Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эффекты глюкокортикоидов в раннем онтогенезе на активность тирозингидроксилазы головного мозга крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Эффекты глюкокортикоидов в раннем онтогенезе на активность тирозингидроксилазы головного мозга крыс"

г

Р Г Б ОД

/ СЕН 1ЯЯ5

На правах рукописи

КАЛИНИНА ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА

ЭФФЕКТЫ ГЛЖОКОРТИКОИДОВ В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ НА АКТИВНОСТЬ ТИРОЗИНГЩРОКСМАЗЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС.

03.00.13 - Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1995

Работа выполнена в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения Российской Академии Наук.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

ст.н.с. H.H. Дыгало

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

проф. Н.К. Попова

доктор биологических наук ст.н.с. Г.В. Идова

Ведущая организация - Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

• f

у

Защита состоится "_" _ 199_г.

на заседании диссертационного совета Д 001,14.01 при Институте физиологии СО РАМН (630II7, г.Новосибирск, ул.Академика Тимакова,4).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии СО РАМН.

Автореферат разослан "_" _ 1995г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

А.Г. Елисеева

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуа^ность_щзоблемы^ Исследование нейрохимии мозга взрослого организма после воздействий в раннем онтогенезе является одним из актуальных направлений .современной нейробиологии. Обусловлено это участием медиаторннх систем в обеспечении жизненно важных процессов организма. Так, катехоламинергическая система головного мозга регулирует множество висцеральных и высших интегративных функций, включая поведение, обучение, память (Буданцев, 1976). Формирование этой нейрохимической системы мозга начинается у крыс со второй половины эмбрионального развития и завершается, в основном, к полуторамесячному возрасту (Раевский, 1991). Согласно концепции "критических периодов", в сроки наиболее быстрого развития' система наиболее чувствительна для регуляторных факторов и внешних воздействий (Scott et al, 1974). Одним из таких регуляторных факторов являются глоеокортикоиды, уровень которых, в организме повышается при действии стресса или гормонотерапии. Введение этих гормонов или стрессирование беременных самок изменяет активность ключевого фермента биосинтеза катехоламинов - тирозингидроксилазы (ТГ) (Дыгало,1991,1993) и обмен норадревалика (моуег st al, 1978; Peters, 1982! Takahashi et al, 1992) В мозге взрослых потомков. Пренатальное введение гляжохортикоидов у одних линий крыс и мышей повышает во взрослом состоянии активность ТГ, а у других - снижает (Dygalo et al, 1989! Дыгало, 1993). Глккокор-тикоиды - генетические индукторы и регулируют дифференциальную активность генов. В зависимости от генетической основы, на которую они действуют, эти гормоны, очевидно, запускают неодинаковые процессы, влияющие на онтогенез нейрохимической системы. Характер этих процессов как и сам ход онтогенеза катехоламинергической системы мозга после повышения уровня глккокортикоидов в период ее активного формирования до последнего времени оставались неясными. Вместе с тем, исследование этих вопросов необходимо для выяснения, эффектов ранних воздействий на функционирование взрослого организма и, кроме того, может способствовать поиску средств управления онтогенезом медиаторной системы и связанных с нею функций.

Ц§5ь_н_задачи_иссдздования. Основная цель данной работы состояла в изучении онтогенеза катехоламинергической системы мозга крыс после повышения уровня глтокортикоидов в период ее наиболее активного формирования.

Сформулированы следующие задачи;

1. Выявить период наиболее активного формирования катехоламинергической медиаторной системы головного мозга крыс.

2. Изучить влияние введения глюкокортикоидов в период активного формирования медиаторной системы на активность ТГ и содержание катехоламинов в мозге крыс в онтогенезе.

3. Исследовать влияние глюкокортикоидов на активность ТГ в онтогенезе мозга животных, различающихся по чувствительности к гормону.

Н§У.5§39_новжзна. В работе вперзые сопоставлено изменение в онтогенезе активности ключевого фермента сиатеза катехоламннов - тирооингидроксилазы с биохимически® показателями развития мозга - содержанием белка и ДНК. Установлено, что у крыс в коше внутриутробного периода развития и в течение четвертой недели жизни рост активности ТГ превышает рост содержания общего белка, что свидетельствует о повышении в эти сроки активности процессов, непосредственно связанных с формированием медиаторной системы, по сравнению с ростом мозга в целом.

Впервые установлена способность глюкокортикоидов стимулировать активность ТГ в эмбриогенезе. Активность фермента мозга 20-дневных плодов крыс линии Вистар повышается через 6 часов после введения самкам кортикостерона. Вместе с тем показано, что при введении гормона на 16 и 18 дни беременности активность ТГ мозга 21-дневных плодов крыс Вистар сникается. Угнетение активности фермента, по-видимому, является результатом неспецифического катаболического действия нарушенного баланса глюкокортикоидов на общее развитие организма, так как сопровождается снижением веса тела и проявляется при введении в эти же сроки метопирона - блокатора синтеза эндогенного гормона.

Обнаружена зависимость проявления стимулирующего и угнетающего действия гормона на рост организма и активность ТГ мозга плодов от наследственных особенностей животных. У агрессивных серых крыс введенная доза кортико'стерона не влияла на развитие плодов и активировала ТГ в их мозгу. У

ручных серых крыс, напротив, отчетливо проявлялось угнетающее действие той же дозы гормона на развитие плодов.

В работе впервые описан онтогенез катехоламинергической системы головного мозга крыс после . повышения уровня глккокортикоидов в пренаталъный период. Показано, что введение кортикостерона на 16 и 18 дни беременности самкам линии Вистар вызывает разнонаправленные изменения активности ключевого фермента биосинтеза катехоламинов и содержания медиаторов в постнатальном онтогенезе: повышение активности ТГ и содержания медиаторов в коре 7- дневных, активности фермента в коре 16 -дневных л снижение содержания норадреналина в коре 16 - дневных, содержания дофамина в стволе 21 - дневных и активности ТГ в стволе 35 - дневных крысят. .

Результаты работы свидетельствуют, что в основе длительного модифицирующего действия глюкокортикоидов на активность ТГ катехоламинергической системы мозга взрослых животных лежит зависимое от генотипа соотношение стимулирующего и угнетающего действия гормона на ранние стад™ формирования нейрохимической системы. Введение гормона во время беременности повышает во взрослом состоянии активность ТГ в стволе и коре мозга агрессивных серых крыс и в коре крыс Вистар и снижает активность фермента в стволе мозга ручных серых крыс.

Полученные в работе данные развивают теоретические представления о характере изменений онтогенеза нейрохимических систем мозга после нарушения гормонального баланса в эмбриогенезе. Кроме того, полученные данные могут быть полезны в акушерстве, педиатрии и животноводстве с целью опенки и коррекции нежелательных последствий нарушения баланса глюкокортикоидов в период внутриутробного развития на функционирогание медиаторннх систем мозга взрослого организма и регулируемые ими функции. Результаты работы используются в лекционном курсе "Гормоны в фило- и онтогенезе" Новосибирского государственного университета.

Апробауия_работкл Материалы данной работы были доложены или представлены на 1 и 2 съезде физиологов Сибири (Новосибирск, 1986, 1993), 10 Всесоюзной конференции по' биохимии нервной системы (Горький, 1987), 25 Всесоюзной студенческой научней конференции (Новосибирск, 1987), Всесоюзном сове-

щании "Медиаторы и поведение" (Новосибирск, 1988), Международном совещании "Онтогенетические и генетика - эволюционные аспекты нейроэндокринной регуляции стресса" (Новосибирск, 1988), региональной конференции "Актуальные проблемы медицинской эмбриологии" '(Иркутск, 1988), 3 школе по эволюции биосистем (Ленинград, 1989), 3 кколе семинаре по генетики и селекции животных (Алтайский край, 1989), 5 Всесоюзной конференции "Физиология и биохимия медиаторных процессов" (Москва, 1990), 7 симпозиуме "Катехоламинк" (Амстердам, 1992), Международном симпозиуме "Физиологические и биохимические основы функций мозга" (Санкт-Петербург, 1994), 4 Всероссийской кгяференции "Нойрозндокрияология - 95" (Санкт - Петербург Л 995), 6-см симпозиуме "Катехолажны и стресс" (Братислша, 1995), а также на конференциях научной молодежи Института цитологии- и генетики 1988, 1989 и на отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН 1988, 1994.

По тег.*е диссертации опубликовано 20 печатных работ; из них V статей в отечественной и одна в зарубежной печати.

051гбм_и_стр21стура_рабо1ы^ Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания методов, результатов исследования и их обсукдения, списка ■ литературу. Работа излоаена на 125 страницах машинописного текста, содержит 9 рисунков и 10 таблиц. Список литературы включает 263 источника, в том числе 219 иностранных.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В работе исполъзовали крнс линии Вистар, а также серых крыс-пасшов агрессивной й ручной линии, выведенных от выловленных в природе особей и селектированных на неагрессивное поведений по отношению к человеку (Беляев, Бородин, 1982).

Для получения самок с датированным сроком беременности 4 самки ссаживали с 1 самцом. День обнаружения спермы во влага-лшцном мазке считали первым днем беременности. Препараты вводили подкожно один раз в день утром в объеме 0,2 мл/ЮОг массы тела: кортжо стерок (2,5 кг/100г) и метопирон (12 мг/ ЮОг) - на 16 и 18 дан или однократно на 20 день, гидрокортизон (5 мг/100г) - на 16 и 18 дни беременности. Контрольным кивотным в аналогичных условиях вводили растворитель или оставляли интактншди.

Исследовали 20-ти, 21-дневные плоды и взрослых 3-4 месячных самцов таких самок крыс линии- Бистар и серых крыс -пасюков, а также крысят обоего пола крыс линии Вистар в 27-, 16-, 21-, 35- дневном возрасте. Период вскармливания длился 21 день, после чего самок и самцов одного помета метили и размещали отдельно. Для снятия группового эффекта крысят 35-дневного и 3 - 4 месячного возраста за 3 дня до забоя рассаживали в индивидуальные клетки.

Беременных самок и крысят всех экспериментальных групп забивали декапитацией. После кесарева сечения у плодов на холоду выделяли головной мозг, удаляли мозжечок и рассекали мозг по плоскости, проходящей от эпифиза к перекресту зрительных нервов на стволовую и переднюю части. Стволовая часть включала в себя задний и средний мозг, а также ггатоталамическую область промежуточного; передняя - конечный мозг и надгипоталашческую область промежуточного. Аналогичную диссекцию мозга проводили и у 2-дневных крысят. Начиная с 7 дня жизни у животных выделяли ствол, объединяющий продолговатый мозг и область моста, а также фронтальную кору.

В образцах мозга флюориметрическими методами определяли содержание ДНК (ЬаЪагса, Paigen, 1980), общего и растворимого белка (Lowry et al, 1951), дофамина и нораяреналика (Jacobowitz, Richardson, 1978), активность тирозингидроксилазы (Днгало, 1987).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью t-кригерия Стьюдента, одно- и двухфакторного дисперсионного анализа. Расчеты производили на IBM PC с использованием пакета статистических программ "STATgraP".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. I. Онтогенез _ катехоламинергической системы головного мозга

крыс.

Активность ключевого фермента биосинтеза катехоламинов -тирозингидроксилазы (ТГ) - одна их ключевых характеристик функции катехоламинергических нейронов (Masserano et al, 1989). Активность ТГ обнаруживается в мозгу , плодов (Coyle, Axelrod, 1972; Specht et al, 1981; Kedzierski, Porter, 1990) и растет в онтогенезе (Porcher, Heller, 1972; Puymlrat et

а1,1982; Ъугек et а1, 1990). Изучение кинетики тирозингидрок-силазной реакции (Рис.1) показало, что кажущаяся Константа Михаэлиса характеризующая каталитические свойства

фермента, его сродство к субстрату, в мозге плодов не отличается от ^ взрослых 3-месячных крыс и составляет 0,12 мМ и 0,16 мМ соответственно. Максимальная скорость ферментативной реакции, характеризующая количество молекул фермента, у взрослых животных в 2 раза вьме, чем у плодов. Следовательно, в ходе индивидуального развития увеличивается количество молекул фермента без изменения его каталитических свойств.

АКТИВНОСТЬ ТГ V

пМ/шш/мг белка - ПЛОДЫ субстрат/скорость х 10

Рис Л. Зависимость тирозикгидроксилазиой реакции мозга плодов и взрослых крыс от концентрации тирозина.

В стволе мозга - области локализации клеточных тел катехоламиновых нейронов - активность ТГ с 20 дня эмбриогенеза и до 35 дня жизни прогрессивно повышается (Рис.2,А), что согласуется с данными ряда исследователей (Coyle, Axelrod, 1972; Porcher,Heller,1972î Zyzek et al,1990). В коре мозга -области терминалей нейронов ствола - активность ТГ у недельных крысят в 4 раза нике, чем во фронтальной части мозга 21-дневных плодов (Рис.г.Б). К 16 дтэ жизни активность фермента уменьшается до■практически неопределяемых значений и лишь к 21-му дню развития начинает повышаться. Характер изменения активности ТГ в .коре подтверждает иммуногистологические данные о временном присутствии в коре мозга плодов и молодых животных клеточных тел ТГ-позитивных нейронов, число которых постепенно снижается и к третьей

неделе жизни они полностью исчезают (Berger et al, 1985; Satoh, Suzuki, 1990). После 16 дня жизни нарастание активности ТГ в коре, по- видимому, обусловлено формированием собственно норадренергических терминалей нейронов ствола.

Определение содержания дофамина и норадреналша в стволе и коре головного мозга свидетельствует, что характер изменения уровней медиаторов в онтогенезе, прежде всего дофамина, повторяет профиль изменения активности ТГ и, по-видимому, отражает изменения активности ключевого фермента биосинтеза.

пМ/мин/мг белка 30 25 20. 15

10 5.

пМ/мкн/мг белка

—t—S—ftp—rè—jS—й—й—Ss

t возраст, дни РОЛИ

Б

H

'ли

-fi-ft¿0 ■ Й-tu-¿5

Б03р»ст, ДНИ

Рис.2. Активность ТГ в стволе (А) и коре (Б) головного мозга в онтогенезе, »-р < 0.05 по сравнению с предыдущим сроком развития, точками обозначено изменение схемы диссекции мозга.

Повышение пресинаптических маркеров катехоламикергической системы в исследованный период онтогенеза происходит на фоне быстрого роста мозга в целом. Показатели его целостного развития - содержание общего белка и ДНК. С конца пренатального онтогенеза и до 35 дня жизни в стволе и • фронтальной коре происходит увеличение в 2 раза содержания общего белка, в 4 раза - количества белка, приходящегося на одну клетку, оцененное по отношению общего белка к ДНК. Содержание ДНК, высокое в стволовой и фронтальной частях мозга плодов, быстро снижается после рождения, очевидно, вследствие гибели избыточных нейронов (Clarke, 1986; Мс Cornell, 1988; Al-Ghoul, Miller, 1989), и практически не изменяется в постнатальном онтогенезе.

С целью выявления периодов наиболее активного формирования катехоламинергической системы в нашей работе' впервые было

сопоставлено развитие пресинаптических маркеров нейротрансмит-терной системы с биохимическими характеристиками общего развития головного мозга на протяжении позднего пренатального и раннего постнаталъного периодов онтогенеза.

Отношение тирозикгидроксилазной -активности ствола к общему количеству белка, отражавшее долю фермента в структуре {Табл.1), значительно увеличивалось в пренатальном онтогенезе, оставалось практически постоянным до 21-го дня хизни и вновь нарастало к 35-дневному возрасту. Количество фермента, приходящееся на одну клетку ствола, оцениваемое по отношению тирозингидроксилазной активности к содержанию в стволе мозга ДНК, трехкратно возрастало мегщу 20-21 днями эмбриогенеза и продолжало повышаться до 21 дня жизни. В коре головного мозга доля ТГ от общего белка и содержание фермента, приходящееся на 1 клетку, бы/и у 16-дневных животных соответственно в 40 и 14 раз меньше, чем во фронтальной части мозга 21-дневных плодов. Возрастание данных показателей в коре наблюдалось лишь' с 21 дня постнаталъного развития.

Таблица I.

Отношение тирозингидроксилазной активности ствола и коры к содержанию общего белка .или ДНК в структурах головного мозга плодов и'крысят.

Отдел Возраст пмоль ДОФА/ (мин'мг) пмоль ДОФА/(мин'мг) мозга дни общего белка ДНК

СТВОЛ Плоды 20 2,03 ± 0,26(12) 49,4 ± 6,5 (12)

21 7,33 ± 0,76(10)* 137,5 ± 14,2(10) *

Крысята 2 6,57 А 0,53(6) 144,2 ± 11,5(6)

7 6; 05 ± 0,92(6) 195,1 ± 29,7(6)

16 5.34 0,87(9) 298,3 ± 29,0(9)*

21 7,58 ± 0,84(3) 539,1 ± 60,1(6)*

35 12,18 ± 1,38(12)* 553,2 ± 62,9(12)

КОРА Плоды 20 1,95 0,16(13) 44,6 ± 3,7(13)

21 2,48 ± 0,30(10) 39,4 ± 4,2(10)

Крысята 2 •2,02 ± 0,30(6) 48,9 ± 7,2(6)

7 0,78 ± 0,30(7)* 32,9 ± 8,2(7)

16 0,06 ± 0,03(7)* 3,2 ± 1,2(6) *

21 0,72 0,18(6)* 52,7 ± 13,3(6) *

35 0,98 ± 0,10(12) 62,2 ± 7,3(12)

* - р < 0,05 по сравнению с предыдущим сроком развития.

Следовательно, в период с 20 по 21 дни пренатального онтогенеза и после 21 дня жизни формирование катехоламинергичес-кой системы мозга превышает темпы развития мозга в целом. В первые три недели жизни активность ТГ, напротив, нарастает параллельно с увеличением количества белка, приходящегося на одну клетку ствола, то есть соответствует средним темпам роста клеток этой структуры. Особенности изменения доли фермента в общем белке коры, по-видимому, связаны с обсуждавшимися выше особенностями ее морфоорганизации. Исходя из полученных результатов, периода интенсивного формирования катехоламинергичес-кой системы мозга крыс приходятся на конец внутриутробного развития и между 21 - 35 днями жизни.

Система в сроки своего наиболее активного формирования обладает повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (Scott et al, 1974), изменяющим ее онтогенез и последующую функцию. Среди факторов, влияющих на катехоламинергическую систему, важная роль принадлежит глюкокортикоидам.

2. Онтогенез катехоламинергической системы головного мозга после пренатального нарушения баланса глюкокортикоидов.

Активность ТГ мозга 20-дневных плодов крыс линии Вистар повышалась через 6 часов после введения ' кортияостерона по сравнению с плодами контрольных групп и введением метопирона (Ряс.З). Стимудирушее действие кортикостероидов на активность ТГ известно для клеточных культур и структур автономной нервной системы. (ЕгагЛсо et al, 1982; ïank et al, 1986 a,b; Jonakait, Blaclç, 1989). Гормональная индукция ТГ в клетках феохромоцитомы позволила выделить и определить нуклеотидную последовательность мРШ фермента (bewis et al, 1983, 1987). В экспериментах на животных показана способность глпкокортикои-» погашать активность ТГ мозга при введений гормонов недельным мышам (Diez et al,1977; Markey et al,1982). Результаты наших экспериментов свидетельствуют о способности глюкокортикоидов активировать ТГ мозга уже в пренатальном периоде развития.

Введение той жэ дозы кортшсостерона на 16 и 18 дни беременности снижало активность ТГ в мозге 21-дневных плодов

{Рис.4). Угнетение активности фермента является, по- видимому, результатом неспецифического катаболического действия нарушенного баланса гормонов в крови матери на развитие плодов, так как сопровождается снижением веса тела и проявляется при введении метопирона - блокатора синтеза эндогенного гормона. Глю-кокортикоиды, помимо известного катаболического действия на организм {Во1т,1984), индуцируют наработку некоторых специфических ферментов печени {Салганик, 1978), мозга (Магкеу et а1, 1982), глии (Ыеуег,1985) и оказывают организущее действие на развиваициеся органы и ткани (ВепеБоуа ег а1,1984). Видимо поэтому нарушение их баланса может блокировать синтез опреде-

I I ИНТАКТННЕ Щ КОРТИХОСТЕРОа И РАСТВОРИТЕЛЬ Я МЕТОПКРОН пМД ин/мг белка ВИСТАР

20-ДНЕВНЫЕ ПЛОДЫ

* Рис.3. Активность ТГ

мозга 20-дневных плодов крыс линии Вистар через 6 часов после нарушения гормонального баланса в крови беременных самок. * - р < 0.05 по сравнению с контрольными группами и введением метопирона.

АКТИВНОСТЬ ТГ

ВИСТАР лМ/шш/мг бвлга

Рис.4. Вес тела и активность ТГ мозга 21-дневных плодов крыс линии Вистар после нарушения гормонального баланса' самок на 16 и 18 дни беременности.

» - р < 0.05 по сравнению с контрольными группами.

♦» -р < 0.05 по сравнению с введением кортикостерона.

ВЕС ТЕЛА

АКТИВНОСТЬ ТГ

лонных белков и тем самым тормозить общее развитие организма. Однако, даже на фоне значительного угнетения развития, активность ТГ после введения гормона была выше, чем активность фермента в мозге плодов, развивавшихся в условиях недостатка кор-тикостероидов. Таким образом, одновременно с активирующим действием, пренатальное введение гормона способно угнетать активность ТГ в мозге плодов, очевидно, в результате неспецифического катаболического действия гормона на развитие организма.

Учитывая, что длительное модифицирующее действие повышенного во время беременности уровня глхкокортикоидов на катехол-аминергическую систему мозга взрослых животных зависит от их

□ ИНТШЯЙЕ [Г^ РАСТВОРИТЕЛЬ ^ КОРТИКОСТЕРОН

лМ/ 3

ПАСЮКК

«ин/нг Селка

20-ДНЕВНЫЕ ПЛОДЫ АГРЕССИВНЫЕ РУЧНЫЕ

Рис.5. Активность ТГ мозга 20-дневных плодов агрессивных и ручных серых крыс-пасюков через б часов после введения беременным самкам корти-костерона.

* - р < 0.05 по сравнению с контролем.

АКТИВНОСТЬ ТГ МОЗГА

ПАСЮК Л вМ/исш/м-!1-ДНЕВНЫЕ ПЛОДЫ

АГРЕССИВНЫЕ

РУЧНЫЕ

Рис.6. Вес тела и активность ТГ мозга 21-дневных плодов агрессивных и ручных серых крыс-пасюков после введения кортикосте-рона самкам на 16 и 18 дни беременности. * - р < 0.05 по срав-. нению с контрольными группами.

НЕС АХТЯВНОСТЫТ

бес лктиваость ТГ

наследственных особенностей (0ува1о е* а1, 1989), в работе вместе с линией Вистар использовали лиши'крыс, различающихся по чувствительности к гормону - агрессивных и ручных серых крыс - пасюков (Дыгало и др., 1986; Дашкевич и др., 1988).

Введение кортикостерона серым крысам - пасюкам на 20 день беременности привело через б часов к увеличению активности ТГ в мозге плодов агрессивных серых крыс и не изменило ее у ручных {Рис.5).

Введение кортикостерона на 16 и 18 дни беременности не влияло на вес тела 21-дневных плодов агрессивной линии серых крыс и повысило активность ТГ в стволовой части их мозга (Рис.6). У 21-дневных плодов ручных крыс гормон угнетал, судя по весу тела, общее развитие и не изменял активность ТГ в их мозгу.

Таким образом, проявление угнетающего и стимулирующего действия гормона на рост организма и ранние стадии формирования катехоламинергической системы мозга определяется наследственными особенностями животных.

§^2_Катехоламш§2гическм_система_мо

Введение кортикостерона на 16 и 18 дни беременности не изменило вес тела, содержание бежа, ДНК и их отношения в мозге крысят линии Вистар со 2 по 35 дни жизни. Вместе с тем, у крысят, матерям которых во время беременности вводили гормон, повышена активность ТГ и содержание медиаторов в коре 7- дневных, активность фермента в коре 16-дневных, но снижено содержание норадреналина в коре 16-дневных, дофамина в стволе 21-дневных и активность ТГ в стволе 35-дневных крысят по сравнению с контрольными животными. Следовательно, увеличение уровня глюконортикоидов в пренатальном периоде развития нарушает ранний постнатальный онтогенез нейрохимической системы головного мозга. Однако, как и в мозге плодов, действие гормона на кате-холаминергическую систему мозга крысят однозначно не классифицируется как угнетающее или стимулирующее. Оба противоположных эффекта проявляются в разные сроки постнатального развития.

2^3_Катехоламшергщеская_система_м

Эффекты пренатально введенного кортикостерона сохраняются и у взрослых животных исследованных линий (Рис.7). Двухкратное

введение кортикостерона во время беременности привело к повышению активности ТГ в коре головного мозга взрослых 3-месячных самцов крыс линии Вистар, а также в коре и стволе глозга агрессивных серых крыс. У ручных крыс пренатальное гормональное воздействие, напротив, снижало во взрослом состоянии активность ТГ в стволе мозга по сравнению с контрольными группами.

| I ЙИТШП'З рг] РАСТВОРЯТЕД^ КОРТЙКОСТЕР!)!! пМ/тя/мг >лкя

СТВОЛ КОРА ' Т'ЗОД КОРА. СТВОЛ СОРА

Таким образом, в нашей работе обнаружена зависимость характера изменения нейрохимии мозга взрослых еявотннх после пренаталького гормонального воздействия от особенностей действия гормона Не-- ранние стадии формирования медиаторкой системы аивотнкх разных дикий. (Табл.3) (Питало,Калинина, 1993). У лиши агрессивных серпх крыс гормон не вызывает залетного угнетения развития организма и активирует как через 5 часов, так и после введения на 16 и 13 дни беременности активность ТГ стволовой •■•чл-и етзга в эмбриогенезе, также как и у взрослых потомков в стволе и фронтальной коре. У линии Вистар 'кортикостерон через 6 часов активирует ТГ з эмбриогенезе-, не вызывает существенное угнетение развития и активности фермента у 21-дневных плодов. Ео взрослом состоянии после гормонального воздействия на 16 и 18 дни внутриутробного развития активность ТГ у крыс линии Вистар повышен*, лииь в коре и не изменена в стволе головного мозга. Отсутствие активирующего действия гормона на фермент в

15, БЯСТА? АГРЕССИВНЫЕ

РУЧНЫЕ

*

эмбриогенезе и угнетение развития 21-дневных плодов линии ручных серых крыс, по-видимому, обеспечивает снижение активности ТГ в стволе мозга взрослых потомков этой линии.

Таблица 2.

Эффекты глюкокортикоидов, введенных беременной самке, на вес тела плодов и активность ТГ мозга потомства трех линий крыс

Линия крыс

Эффекты на плоды

Через 6 ч

Через 3 дня

Активность ТГ мозга

Вес Активность тела ТГ мозга

Эффекты на ТГ мозга взрослых

Ствол Кора

АГРЕССИВНЫЕ ВИСТАР РУЧНЫЕ

_1 и

"Исходные" эффекты

"Суммарные" эффекты

| - повышение; | - снижение; - - отсутствие достоверных изменений значений параметра после гормонального воздействия.

Обобщая результаты работы можно заключить, что введение кортикостерона в период наиболее активного формирования кате-холаминергической системы головного мозга оказывает два эффекта на онтогенез медиаторной системы: стимулирунций в результате активации ТГ и угнетающий за счет катаболического действия ее развитие. Двойственность эффектов глюкокортикоидов отмечали и ранее. Их проявление зависело от дозы, исследуемого параметра (Шаляпина,I974; оиеп, ТЬоепеп,1976), времени воздействия (Уегп&йакав, №оо<З.Ъегу, 1970). На основании наших результатов становится ясно, что угнеташий и стимулирующий эффекты гормона существуют в организме изначально с преобладанием одного из них в конкретный период онтогенеза. Соотношение противоположных по направлению эффектов гормона и его результирующее влияние определяется генотипом животных и обеспечивает угнетение, стимуляцию или отсутствие действия на интенсивность биосинтеза и уровни содержания медиаторов в развивающемся мозге животных.

Такая схема взаимодействия наслздственных особенностей животных и действия глюкокортикоидов на формирование медиатор-ной системы мозга и, следовательно, на зависимые от катехол-аминов адаптивные функции взрослого организма способна обеспечить высокую пластичность и возможное приспособительное значение (Дыгало, Калинина, 1993) механизма гормональной модификации развития. Изменение активности !Г головного мозга взрослых швотных разных линий после пренатального гормонального воздействия сопровождается изменениями регулируемых катехоламин-ергической системой функций организма: стрессорной реакции (Дыгало, Наумзнко, 1983), эмоционального (Дыгало, 1982) и агрессивного поведения №ува1о, Ка11пта, 1994).

В целом результаты работы свидетельствуют, что в основе длительного модифицирующего действия глюкокортикоидов на активность тирозингидроксилазы катехоламияергической систеш мозга взрослых животных лежит зависимое от генотипа соотношение стимулирующего и угнетавдего действия гормона на ранние стадии формирования нейрохимической системы.

ВЫВОДЫ.

I. Определены периоды развития катехоламинерпгческой системы голоьяого мозга, в течение которых рост активности 'пфоеиггидроксилрсм превышает рост содержания общего белка. У крыс эти периоды приходятся на конец внутриутробного периода развития и четвертую неделю жизни.

2.. Показана способность глкяокортикоидов стимулировать активность тирозингидроксилазы в период внутриутробного развития. Активность фермента мозга 20-дневных плодов крыс линии Еистар повышается через б часов после введения беременным самкам кортикостерояа.

3. Установлено, что введение кортикостерона на 16 и 18 дни беременности приводит к снижению активности тирозингидроксилазы мозга 21-дневных плодов крыс Вистар. Угнетение ' активности фермента является результатом катаболическог-о действия нарушенного баланса глюкокортикоидов на развитие организма, поскольку сопровождается снижением веса

тела и проявляется при введении в эти же сроки метопирона -блокатора синтеза эндогенного гормона.

4. Проявление угнетающего и стимулирующего эффекта глюкокортикоидов на рост' организма и онтогенез медиаторной системы определяется генотипом животных. У агрессивных серых крыс введенная доза кортикостерона не угнетала развития плодов и активировала тирозингидроксилазу их мозга. У ручных серых крыс, напротив, отчетливо проявлялось угнетающее действие той же дозы гормона на развитие плодов.

5. Увеличение содержания глюкокортикоидов в пренатальный период активного формирования катехоламинергической системы мозга изменяет ранний постнатальный онтогенез медиаторной системы. Введение кортикостерона самкам крыс линии Вистар на 16 и 18 дни беременности повышает активность тирозингидрокси-лазы и содержание медиаторов в коре 7-дневных, активность фермента в коре 16-дневных, но снижает содержание норадреналина в коре 1б-дневных, дофамина в стволе 21-дневных и активность тирозингидроксилазы в стволе 35-дневных крысят.

6. Соотношение зависимых от генотипа стимулирующего и угнетающего действия гормона в раннем онтогенезе определяет характер модифицирующего влияния повышенного в эмбриогенезе уровня глюкокортикоидов на катехоламянергическую систему головного мозга взрослых животных. Введение гормонов во время беремзнности повышает во взрослом состоянии активность тирозингидроксилазы в стволе и коре мозга агрессивных серых крыс и в коре крыс Вистар и снижает активность фермента в стволе мозга ручных серых крыс.

СЛИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Быкова Т.е. (Калинина Т.е. ) •Становление катехоламинергической системы головного мозга крыс при нарушении баланса глюкокортикоидов.// В сб.: Материалы 25 Все сошной научной студенческой конференции.-Новосибирск.-1987.-стр.39-43.

2. Цыгало H.H., Быкова Т.С. (Калинина Т.е.), Науменко Е.В. Активность тирозингидроксилазы головного мозга у селектированных по поведению серебристо-черных лисиц.// Журн.эвол.биох.физиол.- 1988.- т.24.- N 4.- стр.503-507.

3. Шишкина ГЛ., Быкова Т.С. (Калинина Т.О.) Постнаталь-ное развитие половой системы самцов крыс после пренатального введения кортикостерона.// Онтогенез,- 1989.- т.20.- N4.-стр.431-434.

4. Дыгало Н.Н., Юдин Н.С., Калинина Т.О., Науменко Е.В. Генетико-физиологические механизш гормональной модификации стрессорной реактивности.// В кн.: Онтогенетические и генетико-эволюционные аспекты нейроэндокринной регуляции стресса.- Новосибирск: Наука. - 1990.- стр.136-147.

5. Калинина Т.е., Дыгало Н.Н. Онтогенез мозга и пресинаптических маркеров катехоламиновой системы крыс.// Сиб. биол. журн.- 1991.- вып.2.- стр.61-65.

6. Дыгало Н.Н., Калинина Т.С., Науменко Е.В. Катехоламиновая система мозга плодов крыс при нарушении баланса кортикостероидов.// Бюлл.эксп.биол.мед.- ■ 1991.-T.II2.- N 10.- стр.353-355. '

7. Дыгало Н.Н., Калинина Т.О. Эффекты взаимодействия ' генотипа глккокортикоидов на активность тирозингидроксилазы мозга плодов крыс.// Генетика.- 1993.- т.- 29.- Ы 9,- стр. 1453 - 1459..

8. Dygalo N.N., Kallnina T.S. Tyrosine Hydroxylase Activities in the Brains oi Wild Norway Rats and Silver Foxes Selected for Reduced Aggressiveness Towards Humans.//' Aggressive Behavior.- 1994.- v.20.- N '6.- p.453-460.

Всего по материалам диссертации опубликовано 20 работ.

Подписано к 1К-НЯ1И 04.08.95 Объем 1 ».л. Тир.80. Чак.71

АООТ "ПОЗ ИТС мС". Новосибирские, Русски я „19