Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гормональный механизм модификации стрессорной реакции

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Гормональный механизм модификации стрессорной реакции"

\0 иъ

и к

'.Ц

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. КОНДОВА

На правах рукописи

ДЫГАНО Николай Николаевич

ГОРМОНАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ МОДИФИКАЦИИ СТРВССОРНОЙ РЕАКЦИИ

Специальность: 03.00.13 - Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук (в форме научного доклада)

МОСКВА 1991

Работа выполнена в лаборатории генетических основ нейроэндокринной регуляции Института цитологии и генетики СО АН СССР, г. Новосибирск

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Т.Д. Большакова; доктор биологических наук, профессор Б.Н. Манупш; член - корр. АН УССР •• профессор А.Г. Резников

Ведущее учреждение - Институт физиологии им. И. П. Павлова

АН СССР (г. Ленинград).

Защита состоится » и+-ок&. 1991 г. в часов на заседании Специализированного совета (Д 002.85.01 ) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова АН СССР (117808, Москва, ул. Вавилова, 26)

Автореферат разослан 1991 г.

Ученый секретарь

Специализированного Ученого совета.,

кандидат биологических наук п/¿¿+_ .Е.М.Протопопова

■""•"■if'''} ■ an

ДЙГУАЛЪНОСТЬ ПРОЕЛЕШ. Гормоны в филогенезе возникли как ве-

«ртаиим „

——-щфгва, обеспечивающие интеграцию многоклеточного организма и его приспособительные реакции в ответ на изменение условий среды (Tomkina, 1975; Лейбсон, 1983; Перцева, 1989). Эти функции гормонов, являющихся в сложных дифференцированных организмах регуляторами активности генов (Корочкин, 1977; Коников, 1980; Газарян, Тарантул, 1983), обусловливают их участие в регуляции индивидуального'развития.

Источником гормонов в развивающемся организме млекопитающих являются рано появляющиеся в онтогенезе эндокринные железы, а у плодов - и материнские гормоны, йреодолевавдие плацентарный барьер (Мицкевич, 1978; 1990). Реализация интегра-тивных генетически предопределенных внутренних дая развивающегося организма морфогенетических процессов наиболее ярко проявляется в действии половых гормонов (Barraolough, Gorakl, 1961; Börner, 1968;1990; Бабичев, 1981; Резников, 1982; 1990).

Вместе с тем, действие гормонов по координации развития организма с внешними по отношению к нему факторами в значительной степени остается невыясненным и до последнего времени не выделялось в качестве самостоятельного направления исследований. Этот аспект действия гормонов в онтогенезе имеет непосредственное отношение к проблеме взаимодействия организм -среда и, следовательно, определенные физиологические и генетические особенности по сравнению с действием гормонов, направленным на реализацию внутренних закономерностей развития.

функция координации развития организма с внешними по отношению к нему факторами может быть наиболее выраженной у горно-нов, обеспечивающих адаптивные реакции в ответ на изменение условий среда, а само регулирующее влияние прежде всего в отношении онтогенеза систем приспособительных реакций организма. К таковым, безусловно, относится система стрессовых реакций, сформированная в результате длительной эволвдин как механизм активной адаптации организма. Начиная с классических работ Г.Селье (Seiye, 1946; 1950), важное значение в осуществлении стрессорной реакции придается гормонам коры надпочечников -глюкокортикоидам, действие которых на органы и ткани способствует приспособлению организма к необычным для него условиям среды, что позволяет рассматривать стресс, как, в значительной

ызре, гормональное явление. Стресс в период раннего онтогенеза способен изменить гормональную функцию системы гипофиз-кора надпочечников взрослых животных, что свидетельствует о воз-есешом вовлечении глюкокортиковдов в регуляцию онтогенеза систем стрессорной реакции (Ье-лпе, МиШпз, 1966; Ро1аг<1, 1984; Ое К1ое* et а!., 1988). Однако, несмотря на большие успехи исследований стресса и глюкокортиковдов, участие этих гормонов в регуляции онтогенеза системы стрессорной реакции до последнего времени оставалось невыясненным.

Таким образом, актуальность исследования действия глюкокортикоидов з период внутриутробного развития на последующую стрессорную реактивность гипоталамо-гипофизарно-адренокорти-кального комплекса взрослого организма определяется необходимостью выявления практически не изученных ныне гормональных механизмов, способных обеспечивать взаимодействие онтогенеза организма со средой. Познание механизмов гормональной регуляции онтогенеза, в том числе и гормонами, опосредующими действие внешних по отношению к организму факторов, необходимо для активного вмешательства в процесс развития. ДЕНЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основная цель проведенных исследований состояла в изучении регуляции глюкокортикоидами в пренатальный период онтогенеза последующей функции системы стрессорной реакции ишоталамо-гипофизарно- адренокортикаль-ного комплекса взрослого организма.

Для решения сформулированной проблемы необходимо было : I) изучить после нарушения баланса глюкокортикоидов в период внутриутробного развития стрессорную реактивность взрослых янвотных по уровню кортикостероидов в их крови; 2) исследовать наследственную предрасположенность животных к глюкокор-тикоид-зависшой модификации стрессорной реакции; 3) выявить звено нейроэндокринной системы, которое вносит определяющий вклад в модифицирующее влияние глюкокортикоидов на стрессорную реактивность взрослых животных; 4) исследовать действие глюкокортикоидов на звено нейроэндокринной системы плодов, определяющее последующую модификацию стрессорной реактивности взрослого организма.

Перечисленные вопросы поставлены и исследованы впервые.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Обнаружен ранее не известный гормональный механизм: уровеньглюкокортикоидов в крови беременной самки в обратном соотношении предопределяет последующую адренокортикальную реактивность потомков при эмоциональном стрессе. С повышением уровня кортикостероидов в крови беременных самок стрессорная реактивность их взрослых потомков стпаегся. Формирование системы стрессорной реакции зависит от баланса кортикостероидов в начале последней трети беременности. Чувствительный к гормону период у крыс ограничен сверху 20-ым днем внутриутробного развития. Модификационное понижение эмоциональной стрессорной реакции стабильно проявляется на протякении длительного периода кизни особи, но не передается ее потомкам.

Впервые, на основе комплексного методического подхода установлена ведущая роль норздренергической системы головного мозга в модифжационном снижении эмоциональной стрессорной реакции. Глкжокортикондн в период внутриутробного развития способны активировать ключез'ой фермент биосинтеза катехолаь®-нов - тирозингидроксилазу мозга плодов. Активация фермента в пренатальном онтогенезе сопровождается в дальнейшем изменением функции норадренергической системы головного мозга. У взрослых животных после пренатального гормонального воздействия наблвдается повышенная активность тнрозингидроксн-лазы, изменение обмена норадреналина в мозге при стрессе и согласованное снижение реакций гипоталамо-гипофизарно-адре-нокортикального комплекса в ответ на центральную стимуляции норадреналином и эмоциональный стрессор.

Впервые выявлен наследственный полиморфизм животных по чувствительности к модифицирующему действию глюкокортшсоадов. Предрасположенность к гормональной модификации обнаруживает доминантный характер наследования и проявляется у животных "дикого" генотипа. Селекция животных, снижающая реакцию их гипоталамо-гшофизарно-адренокортикального комплекса на эмоциональный стрессор, выводит процесс пренатального формирования системы стрессорной реакции из-под контроля повышенным уровнем глюкокортикоидов. Предложена схема изменения отбором модифицирующей функции глюкокортикоидов в раннем онтогенезе. Генетико-физиологические особенности проявления модифицирую-

щаго действия глшокортиковдов указывают на связь этой функ-цкк гормона с условиями жизни животных и ее возможное адаптивное значение при действии на популяцию стрессорнюс факторов среды.

Эта три положения выносятся на защиту.

Обнаруженный в работе гормональный механизм модификации стрессорной реакции и исследованные физиологические и генети-ко-фгаиолотаческие закономерности его функционирования представляют собой основу для дальнейшего изучения: а) молекуляр-нофгаиологических основ длительных влияний условий раннего , онтогенеза на функции взрослого организма; б) роли гормонов, опосредующих действие факторов среды,в рефляции развития; в) врожденной предрасположенноети и устойчивости к гормональной кодификации развития; г) нейроэндокринных механизмов эмоциональной стрессорной реакции. Из вышеизложенного следует, что данная квалификационная работа заложила основу нового направления - гормональная координация развития организма с внешними по отношению к нему факторами.

Полученные в работе оригинальные данные имеют не только теоретическое, но и определенное практическое значение. Несомненно, что четкое представление о механизме длительных эффектов кшкокортикоидов в период внутриутробного развития на функции взрослого организма необходимо акушерам-гинекологам, педиатрам, невропатологам, эндокринологам и животноводам. Эти знания могут позволить клиницистам и специалистам сельского хозяйства учитывать и использовать полезные, а также коррегировать нежелательные последствия нарушения баланса глюкокортикоидов в период внутриутробного развития.

Разработанный в работе метод определения активности ключевого фермента биосинтеза катехоламинов - тирозингвдроксилазы (Дыгало, 1987), успешно используется в настоящее время для исследования функции этих медиаторных систем при решении задач, требующих значительного числа определений в малых образцах ткани (Гшшнский, Дыгало, 1988; Быкова, 1988; Серова и др., 1988; К&цш, .1988; 1989).

Результаты настоящей работы используются в лекционном курсе "Гормоны в фил о- и онтогенезе", читаемом в Новосибирском государственном университете.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы данной работы были доложены или представлены на 2 и 3 Всесоюзных конференциях по поведению животных (Москва, 1976; 1984), Всесоюзном симпозиуме "Модели и методы изучения экспериментальных эмоциональных стрессов" (Волгоград, 1977), 2 , 3 и 4 Международных симпозиумах "Катехолами-ны и другие нейротрансмиттеры при стрессе" (Братислава, 1979; 1983; 1987), 13 и 15 Всесоюзных съездах физиологов (Алма-Ата, 1979; Кишинев, 1987), ВДНХ СССР (Москва, 1980), 26 и 27 Всесоюзных совещаниях по проблемам ВНД (Ленинград, 1981; 1984), 4 и 5 съездах Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавалова (Кишинев, 1981; Москва, 1987), Всесоюзной конференции "Эндокринные механизмы приспособления организма к мышечной деятельности" (Тарту, 1981), Международной конференции "Интегративные нейрогуморальные механизмы" (Будапешт,1982), 2 Всесоюзном съезде эндокринологов (Ленинград, 1981), 2 и 3 Всесоюзных конференциях по нейроэндокринологии (Иваново, 1982; Харьков, 1988), Всесоюзной конференции "Важнейшие теоретические и практические проблемы тёрморегуляции" (Новосибирск, 1982), Всесоюзном симпозиуме "Медиаторы в генетической регуляции поведения" (Новосибирск, 1986), 9 Совещании по эволюционной физиологии (Ленинград, 1986), 2 и 3 Школах по генетике и селекции животных (Новосибирск, 1986; 1989), 10 Всесоюзной конференции по биохимии нервной системы (Горький, 1987), 3 Всесоюзной конференции "Эндокринная система и вредные факторы среды" (Самарканд, 1987), Всесоюзном совещании "Медиаторы и поведение" (Новосибирск, 1988), Мевдународном совещании "Онтогенетические и генетико-эволюционные аспекты нейроэндокринной регуляции стресса" (Новосибирск, 1988), 2 Всесоюзной конференции по проблемам эволюции (Москва, 1989), Всесоюзной конференции "Механизмы действия медиаторов и гормонов на эффекторные клетки" (Суздаль, 1989), Мевдународном симпозиуме "Физиология гипофи-зарно-адренокортикальной системы" (Ленинград, 1990), 5 Всесоюзной конференции "Физиология и биохимия медиаторных процессов" (Москва, 1990), Всесоюзном симпозиуме "Биохимия рецептор-ных систем" (Таллин, 1990). Кроме того, материалы работы обсуждались на отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО АН СССР (Новосибирск, 1977;'l979; 1982; 1985; 1988; 1991), Межлабораторных семинарах Института биологии развития им.Н.К. Кольцова (Москва, 1980), Медицинского университета г.Печ (Печ, 1-989), Института физиологии им.И.П.Павлова ^Ленинград, 1990) и

Межинститутском биологическом семинаре (Будапешт, 1989). В составе цикла публикаций группы авторов 'Тенетико-эволвдионные аспекты стресса" работа отмечена дипломом II степени конкурса фундаментальных научных исследований в области биологии Сибирского Отделения АН СССР 1987 года.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В опытах использовали: крыс инбредных линий Вистар, Август, их реципрокных гибрвдов первого поколения; аутбредных животных Вистар и выведенных из их популяции путем селекции в течение 15 поколений на повышенный уровень артериального давления крови пра эмоциональном стрессе (Маркель, 1985) крыс линии НИСАГ (наследственная индуцированная стрессом артериальная гипертония); серых крыс пасюков 2-х аутбредных линий, выведенных от выловленных в природе особей С Беляев, Бородин, 1982), животных одной линии в течение 18-23 поколений отбирали на отсутствие активно-оборонительной реакции по отношению к человеку (ручные красы), у животных другой линии присущая диким пасюкам агрессивность по отношению к человеку такое же число поколений поддерживалась отбором (агрессивные серые крысы); 8-мимесячных саихов серебристо-черных лисиц агрессивной и ручной аутбредных линнй (Трут, 1978), селектируемых в течение 25-ти поколений по тону se поведенческому признаку, что и серые крысы.

Для получения датированной беременности половозрелых самцов крыс вечером ссаживали с интактными или адреналэктомированными за 2,5 недели до этого самками, а утром у самок брали влагалищные мазки. Первым днем беременности считали день обнаружения спермы в мазке.

Препараты самкам вводили подкожно один раз в день утром в объеме 0,2 мл/ЮО г массы тела. Гидрокортизон в дозе 5 мг/100 г вводили: четырехкратно на 16, 18, 20 и 22 дни беременности; двукратно на 16 и 18 дни или однократно на 16, 18, 19, 20 или 21 день беременности. Кортикостерон в дозе 2,5 мг/100 г вводили двукратно на 16 и 18 дни или однократно на 20 день беременности. Адреналин в дозе 0,1 мг/100 г или метопирон в дозе 12 мг/100 г вводили двукратно на 16 и 18 дни беременности. В контроле беременным крысам в аналогичных условиях вводили физиологический > раствор, дистиллированную воду или оставляли интактными.

У части беременных: самок через I час после введения препаратов брали кровь для определения II-оксикортикостероидов и в дальнейшем этих животных не использовали. Других самок забивали на 20 или 21 день беременности и исследовали их плоды. В первый день жизни некоторых крысят, рожденных самками, получавшими дважды во время беременности гидрокортизон, обменивали на потомков, одновременно рожденных штактными крысами (перекрестное вскармливание). Б опыты брали 3-, 6- или 12-месячных потомков. Кроме того, самок-потомков, рожденных контрольными или получавшими дважды во время беременности гидрокортизон крысами, спаривали с самцами-потомками соответствующих групп и не подвергали каким-либо специальным воздействиям. Рожденных этими самками 3-месячных потомков второго после гормонального воздействия поколения тавже использовали в опытах.

Животных подвергали действию трех стрессоров: эфирного, комбинированного или эмоционального. Первый сводился к помещении крыс на I мин в атмосферу паров эфира. Второй заключался в обрезании кончика хвоста под легким эфирным наркозом и взятии I мл крови. Эмоциональный стресс вызывали помещением крыс на I час в тесные сетчатые трубки.

Фармакологические препараты в боковой желудочек головного мозга вводили с помощью микроинъектора через предварительно вживленные С за 3-4 дня до опыта) направляющие каната. В боковой желудочек мозга в объеме 10 мкл вводили: норадреналин би-тартрат (7,5-10 мкг), серотонин-креатинин сульфат (100 мкг) или карбахолин (1,5 мкг).

Кровь брали через I час после начала действия стрессора или введения препарата в мозг. Надпочечники крыс инкубировали в растворе Кребс-Рингера с глюкозой, насыщенном газовой смесью 95$ 02 и 5% С02, при температуре 37 °С. В крови и инкубационной среде определяли содержание П-оксикортикостеровдов (Stahl, Dorner, 1966).

В ткани головного мозга взрослых животных и плодов определяли концентрацию норадреналина (Maickel et al., 1968; Jaoobo-witz, Richardson, 1978) И Серотонина (Curzon, Green, 1970; Jaoobowitz, Richardson, 1978), а также активность ключевого фермента биосинтеза катехоламинов - тирозингидроксилазы по разработанному в работе методу (Дыгало, 1987).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУВДЕНИЕ

I. Действие глюкокортикоидов в период внутриутробного развития на стрессорную реактивность взрослого организма (1-8, 10-12, 22, 24, ЗО)36

Разнообразные стрессоры способны повышать уровень глюкокор-тиковдных гормонов в крови беременных самок. Стероиды проникают через плацентарный барьер и попадают в плод. Действие глюкокортикоидов в качестве регуляторов активности генов позволяет этим гормонам влиять в раннем онтогенезе на реализацию наследственной программы и вызывать изменение свойств и функций организма на длительный период жизни.

Введение гидрокортизона самкам крыс в течение последней трети беременности, оказывает существенное влияние на функцию гипоталамо-гилофизарно-адренокортикальной системы (ГГАС) их взрослых потомков (рис.1). Активация этой эндокринной системы стрессором приводит к повышению уровня глюкокортикоидов в крови. После пренатального воздействия распределение взрослых самцов-потомков по уровню короткоетероидов в крови при эмоциональном стрессе значительно смещалось в сторону меньших значений по сравнению с контрольными животными. В среднем, содержа-

Рис.1. Распределение самцов крыс линии Вис тар по уровню П-оксикортикосте-ровдов (11-ОКС) в крови при эмоциональном стрессе после пренатального воздействия гидрокортизоном.

Контроль: п = 134 Гормон: п = 114

£2=76,2; р<0,001

ние кортикостеровдов в крови при этом стрессе снижалось более чем в 1,5 раза, а реакция на стрессор, за вычетом исходного уровня гормона, ослаблялась почти в 3 раза.

») номера списка основных публикаций, в которых представлены материалы данного раздела.

число животных

11-ОКС,МК1$

КОНТРОЛЬ--ГОРМОН

Угнетающее действие глюкокортикоидов проявлялось только на фоне эмоционального стресса и не обнаруживалось в исходном состоянии или после применения "системных" стрессоров, связанных с действием поврездавдего агента и нарушением внутренней среды организма. Инъекции гвдрокортизона в течение последней трети внутриутробного развития, адреналэктомля до спаривания или стимуляция собственных гормонов коры надпочечников беременных крыс существенно не влияли на реакцию ГГАС потомков при эфирном или комбинированном эфирно-хирургическом стрессах. У всех групп взрослых потомков уровень кортикостероццов в крови повышался в среднем от 10-13 в исходном состоянии до 22-24 мкг# при эфирном и 40-44 мкг£ при комбинированном стрессорных воздействиях.

Эмоциональная сгрессорная реакция взрослых животных в равной степени ослаблялась 4-кратными введениями гидрокортизона на 16, 18, 20 и 22 дни, охватывающие всю последнюю треть беременности или 2-кратными инъекциями на 16 и 18 дни внутриутробного развития (табл.1).

Таблица I.

Содержание кортикостероидов (м+т) при эмоциональном стрессе в крови взрослых самцов крыс линии Вистар после повторных введений гидрокортизона их матерям во время беременности

Пренатально П-оксикортикостероиды, мю#

вводимое -

вещество Исходный Стресс

Без введения П,7 + 0,73 (25)* 30,1 + 1,53 (29)

Физиологический р-р 12,7 + 0,98 (12) 29,9 ± 2,02 (20)

Гидрокортизон: 17,7 + 1,56 (19)**

4-кратно 13,4 + 0,96 (14)

2-кратно 12,6 ± 0,93 (21) 18,9 +1,05 (30)**

%) Здесь и далее в скобках указано количество животных эж) р<0,001 по сравнению с обеими контрольными группами

Более того, даже однократные введения гидрокортизона на 16, 18 или 19 день эмбриогенеза сопровождались снижением реакции потомков на эмоциональный агрессор (рис.2). Однако после воздействия на 20 или 21 день беременности содержание кортикостерона в крови взрослых потомков при стрессе значительно не отличалось от уровня контрольных животных. Возможной причиной, ограничивал}- !

Ркс.2. Зависимость угнетения эмоциональной стрессорной реакции взрослых самцов крыс лннни Вистар от срока однократной инъекции гидрокортизона в указанные дни их внутриутробного развития. ®а) р<0,и01; зек) р-«0,01; ж) р-=0,05 по. сравнению с контролем.

зо-

Ш 20"

ю-

УРОВЕНЪ КОНТРОЛЬНЫХ животах

5- - -

-л-

16 _1_

18 _1_

19 _1_

20

21 _I

ДНИ ЕЕЕВШШОСТИ

щей чувствительный период 20-ым даем эмбриогенеза, может быть увеличение концентрации собственных кортикостероидов в крови плодов крыс: после достижения этими гормонами определенного уровня, добавочное количество вводимого гидрокортизона влияния ухе не оказывает. В течение последней недели беременности плода крыс имеют изменяющийся уровень гормонов коры надпочечников с махсодтмам в районе 20-го дня эмбриогенеза (Мицкевич, 1978).

Угасание эффекта гидрокортизона по мере приближения момента инъекции к сроку окончания беременности позволяет думать, что гормон оказывал свое влияние исключительно в пренатальном периоде. Такое предположение подкрепляется результатами опытов с перекрестным выращиванием потомства. Вне зависимости от вскар-шшваицих самок, если крысы в пренатальный период онтогенеза подвергались воздействию гидрокортизоном, то во взрослом состояния у них была понижена реакция 1ТАС на эмоциональный стрессор. В то же время, вскармливание интактных крысят самками, получав-вш во время беременности гидрокортизон, не вызывало у первых значительного изменения реактивности системы при этом стрессе.

Сниженный гормональным воздействием уровень реактивности стабильно проявляется у самцов и у самок в 3-, 6- и 12-месячном возрасте. Вместе с тем, при скрещивании животных, которые благодаря гормональной модификации внутриутробного развития имели пони. кенный по сравнению с нормой уровень кортикостероидов в крови пра эмоциональном стрессе, получены потомки, практически не от-. лкчашдаеся по этому показателю от контрольных (рис.3). Эти результаты свидетельствуют, что пренатальное воздействие гидрокортизоном вызывает, хотя и стабильное на протяжении жизни одного I поколения, но не передающееся потомству ослабление реакции ГГАС на эмоциональный стрессор.

Рис.3. Содержание кортикостеровдов в крови (м+щ) при эмоциональном стрессе у родителей, подвергавшихся пренатальному воздействию гвд-рокоргизоном, и у их взрослых: потомков крыс линии Вистар. Стрелки

- направление скрещивания родителей для получения потомков, не подвергавшихся воздействиям в период эмбриогенеза. Белые столбики

- контрольные животные, заштрихованные - после гормональной модификации. н) р«=0,05; эвг) рс0,01 по сравнению с контролем.

-4й

120

А*

¿20"

В отличие от введения глюкокортикоидов, снижение уровня этих гормонов в крови беременных самок путем удаления надпочечников перед спариванием не ослабляло, а наоборот усиливало адреноаор-тикальную реакцию их взрослых потомков при эмоциональном стрессе. Нарушение баланса кортикостеровдов в крови беременных самок в широком диапазоне концентраций, создаваемых введением адреналина - сильного стимулятора секреции гормонов коры надпочечников или гидрокортизона интактным, а также адреналэктомцро-ванным до спаривания крысам, существенно изменяло активацию 1ТАС взрослых потомков при эмоциональном стрессе (рис.4). Действие адреналина определялось наличием у беременной садил надпочечников и, видимо, он не оказывал самостоятельного влияния.

Рис.4. Линия регрессии уровня П-ОКС в крови взрослых самцов крыс линии Вистар при эмоциональном стрессе по содержанию П-ОКС в крови их беременных матерей. По оси абсцисс - натуральный логарифм уровня П-ОКС в крови беременных самок: по оси ординат - уровень 11-0КС (мга$) в крови взрослых самцов. I-адреналэхтомия+фйзиологический раствор; 2-адреналэктомия+ад-реналин; З-физиояогический раствор; 4-гвдрокортизон; 5-адреналэктомия+гидрокортизон; 6-адреналин.

40-

30

20

Сопоставление уровня II-оксикортикостероидов в крови взрослых потомков при эмоциональном стрессе с содержанием этих гормонов в крови самок во время беременности выявило их выраженную отрицательную связь (гСп=-0,94; р«=0,01). Линия регрессии уровня кортикостеровдов в крови взрослых потомков по содержанию гормонов в крови самок во время беременности может быть описана следущим эмпирическим уравнением: у=66,6 - ю,51пх (р«со,оо2). Максимальным содержание глюкокортикоидов при стрессе было у потомков самок с наименьшим уровнем гормонов в крови во время беременности. Если же у самок повышали уровень кортикостеровдов путей введения экзогенного гормона или за счет стимуляции собственных гормонов коры надпочечников матери, то потомки имели сниженную реакцию ГГАС при эмоциональном стрессе.

Важным следствием выявленной закономерности является то, что "нормальная" реакция ГГАС взрослых крыс при эмоциональном стрессе является функцией "нормального" уровня кортикостеровдов в крови их матерей во время беременности. Иными словами, и при нарушении баланса кортикостеровдов, и в норме, в период внутриутробного развития действует гормональный механизм: уровень глюкокортикоидов в крови беременной самки в обратном соотношении предопределяет последующую эмоциональную стрессорную реактивность взрослых потомков.

Действие этого механизма, очевидно, проявляется при применении к беременным самкам не только использованного в наших опытах экспериментального стрессора - введения адреналина, но и других разнообразных стрессорных воздействий. Взятие самок крыс в руки, что является для них стрессором, на протяжении всей беременности сопровождалось, как и введение глюкокортикоидов в наших опытах, снижением реакции ГГАС взрослого потомства на эмоциональный, но не "системный" стрессор (Ader, Plaut, 1968). К снижению гормональной реакции на ограничение подвижности взрослых животных приводила фиксация в сочетании с электрокожной стимуляцией их матерей во время беременности (Polard, 1984). Анализ эффектов лапаротомии, охлавдения или введения амфетамина беременным самкам позволил выявить, что угнетение адренокор-тикальной реакции взрослых потомков при эмоциональном стрессе происходило в соответствии с выявленным гормональным механизмом пропорционально степени повышения этими воздействиями уровня глюкокортикоидов В крови матерей (Naiuaenko, Maslova, 1985).-

Обнаруженный гормональный механизм может являться одной из причин обратной зависимости эмоциональности потомков от уровня этого признака матери (Denenberg, Rosenberg, 19б7;Трут, 1978; Дыгало, 1988) и позволяет объяснить противоположное направление' материнских генетических и негенетических влияний на сгрессор-ную реактивность потомков (Joffe, 1969; Treiman et al., 1970).' Действительно, если самка передает потомкам гены высокой стрес-сорной реактивности, то эти же гены обусловят повышенный уровень кортикостероццов в ее крови во время беременности. Гормоны понижают согласно описанному механизму сгрессорную реактивность потомков и, следовательно, действуют против генетического материнского вклада. Очевидно справедливо и обратное: гены ослабленной стрессорной реакции - низкий уровень кортикостероидов во время беременности - негенетический материнский эффект, повышающий стрессорную реактивность потомков. Вместе с тем, сама предрасположенность животных к модифицирующему влиянию глюкокортикоидов находится под генетическим контролем.

2. Наследственная предрасположенность к глюкокортиковд-зависимой модификации эмоциональной стрессорной реакции (5, 6, 9, 13-18, 22, 29, 31)

Крысы линии Август имеют более высокий по сравнению с животными линии Вистар уровень кортикостероидов в крови в условиях эмоционального стресса при одинаковом у обеих линий содержании гормона в исходном состоянии и при действии "системных" стрессоров (Дыгало, 1982; Маркель, Бородин, 1982). Введение гвдрокортизона матерям на 16 и 18 дни беременности существенно не влияло на исходный уровень и степень повышения содержания кортикостероидов в крови взрослых самцов-потомков крыс линии Август, также как и Вистар, при эфирном и комбинированном стрессорных воздействиях. Однако, пренатально введенный гормон не изменял у крыс линии Август в отличие от Вистар уровень кортикостероццов в крови и при эмоциональном стрессе (рис.5). С учетом устойчивости крыс линии Август к действию введенного гормона, высокая реактивность этих животных может найти объяснение в том, что и эндогенные глюкокоряшовдн не влияют у них на онтогенез механизмов эмоционального стресса. В пользу этого предположения сввде- | тельствует формирование у крыс Вистар такой же высокой реактивности в условиях глубокого гормонального дефицита в эмбриогене-

Ряс.5. Содержание кортиностероидов в крови (Вш) при эмоциональном стрессе у взрослых самцов крыс линяв Август (А), Вистар (В) и реци-прокных гибридов, матерям которых дважды во время беременности вводил физиологический раствор (белые столбики) или гидрокортизон (заштрихованные столбики). Первой указана линия матери, второй - отца. *) р^-0,05; з») :0,Ш; эа«) р^0,(Ю1 по сравнению с контролем.

зе, вызванного удалением надпочечников матери. Разная чувствительность крыс этих линий к гормону может быть связана с особенностями реагирования как матери, так и плода.

Гормон вызывает гуморальные сдвиги в организме матери, характер и интенсивность которых определяется ее генотипом. Реакция пяопа на эти гуморальные сдвиги зависит от его наследственных особенностей. Сопоставление эффектов гидрокортизона на реципро-кных гибридов первого поколения сввдетельствует, что независимо от того, рождены ли гибридные потомки самками Август или Вистар, реакция их 1ТАС на эмоциональный стрессор снижалась в результате пренатального воздействия (рис.5). Следовательно, действие гормона на стрессорную реактивность не определяется исключительно материнским организмом. Видимо, ответ на нарушение гормонального баланса является в основном функцией генотипа эмбриона. Последнее представляется вполне возможным, так как глюкокор-тиковды легко проникают через плаценту и способны, как будет рассмотрено в 4 разделе работы, воздействовать на плод. Кроме того, судя по гибрвдам первого поколения исследованных линий, наличие чувствительности к гормону в изученный период онтогенеза является доминантным признаком. Вероятно при создании линии Август инбридингом зафиксированы рецессивные аллели генов, определяющих чувствительность животных к глюкокортиковдам в период внутриутробного развития.

Участие наследственных факторов в определении предрасположенности к глюкокортиковд-зависимой модификации проявлялось и у аутбредных животных. У селектированных на повышенный уровень артериального давления крыс (линия НИСАГ), которых не подвергали гормональному воздействию в период эмбриогенеза, реакция | ГГАС на эмоциональный стрессор ослаблена по сравнению с конт-

рольными аутбредными животными Вистар, из популяции которых выведена линия НЙСАГ (табл.2). Введение гидрокортизона аутбредным

Таблица 2.

Содержание кортикостеровдов (мкг£, Ы+ш) при эмоциональном стрессе в крови взрослых самцов крыс аутбредных линий Вистар и НИСАГ после введения гидрокортизона их матерям во время беременности

Пренатальное Линия животных

воздействие Вистар НИСАГ

Контроль 29,2 + 1,46 (22) 19,1 + 1,67 (24)х

Гормон 20,3'+ 2,35 СЕЗ)3® 19,0 + 1,90 (16)

*) р-=-0,001 по сравнению с линией Вистар

эег) р-^0,002 по сравнению с контролем той же линии

крысам Вистар на.16 и 18 дни беременности снижало у взрослого потомства уровень гормонов коры надпочечников в крови при стрессе. В то же время, уже пониженная в результате селекции адрено-кортикальная реакция крыс линии НИСАГ дальнейшему ослаблению в результате пренатального воздействия не подвергалась.

Агрессивные серые крысы, разводимые в неволе в течение 18-23 поколений, значительно не отличались по уровню кортикостероидов в крови при эмоциональном стрессе от животных природной популяции, из которой они происходят. Серые ручные крысы, которых отбирали на отсутствие агрессивной реакции по отношению к человеку имели по сравнению с агрессивными сниженный уровень кортикостероидов в крови при эмоциональном стрессе. Распределение ручных самцов по этому признаку существенно смещено в сторону меньших значений по сравнению с контрольной группой агрессивных серых крыс (р,ис.6,А,Б). Введение гидрокортизона самкам агрессивных серых крыс на 16 и 18 дни беременности смещало распределение их взрослых лото:,шов по уровню кортикостеровдов в крови при эмоциональном стрессе в область меньших значений по сравнению с контрольными агрессивными животными (рис.6,А). При этом на распределение по этому признаку взрослых самцов ручных крыс пренатальное гормональное воздействие не влияло (рис.6,Б).

У животных, представляющих исходные для селекции популяции белых и серых крыс, и отбор, и гормон снижали стрессорную реактивность. Вместе с тем, на сниженную отбором стрессорную реактивность селектируемых групп крыс гормон влияния не оказывает.

Рис.6. Распределение самцов агрессивных (А) и ручных (Б) серых крыс по уровню короткое тероидов в крови при эмоциональном стрессе после пренатального воздействия гидрокортизоном. Сплошная линия - контроль. Пунктирная - гидрокортизон. По оси абсцисс - уровень Н-ОКС в, крови при стрессе. По оси ординат - процент от общего числа животных в группе:

контроль - А=38; Б=47;

гормон -А=26; Б=23.

Контр.А с контр.Б :

Контр. А с горм.А : 20 40 п-окс,

^2=10,4; р-сО.Ш. Следовательно, наследственное преобразование механизмов стрес-сорной реакции, совпадающее по направлению с модифицирующим действием гормона, выводит формирование этих механизмов из под регуляции повышенным уровнем глюкокортикоидов. Такое заключение подкрепляют результаты, полученные в дальнейшем на ручных и агрессивных серебристо-черных лисицах (Науменко и др., 1987). Гормональное воздействие в период внутриутробного развития значительно угнетало, исходно высокую реакцию ГГАС взрослых агрессивных лисиц, но не изменяло уже сниженную отбором эмоциональную стрессорную реакцию ручных животных.

Таким образом, чувствительность к гормону обнаруживает доминантный характер наследования и проявляется у животных "дикого" генотипа. Эти факты позволяют предполагать возможную адалтив-*ную функцию гормональной модификации у животных в природе. В естественных условиях глюкокортикоиды способны модифицировать уровень стрессорной реактивности животных в ходе регулярных циклических колебаний плотности их популяций. При нарастании плотности популяции, содержание кортикостероидов в крови беременных самок повышается (съпзиап, 1974) и может, согласно нашим данным, служить сигналом для формирования у потомков пониженного уровня реактивности. При депрессии численности популяции: сниженная адренокортикальная функция самок - повышенная стрессорная реактивность потомков. Поскольку на пике численнос-

ти более приспособленными оказываются низкореактивные, а в фазу депрессии - наоборот высокореактивные грызуны природных популяций (Мошкин, 1990), адаптивное значение гормональной модификации представляется вполне вероятным. Наследственная основа механизма гормональной модификации могла, в таком случае, формироваться под влиянием отбора, регулярно меняющего направление в пользу более или, наоборот, менее стрессреакгивных особей. Длительная селекция, обеспечивающая наследственно низкий уровень признака, приводит к утрате гормоном функции регулятора развития механизмов стрессорной реакции. Установленные свойства гормонального механизма и его изменение при отборе сходны с характеристиками описанных И.И.Шмальгаузеном (1982) адаптивных модификаций.

3. Нейроэццокринные механизмы модификациояяого изменения стрессорной реакции (2-6, 9, 11-23, 25-28, 31)

Активация ГГАС стрессором вовлекает выделение гипоталамусом кортиколиберина, который обусловливает выброс из гипофиза АКТГ, стимулирующего секрецию глюкокортикоидов надпочечниками. Избирательная модификация глюкокортикоидами реакции ITAC лишь при эмоциональном стрессе делает маловероятным изменение гормоном одного из общих для стрессоров любой природы звеньев эндокринной системы. Действительно, относительный вес надпочечников, продукция ими кортикостероидов in vitro ' и реакция железы на АКТГ in vivo и in vitro не менялись у взрослых крыс линии Вистар после пренатального гормонального воздействия.

Выделение кортиколиберина контролируется нейрохимическими системами мозга, активация которых может зависеть от качества стрессора. Основными медиаторами нервных импульсов в головном мозге, связанными с регуляцией ITAC, являются норадреналин, серотонин и ацетилхолин. Введение норадреналина в мозг сопровождалось активацией ITAC как у контрольных животных, так и у самцов крыс, матери которых дважды во время беременности получали инъекции гидрокортизона. Однако, потомки последних реагировали на норадреналин достоверно слабее, чем потомки контрольной группы (рис.7). Реакция 1ГАС на серотонин или карбахо-лин, имитирующий действие ацетилхолина, была одинаковой у под-

Рис.7. Содержание кортикосте-роидов в крови (М+т) через час после инъекции физиологического раствора (I), норадреналина (2), серотонина (3) или карба-холина 14) в боковой желудочек головного мозга взрослых самцов крыс линии Вистар, матерям которых дважды во время беременности вводили физиологический раствор (белые столбики) или гидрокортизон (заштрихованные столбики), к) р-=-0,001

п-окс, мкг %

30

20

10

л* 1

опытных и контрольных животных. Следовательно, пренатальное действие гидрокортизона, в известной мере, избирательно затрагивает норадренергические механизмы головного мозга. Кроме того, у всех генетических груш животных, у которых в результате пренатального гормонального воздействия понижалась адренокор-тикальная реакция на эмоциональный стрессор, наблюдалось и соответствующее ослабление ответа ГГАС на норадреналин.

Исследованные в наших опытах труппы животных представили широкий спектр наследственных и модификационных вариаций ответов ГГАС на центральную стимуляцию норадреналином, серото-нином и карбахолином. Эти же группы крыс существенно различались и по адренокортикальной реакции на эмоциональный стрессор. Сопоставление стрессорной реакции с ответами ГГАС на се-ротонки или карбахолин не выявило между ними существенной связи (рис.8). В то же время, уровень кортикостероидов в кро-' ви при стрессе положительно коррелировал с содержанием гормона после введения норадреналина в мозг. Сходная положительная связь между этими признаками наблвдалась и при их сопоставлении отдельно среди модификационных или генетических групп животных.

Полученные результаты свидетельствуют, что заметная доля эффектов наследственных и модификационных факторов на интенсивность эмоциональной стрессорной реакции может осуществляться с вовлечением норадренергических механизмов головного мозга. Угнетение эмоциональной стрессорной реакции взрослых животных в результате повышения уровня кортикостероидов в период внутриутробного развития согласуется со снижением чувс-

30

20

о о/ /•

.60 о о

О О о

Оо

.0°

30

/

60 -

40 -

20

—г~ 30

40

о о"

оОО°°~0 о

-1-Г

20 30

о о О О о

I

40

20 30 40

Рис.8. Связь наследственных и кодификационных вариаций уровней кортикостероидов в крови (мкг#) при эмоциональном стрессе (ось абсцисс) в введении в мозг норадреналина (А), серотонина (Б) или карбахолина (В) (ось ординат) у взрослых самцов крыс. Кавдая точка -средние для группы животных.

г.=0,66; р-е0,001

твительности их ГГАС к стимулирукщему действия норадреналина.

Введение глюкокортиковдов в раннем онтогенезе приводит к ослаблению регулирующего действия норадреналина мозга по отношению к ГГАС, описанного выше, системе терморегуляции (Наумен-ко и др., 1979; Дыгало, 1982), гипофизарно-семенниковому комплексу (Шишкина, 1988), эпифизу (Уи-гИег, 1985). Число адрено-рецепторов, выявляемых радиолжгандными методами, онихается в мозгу взрослых потомков в результате стрессирования беременных самок (Peterз, 1984) или введения им в наших опытах глюко-кортикоидов (Шишкина и др., 1989; Дыгало и др., 1990).

Влияние глюкокортиковдов на норадренергическую систему головного мозга животных подтверждается результатами определения биогенных аминов. На фоне эмоционального стресса содержание • норадреналина в гипоталамусе и стволе головного мозга мало изменялось как у контрольных, так и подопытных крыс линии Вистар (табл.3). В передней части полушарий содержание этого амина падало только у контрольных животных. 7 этих крыс при стрессе

А

о о

Таблица 3.

Содержание норадреналина (м+т) в головном мозге взрослых крыс линии Вистар, матерям которых двавды во время беременности вводили гидрокортизон

Вводимое сепии Норадреналин, мкг/г ткани мозга

иртдахшш- ПТТМТОП ~ ~

но вещ-во Полушария Гипоталамус Ствол

Физиол. Исхода. 0,31+0,04(6) 1,63+0,19(6) 0,31+0,04(6)

р-р Стресс 0,17+0,02(5)* 1,42+0,21(5) 0,29+0,01(5)

Гормон Исходи. 0,35+0,03(5) 1,81+0,31(6) 0,30+0,01(6)

Стресс 0,36+0,08(5)** 1,45+0,21(6) 0,23+0,03(§)

р<;0,05 к) по сравнению с исходным; за) по сравнению с физиологическим раствором серии стресс.

содержание норадреналина было достоверно- ниже как по сравнению с исходным, так и по сравнению с уровнем амина у самцов, матери которых получали гидрокортизон. Вместе с тем, у подопытных животных уровень норадреналина в этой части мозга не менялся по сравнению с исходным в результате применения стрессора. В то же время, содержание другого амина - серотонина во всех изученных частях головного мозга крыс линии Вистар не изменялось в результате пренатального воздействия гидрокортизоном ни в исходном состоянии, ни в условиях эмоционального стресса.

Заметное падение уровня норадреналина в мозге при стрессе наблюдалось у серых агрессивных крыс контрольной группы. У этих животных содержание норадреналина значительно снижалось не только во фронтальной части полушарий, как у соответствующей группы крыс Вистар, но также в гипоталамусе и стволе головного мозга. Пренатальное гормональное воздействие, ослабившее активацию ГГАС взрослых агрессивных крыс при ограничении подвижности (раздел 2), привело к изменению обмена норадреналина в юс мозге при эмоциональном стрессе. Это изменение проявлялось отсутствием, в отличие от контрольных животных этой линии, снижения уровня медиатора при стрессе в моз1у агрессивных крыс, матерям которых двавды во время беременности вводили гидрокортизон.

У ручных серых крыс контрольной группы содержание норадреналина при стрессе достоверно падало лишь в стволовой части

мозга. Введение гидрокортизона в период внутриутробного развития ручных крыс не влияло на эмоциональную реактивность взрослых животных (раздел 2) и содержание норадреналина в их мозгу при стрессе.

Таким образом, у животных, у которых лренатальное гормональное воздействие оказывало угнетающее действие на реакцию 1ТАС при эмоциональном стрессе, отмечено заметное изменение обмена норадреналина в мозге. В дальнейшем, сходные результаты были получены при исследовании пренатального воздействия кортикосте-роном на содержание норадреналина в головном мозге взрослых мышей инбредных линий (Дыгало, К)цин, 1987).

Влияние глюкокортиковдов в период внутриутробного развития на обмен норадреналина в мозге взрослых животных подтверждается изменением активности ключевого фермента биосинтеза катехол-аминов - тирозингвдроксилазы (ТГ). У крыс линии Вистар исходная активность ТГ повышалась в результате гормонального воздействия во фронтальной коре, где локализованы терминала норадреналино-вых нейронов, и не менялась в месте основного скопления тел этих нейронов - стволе головного мозга (табл.4). При стрессе, вызванном ограничением подвижности, активность ТГ не менялась во фронтальной коре и поднималась в равной степени в стволе головного мозга контрольных и подопытных крыс этой линии.

Таблица 4.

Активность тирозингидроксилазы (м+т) в головном мозге взрослых крыс линии Вистар, матерям которых дважды во время беременности вводили гидрокортизон

Вводимое пренаталь-но вещ-во Серии Активность ТГ, пмоль ДОФА/мин х мг белка

опытов Кора Ствол

Физиол. Исходный 3,8 + 0,5(10) 5,3 + 0,6 (10)

Р-Р Стресс 4,2 + 0,6 (7) 8,6 + 0,3 СИ)К

Гормон Исходный Стресс 6,8 + 1,3 (5)** 7,4 + 0,9 (7)ш 6,3 + 0,8 (7) 9,3 + 0,8 (8)к

р«=0,05 к) по сравнению с исходным; я») по сравнению с физиологическим раствором соответствующей серии

У взрослых агрессивных серых крыс в результате пренатально-го гормонального воздействия активность ТГ повышалась на 102% в коре и 28% б стволе головного мозга по сравнению с потомками контрольных агрессивных самок. У ручных животных в отличие от агрессивных гидрокортизон не повышал активность ТГ головного мозга по сравнению с контрольными крысами этой линии. Зависимость модифицирующего действия глюкокортиковдов на фермент от генетических особенностей животных наблюдалась и в аналогичных опытах на мстах инбредных линий ( Оуаа1о е-ь а1., 1989). У животных, у которых гормональное воздействие в период внутриутробного развития поникало эмоциональную стрессорную реактивность, отмечалось модификационное повышение активности ТГ нор-адренергической системы головного мозга.

Связь стрессорной реактивности и активности ТГ мозга проявлялась и при селекции животных. Отбор, снижающий эмоциональную стрессорную реакцию серых и белых крыс, а также серебристо-черных лисиц, повышал, как установлено в наших опытах, активность ТГ в коре и стволе мозга этих животных по сравнению с более реактивными в условиях стресса их сородичами. Следует отметить, что у этих групп животных с повышенной в результате селекции активностью ТГ, глюкокортиковды не модифицировали стрессорную реактивность (раздел 2) и, судя по серым ручным крысам, активность фермента норадренергической системы мозга. В свете этих результатов, утрата гормоном модифицирующей функции может происходить вследствие того, что процессы, индуцируемые глюкокор-тиковдами при развитии катехоламиновой медиаторной системы высокореактивных животных, полностью осуществляются в ходе онтогенеза менее реактивных особей и без повышения уровня гормона за счет внутренних наследственно закрепленных факторов.

Таким образом, повышение уровня глюкокортиковдов в период внутриутробного развития способно оказывать длительное, проявляющееся у взрослых животных, влияние на активность ключевого фермента биосинтеза катехоламинов - тирозингццроксилазы, обмен норадреналина в мозге при эмоциональном стрессе и реакцию ГГАС в ответ на центральную стимуляцию этим биогенным амином. Изменения характеристик функционирования норадреналиновой системы мозга согласуются между собой и, очевидно, являются основной причиной снижения в результате пренатального воздействия реакции ГГАС взрослых животных при эмоциональном стрессе. Такое

заключение подкрепляют электрофизиологические данные о ключевом значении норадренергаческой системы головного мозга для проявления эмоциональных реакций животных (Poots, 1983) и участие ее медиатора в регуляции функции ГГАС (Szafarczyk et al., 1987; Xeibowitz et al'., 1989; Morton et al., 1990). Кроме того, полученные результаты свидетельствуют о способности глюкокортикоидов в период внутриутробного развития влиять на формирование катехоламиновой системы головного мозга.

4. Действие глюкокортикоидов на катехоламиновую систему головного мозга в* период внутриутробного развития (19, 31, 32)

Активность ТГ головного мозга 21-дневных плодов крыс линии Вистар, развивавшихся при избытке глюкокортикоидов, была значительно выше по сравнению с плодами, испытавшими дефицит этих гормонов. Нарушение гормонального баланса вызывали в этих опытах введением самкам на 16 и 18 дни беременности кортикосгеро-на или метопирона, блокирующего синтез глюкокортиковдов. Изменение числа адренорецепторов мозга в результате пренатального гормонального воздействия наблвдалось лишь после рождения животных (Дыгало и др., 1990). Тогда как активирувдее действие глюкокортикоидов на фермент мозга плодов проявлялось уже через 6 часов после введения гормона самкам (табл.5).

Связь уровня активности ТГ мозга в период внутриутробного развития с последующей стрес-сорной реактивностью взрослого организма проявлялась при исследовании ручных и агрессивных серых крыс (рис.9). Плоды ручной линии серых крыс, с наследственно сниженной во взрослом состоянии реакцией ITAC на эмоциональный стрессор (раздел 2), имели на 20-ый день внутриутробного раз-

Таблица 5.

Активность тирозингвдроксилазы 20-дневных плодов крыс линии Вистар См+га) через 6 часов после введения матерям кортикостерона

Вводимое пмоль ДОФА/

вещество мг белка х мин

I. Без введения 5,58 ± 0,41 (32)

2. Вода 4,37 ± 0,59 (10)

3. Гормон 6,74 + 0,34 <5Г)*

я) р<0,03 по сравнению с I и р<0,001 по сравнению с 2

Рис.9. Активность ТГ (пмоль ДОФА/мг белка х мин) головного мозга 20-дневных плодов 2,0 агрессивных (I) ж ручных (2) серых крыс через 6 часов после введения кортикостеро-на их матерям.

р«£0,05 ж) по сравнению с 1>5

агрессивными; ш) по сравнению с контролем той же линии.

КОНТРОЛЬ ГОРМОН

вития повышенную активность ТГ мозга по сравнению с плодами более стрессреактивной агрессивной линии. Введение кортико-стероидов в период внутриутробного развития, ослабляющее в дальнейшем стрессорную реакцию взрослых агрессивных крыс (раздел 2), значительно активировало фермент мозга плодов этой линии животных. В то же время, врожденно более высокая активность ТГ плодов ручной линии под влиянием глюкокортикоидов существенно не повышалась и в дальнейшем, во взрослом состоянии, не изменялась их стрессорная реактивность.

Эти результаты являются еще одним свидетельством, что про- . цессы, индуцируемые при развитии катехоламиновой системы мозга высокореактивных животных глюкокортикоидами, протекают в ходе онтогенеза менее реактивных особей за счет врожденных факторов, а наследственно предопределенная способность гормона активировать ТГ мозга плодов является важным звеном его модифицирующего действия на стрессорную реактивность взрослых животных.

Активирующее действие гормона, судя по опытам на клетках нейробластомы крыс, обусловлено индукцией синтеза матричной РЖ тирозингидроксилазн и молекул фермента (Tank et al., 1986). Врожденные различия чувствительности к гормону могут быть связаны с особенностями его действия на уровне генома. Так, у агрессивных серых крыс глнжокортикоиды индуцируют синтез ядерной РНК в значительно большей степени чем у ручных животных (Дашкевич и др., 1988) и в период эмбриогенеза значительно повышают активность ТГ мозга лишь у первых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе установлено, что уровень глюкокортиковдов в крови беременной самки в обратном соотношении предопределяет последующую адренокортикальную реактивность взрослых потомков при эмоциональном стрессе. Чувствительный период для этого эффекта глюкокортиковдов у крыс ограничен сверху 20 днем внутриутробного развития. В течение чувствительного к гормону периода у плодов крыс происходит активное формирование гипоталамо-ги-пофизарло-адренокортикального комплекса (Мицкевич, 1978;1990) и участвующей в его регуляции норадренергической системы головного мозга (Раевский, 1985; Jonakait, Black, 19S9).

Модифицирующее действие гормона, согласно результатам работы, представляется следующей последовательностью событий : повышение уровня глюкокортиковдов в чувствительный период внутриутробного развития - активация тирозингвдроксилазы мозга плодов - изменение онтогенеза и последующей функции норадренергической системы головного мозга - снижение регулируемой норадреналином адренокортикальной реакции взрослых животных на эмоциональный стрессор. Онтогенетическая пластичность данной нейрохимической системы, очевидно, играет особую роль в гормональной регуляции развития разнообразных функций организма. Катехоламинергические механизмы мозга вовлечены в организующее действие андрогенов на развитие и последующую функцию репродуктивной системы (Флерко, 1975; Резников, 1982; 1990) и, как установлено в данной работе, в'модификацию глю-кокортикоидами стрессорной реактивности.

В ходе выполнения работы" и под ее влиянием в дополнение к описанному эффекту обнаружено модифицирующее действие глюкокортиковдов в пренатальном периоде на вегетативные и поведенческие проявления эмоционального возбуждения (Дыгало, 1982; 1988; Dygalo, Naumenko, 1982; Naumenko, Dygalo, 1984), систему терморегуляции (Науменко и др., 1979; Дыгало, 1982) и половую функцию (Шишкина, Дыгало, 1987; Шишкина, 1988; 1990; Шишкина, Быкова, 1989; Шишкина и др., 1990). Судя по имеющимся данным, столь широкий спектр гормональных эффектов может быть связан, по крайней мере частично, с влиянием глюкокортиковдов на онтогенез норадренергической системы мозга, участвующей в регуляции функции перечисленных систем организма.

В отличие от авдрогенов, реализующих внутренние дая организма закономерности развития, по чувствительности животных к глюкокортиковдному сигналу, зависящему от стрессорных факторов среда, наблюдается существенная наследственная изменчивость. Предрасположенность к гормональной модификации обнаруживает Доминантный характер наследования и проявляется у животных "дикого" генотипа. Кроме того, отбор, совпадающий по направлению эффекта на эмоциональную реакцию с модификацией, формирует популяцию с наследственно низкой реактивностью, и гормон при этом теряет функцию регулятора развития системы эмоционального стресса. Такие свойства характеризуют адаптивные модификации (Шмальгаузен, 1982) и позволяют предполагать приспособительное значение обнаруженного гормонального механизма для животных природных популяций.

Действие подобного гормонального механизма, вероятно, не ограничивается грызунами и хищниками, но, по-видимому, имеет место и у ладей. Введение глюкокортиковдов беременным женщинам сопровождается отклонениями психофизиологического развития их детей (Marton, Szondy, 1983), а тяжесть перенесенного матерью во время беременности стресса коррелирует со степенью нарушения психофизиологического и социального статуса потомков (Werner, 19S9).

Проведенное в работе исследование нейроэндокринных механизмов модифицирующего действия глюкокортиковдов будет способствовать поиску средств предотвращения нежелательных последствий нарушения гормонального баланса в раннем онтогенезе. Перспективными в этом отношении, исходя из установленной роли норадренергической системы головного мозга, представляются воздействия на данную нейрохимическую систему. Такое предположение подкрепляют недавние экспериментальные данные . о предотвращении некоторых эффектов пренатального стресса на половую сферу потомков введением беременной самке предшественника биосинтеза катехоламинов - тирозина (Роде и др. ,1990).

В целом, проведенное исследование свидетельствует, что глюкокоргикоиды, уровень которых повышается под влиянием стрессоров, и, фактически, в естественных условиях эти гормоны опосредуют действие средовнх факторов на развивающийся организм, участвуют в регуляции онтогенеза механизмов эмоциональной стрессорной реакции.

выводы

1. Установлено, что уровень глюкокортиковдов в крови беременной самки в обратном соотношения предопределяет последующую адренокортикальную реактивность взрослых потомков при эмоциональном стрессе. С повышением уровня кортикостерои-дов в крови матери стрессорная реактивность потомков снижается.

2. Определены сроки действия этого гормонального механизма и продолжительность сохранения его эффекта. Формирование системы стрессорной реакции зависит от баланса кортикостеро-идов в начале последней трети беременности. Чувствительный период у крыс ограничен сверку 20-ым днем внутриутробного развития. Вызванное гормоном понижение эмоциональной стрессорной реакции проявляется на протяжении длительного периода жизни животных, но не передается их потомкам.

3. Показана специфичность модифицирущего действия глюкокортиковдов по отношению к нейроэндокринной системе эмоционального стресса, функциональная активность надпочечников и ответ гипоталамо-гипофизарно-адренокортикального комплекса на стрессы, связанные с действием повреждающего агента и нарушением внутренней среда организма, не изменялись у взрослых животных в результате нарушения баланса глюкокортиковдов в период внутриутробного развития.

4. Установлена ведущая роль норадренергической системы головного мозга в модификационном снижении эмоциональной стрессорной реакции. Глюкокоргикоидн в период внутриутробного развития способны активировать ключевой фермент биосинтеза катехояамияов - тирозингидроксилазу мозга плодов. Активация фермента в пренагальном онтогенезе сопровождается в дальнейшем изменением функции норадренергической системы головного мозга. У взрослых животных после пренатального гормонального воздействия наблвдается повышенная активность тирозингидроксилазн, изменение обмена норадреналина в мозге при стрессе и согласованное снижение реакций гшо-таламо-гипофизарно-адренокортикального комплекса в ответ на центральную стимуляцию норадреналином и эмоциональный стрессор.

5. Выявлен наследственный полиморфизм по чувствительности животных к модифицирующему действию глюкокортиковдов. Предрасположенность к гормональной модификации обнаруживает доминантный характер наследования и проявляется у животных "дикого" генотипа. Селекция животных, снижающая реакцию их гипоталамо-гилофизарно-адренокортикального комплекса на эмоциональный стрессор, выводит процесс пренатального формирования системы стрессорной реакции из-под контроля повышенным уровнем глюкокортиковдов.

6. Предложена схема изменения отбором модифицирующей функции глюкокортиковдов в раннем онтогенезе. Селекция, снижающая эмоциональную стрессорную реактивность, формирует генотип, на основе которого процессы, индуцируемые глюкокортиковда-ми при развитии катехоламинергической системы мозга высокореактивных животных исходной для отбора популяции, полностью осуществляются и без повышения уровня гормона за счет внутренних для организма наследственно закрепленных факторов. Данная схема подкреплена сходством вызываемых отбором или гормональной модификацией изменений норадренергической системы мозга в период внутриутробного развития и у взрослых тавотных.

7. Выдвинуто положение об участии глюкокортиковдов, которые в естественных условиях, по-существу, опосредуют действие средовых факторов на развивающийся организм, в регуляции онтогенеза нейроэндокринной системы эмоциональной стрессорной реакции. Генетико-физиологические особенности проявления модифицирующего действия глюкокортикоидов указывают на связь этой функции гормона с условиями жизни животных и ее возможное адаптивное значение при действии на популяцию стрессорных факторов среды.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ (статьи и главы монографий)

I. Дыгало H.H. Влияние пренатального воздействия гидрокортизоном на реактивность взрослых крыс в условиях эмоционального стресса // Известия СО АН СССР, серия бшл.наук,-1978.-й 10,- выл. 2.- С. 130-133.

2. Науменко E.B., Дыгало H.H. Реактивность гипоталамо-гипо-физарно-надпочечникового комплекса взрослых крыс после введения гидрокортизона их матерям во время беременности // Онтогенез.-

1979.- Т.Ю.- № 5.- С. 475-482.

3. Науменко Е.В., Дыгало H.H., Кудрявцева H.H. Норадренер-гические механизш мозга взрослых крыс после воздействия гидрокортизоном в лренатальный период // Докл. АН СССР.- 1979.Т. 248.- № 4.- С. 1004-1006.

4. Naumenko E.V., Dygalo H.H. Noradrenergic brain mechanisms and emotional stress in adult rats after prenatal hydrocortisone treatraent//Biogenic Amines in Development/ H.Parvez, S.Pervez (eds).-Amsterdam.-Elsevier/North Holland Biomedical Press,

1980.- P. 373-388.

5. Naumenko E.V., Dygalo N.IJ. Brain noradrenaline mechanisms and emotional stress in adult rata after prenatal hydrocortisone treatment/ZCatecholamines and Stress: Recent Advances/ E. Usdin, R.Kvetnansky, I.J.Kopin Ceds).-Hew-York, London, Amsterdam.-Elsevier/North Holland, Inc.- 19В0,- Í. 171-176.

6. Дыгало H.H. Модификация стрессорной реактивности взрослых животных путем нарушения баланса глюконортикоидов в период внутриутробного развития // Успехи теоретической и прикладной генетики / Институт цитологии и генетики СО АН СССР.- Новосибирск, 1982.- С. 227-229.

7. Науменко Е.В., Дыгало H.H. Действие гидрокортизона в период эмбриогенеза на двигательную активность взрослых крыс // Ученые записки Тартуского государственного университета.-1982,-Т. 606.- С. 91-98.

8. Дыгало H.H. Пренатальное влияние гидрокортизона на эмоциональную реактивность взрослых самцов белых крыс // ЗКурнал высшей нервной деятельности.-1982.-Т.32.-№ I.- С. 152-157.

9. Дыгало H.H. Межлинейные различия реактивности гипотала-мо-гипофизарно-адренокортикальной системы крыс // Известия

СО АН СССР, серия биол.наук.-1982.-^ 15.-вып.З.-С.П6-П9.

10. Дыгало H.H., Науменко Е.В. Роль глюкокортикоидов матери во время беременности в определении реакции гипоталарно-адрено-кортикальной системы взрослого потомства при эмоциональном стрессе // Докл. АН СССР.- 1983,- Т. 271.-Л 4.- С. 1003-1006.

11. Uaumenko E.V., Dygalo U.M. Role of maternal corticoste-

roids and epinephrine changes during pregnancy in alteration of pituitary-adrenal reactivity of adult offspring// Stress : The Role of Catecholamines and Other Neurotransmitters/E.Usdin, E. Kvetnensky, J.Axelrod (eds).-New-York,London,Paris,Montreux, Tokyo'.- Gordon and Breach Sei.РиЪ1., Inc. ,1984.- P. 839-847.

12. Дыгало H.H., Науменко E.B. Влияние гормонов надпочечников плода на реактивность гипофизарно-адренокортикальной системы взрослых крыс // Онтогенез.-1984.-Т.15.-й 2.-С. 215-219.

13. Дыгало H.H., Науменко Е.В. Генетические аспекты гормональной модификации стрессорной реактивности. Сообщение I. Пре-натальное влияние гидрокортизона на реактивность гипофизарно-надпочечниковой системы взрослых крыс линий Август, Вистар ж их гибридов первого поколения // Генетика.-1984.-Т. 20.-М2.-

С. I974-1980.

14. Дыгало H.H., Шишкина Г.Т., Бородин Ü.M., Науменко Е.В. Роль нейрохимических систем головного мозга в изменении реактивности гилофизарно-надпочечникового комплекса серой крысы при селекции по поведению // Дуряал эволюционной биохимии и физиологии.- 1985.- Т. 21.- № 4.- С. 342-347.

15. Дыгало H.H., Шишкина Г.Т., Миронов О.С., Бородин П.М., Науменко Е.В. Генетические аспекты гормональной модификации стрессорной реактивности. Сообщение 2. Модификация в раннем онтогенезе стрессорной реактивности взрослых серых крыс, селектируемых по поведению на человека // Генетика.- 1986.Т. 22.- Jé 3.- С. 500-506.

16. Дыгало H.H. Роль норадренергической системы головного мозга в преобразовании стрессорной реактивности серых крыс,селектируемых на доместикационные свойства поведения // Журнал общей биологии.- 1986.- Т. 47.- № 4.- С. 455-457.

17. Маркель А.Л., Дыгало H.H., Науменко Е.В. Реактивность пшоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы у крыс о наследственно обусловленной гипертензией // Бюл.эксп.биол. и мед.- 1986.- Т. CI.- Ш 6.- С. 678-680.

18. Дыгало H.H., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Пренатальная модификация гидрокортизоном адренокортикальной функции взрослых крыс с наследственно обусловленной артериальной гипертензией // Бюлл.эксп.биол. и кед.-1987.-Т.CHI.-Ш.-С.287-289.

19. Дыгало H.H. Простая чувствительная модификация флюори-метрического метода определения активности тирозингидроксила-

зы в ткани головного мозга // Вопросы мед. химии.- 1987.- Т.ЗЗ.-& 4.- С. 126-129.

20. Дыгало Н.Н., Науменно Е.В. Модификация гидрокортизоном в период внутриутробного развития активности тирозиягидроксила-зы мозга взрослых белых крыс // Онтогенез.- 1988.- Т.19,- й 3,-С. 319-322.

21. Дыгало Н.Н., Шкова Т.С., Науменко Е.В. Активность ти-розингидроксилазы головного мозга у селектированных по поведению серебристо-черных лисиц // Журнал эволюционной биохимии и физиологии,- 1988.- Т. 24.- й 4.- С. 503-508.

22. Беляев Д.К., Бородин П.М., Дыгало Н.Н., Мархель А.Л., Науменко Е.В., Осадчук А.В., Оськина И.Н. Цикл работ. Генети-ко-эволюционные аспекты стресса (Реферат)// Известия СО АН СССР, серия биол.наук.- 1988.- » 19.-вып. 2.- С. 126-132.

23. Юдин Н.С., Дыгало Н.Н. Активность тирозингидроксилазы

в гипоталамусе н стволе головного мозга мышей инбредных линий// Известия СО АН СССР, серия биол.наук.-1988.-М9.-вып1£-С.127-131.

24. Дыгало Н.Н. Эмоциональная реактивность в течение лизни крыс и у их потомства после гормональной модификации внутриутробного развития // Журнал высшей нервной деятельности.- 1988.Т. 38.- № 4.- С. 710-714.

25. Dygalo 11.11., Yudin N.S., Haumenko E.V. Role of genetic factors in hormonal modification of brain catecholaminergic activity// Stress: Neurochemical and Humoral Mechanisms/G.R.Van Loon, R.Kvetnansky, R.MeCarty, J.Axelrod (eds).-Hew-York,-Gordon and Breach Sci.Publ. S.A.,1989.-V. 1.- P. 277-284.

26. Naumenko E.V., Markel A.L., Amstislavsky S.F., Dygalo H.H. Brain adrenergic mechanisms of adrenocortical regulation in rats with inherited stress-induced arterial hypertension//Stress: Neurochemical and Humoral Mechanism3/G.R.VanLoon, R.Kvetnanaky, R.MeCarty, J.Axelrod (eds).-New-York.-Gordon and Breach Sci. Publ. S.A., 1989,- V. 1.- P. 453-460.

27. Naumenko E.V., Maslova L.N., Gordienko ПЛ., Dygalo ИЛЬ, Markel A.b. Persistent hypotensive effect of 1-DOPA given early during development to rats with inherited stress-induced hyper-tension//Developmental Brain Res.-1989.-V.46.-N 1.-P.205-212.

28. Naumenko E.V. , Popova U.K., Hikulina E.M., Dygalo N.lf., Shishkina G.T,, Borodin P.M., Markel A.b. Behavior, adrenocortical activity, and brain monoamines in Norway rats selected

for reduced aggressiveres towards man//Pharmacol., Biochem. and Behav.- 1989.- V. 33.- N 1.- P. 85-S9.

29. Шишкина Г.Т., Дыгало H.H., Юдин H.G., Бородин П.М., Науменко Е.В. Пренатальная генотип-зависимая модификация глюко-кортикоидами морфометрических характеристик половой системы мышей и крыс // Курнал общей биологии.- 1990.- Т. 51.- Л 3.-С. 412-418.

30. Науменко Е.В., Дыгало H.H., Маслова Л.Н. Длительная модификация стрессорной реактивности воздействиями в пренаталь-ном онтогенезе У/ Онтогенетические и генетико-эволюционные аспекты нейроэвдокринной регуляции стресса.-Новосибирск, "Наука", 1990, глава 4, С. 40-54.

31. Дыгало H.H., Щин Н.С., Калинина Т.О., Науменко Е.В. Генетико-физиологические механизмы модификации стрессорной реактивности // Онтогенетические и генетико-эволюционные аспекты нейрозвдокршшой регуляции стресса.-Новосибирск, "Наука", 1990, глава 13, С. 136-148.

32. Калинина Т.О., Дыгало H.H. Онтогенез мозга и пресинап-тических маркеров катехоламиновой системы крыс // Сибирский биологический журнал.- 1991,- вып. 2.- С. 61-65.

Всего по проблеме исследования опубликовано 76 работ.

Дополнительные собственные публикации, цитированные в работе:

Дыгало H.H. Действие гидрокортизона в период эмбриогенеза на центральные норадренергические механизмы терморегуляции // В сб."Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляции",- Новосибирск, 1982, С. 44.

Dygalo H.H., Naumenko E.V. Open-field behavior and brain monoamines of adult rats after prenatal hydrocortisone injections// Abstr. of the Int. Conf. "Integrative Neurohumoral Mechanisms".- Budapest, 1982.- P. 66.

Дыгало H.H., Юдин Н.С. Наследственная предрасположенность биосинтеза катехоламинов мозга к повреждающему действию корти-костероидов в период внутриутробного развития//Тез.Ш Всесоюз. конф."Эндокринная система и вредные факторы внешней среды".-Д., 1987.- С. 69.

Шишкина Г.Т., Дыгало H.H. Пренатальное нарушение глюкокор-

тикоидами норадреналиновых механизмов регуляции эвдокринной функции семенников взрослых животных//Тез.Ш Всесоюзн.конф. "Эндокринная система и вредные факторы внешней среды".- Л., 1987.- С. 259.

Шишкина Г.Т., Дыгало H.H., ¡Один H.G., Науменко Е.В. Адрено-рецепторы мозга взрослых самцов грызунов после пренатального воздействия глюкокортикоидами//Тез. Всесоюзн.конф."Механизмы действия медиаторов и гормонов на эффекторные клетки".-Суздаль, 1989.- С. 220.

Дыгало H.H., Калинина Т.С., Милова A.A. Модификация онтогенеза катехоламиновой системы коры- головного мозга гормональным индуктором//Тез.У Всесоюзн. конф. "Физиология и биохимия медиаторных процессов".- М., 1990,- С. 102.

Дыгало H.H., Шишкина Г.Т., Милова A.A., Леваи Д., Корани Л., Эндреци Э. Опиоидные и адренергические рецепторы мозга после воздействий в раннем онтогенезе//Тез.Всесоюзн.симп."Биохимия рецепторных систем".- Таллин, 1990,- С. 19-20.

ж я к

Считан приятным долгом выразить свою признательность и глубокую благодарность за постоянную поддержку зтого многолетнего исследования заведующему лаборатории генетических основ нейроэцдокринной регуляции Института цитологии и генетики СО АН СССР профессору Е.В.Науменко, а также моим молодым коллегам - О.С.Миронову, Н.С.Юдину, Т.С.Калининой й А.А.Миловой, участие которых способствовало выполнению объемных экспериментов данной работы.