенезе // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова.- 2001.- Т.87.-N9.-С.1193-1201.

26. Шаляпина В.Г., Бедров Я.А., Ордян Н.Э., Венцов A.B., Пивина С.Г.

27. Характеристика основных параметров гормональной функции корынадпочечников и ее модификация в онтогенезе у крыс // Журн. эволюц. биохимии и физиологии.- 2001.- T.37.-N2.- С.134-138.

28. Шапошников В.М. Морфофункциональные особенности секреторных клеток аденогипофиза и надпочечных желез у крыс при старении // Арх.анат.-1986.- T.90.-N 5.- С. 71-77.

29. Aguilera G. Regulation of pituitary ACTH secretion during chronic stress // Front. Neuroendocrinol.- 1994.-Vol. 15.-P. 321-350.

30. AguiIera G., Kiss A., Liu Y., Kamitakahara A. Negative regulation of corticotropin releasing factor expression and limitation of stress response // Stress.-2007.- Vol.10.- N2.- P.153-161.

31. Akmaev I.G., Kalimullina L.B., Sharipova L.A. The central nucleus of the amygdaloid body of the brain: cytoarchitectonics, neuronal organization, connections // Neurosci. Behav. Physiol.- 2004.- Vol.34.- N6.- P.603-610.

32. Armario A., Hidalgo J., Giralt M. Evidence that the pituitary-adrenal axis does not cross-adapt to stressors: comparison to other physiological variables // Neuroendocrinology.- 1988.- Vol.47.- P.263-267.

33. Armario A., Lopez-Calderon A., Jolin Т., Balasch J. Response of anterior pituitary hormones to chronic stress. The specificity of adaptation // Neurosci. Biobehav. Rev.- 1986.- Vol.10.- P.245-250.1.l