Динамика содержания катехоламинов в гипоталамических структурах самок крыс в преовуляторный период

Разыграев Алексей Вячеславович; Милютина Юлия Павловна; Кореневский Андрей Валентинович; Залозняя Ирина Владимировна; Степанов Михаил Григорьевич; Пустыгина Антонина Васильевна; Арутюнян Александр Вартанович

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ КАТЕХОЛАМИНОВ В ГИПОТАЛАМИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ САМОК КРЫС В ПРЕОВУЛЯТОРНЫй ПЕРИОД

ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта СЗО РАМН

УДК: 612.663:611.814.1-07-092.9

■ Изучена динамика содержания кате-холаминов (норадреналина — НА и дофамина — ДА) в медиальной преопти-ческой области (МПО) и медиальном вентральном гипоталамусе (включающем срединное возвышение) половозрелых самок крыс в непродолжительный период дневной фазы суток на стадии проэструса (9:40-10:10 до 11:15-11:50 от начала дневной фазы; режим освещения — 12 ч света: 12 ч темноты). В данный период для МПО было подтверждено существование резкого снижения содержания НА. При этом также происходит достоверное снижение соотношения [НА]/[ДА]. Для того же периода выявлена достоверная положительная корреляционная связь между содержанием НА в МПО и в медиальном вентральном гипоталамусе. У крыс данные области являются местами преимущественного сосредоточения, соответственно, тел и проекций гонадолибери-нергических нейронов. Поскольку снижение [НА] и [НА]/[ДА] в МПО происходит в период преовуляторной гиперсекреции гонадолиберина, можно предполагать необходимость наличия данных изменений для интенсификации и/или последующего снижения продукции данного нейрогор-мона. Положительная корреляционная связь между [НА] в МПО и [НА] в медиальном вентральном гипоталамусе может указывать на согласованность в функционировании отдельных компонентов норадренергической системы, что может иметь значение для регуляции продукции гонадолиберина.

■ Ключевые слова: моноамины; норадреналин; дофамин; корреляция; медиальная преоптическая область; срединное возвышение; гипоталамус; проэструс; крыса.

Проблема регуляции репродуктивной функции женского организма является одной из сложнейших в нейроэндокриноло-гии. Особого внимания заслуживает функционирование сложно организованной гипоталамической системы, включающее механизмы синтеза и секреции ключевого регулятора половой цикличности — гонадолиберина (ГЛ), рилизинг-гормона, стимулирующего выработку гонадотропинов гипофиза.

В настоящее время не вызывает сомнений тот факт, что моноаминергические системы вовлечены в гипоталамический контроль продукции данного нейрогормона. Для каждого из основных нейромедиаторов-моноаминов, т. е. для норадрена-лина (НА), дофамина (ДА) и серотонина, показано участие в формировании преовуляторного пика ГЛ. Представления о вкладе моноаминергических систем сводятся к следующему: НА и ДА считаются позитивными регуляторами синтеза ГЛ в медиальной преоптической области (МПО) (в особенности это относится к НА); что же касается секреции ГЛ из срединного возвышения гипоталамуса (СВ), то ДА, в противоположность НА, рассматривается как негативный регулятор. В отношении серотонина известно ингибирующее влияние на продукцию ГЛ. Для различных моноаминов показано наличие изменений в их содержании и секреции в МПО и медиальном базальном гипоталамусе на стадии проэструса, приуроченных к вечернему времени, что связывают с осуществлением их регуля-торной роли в отношении формирования пика ГЛ [9, 10, 11]. Таким образом, в отношении даже одних моноаминов можно говорить о сложном, комплексном механизме регуляции синтеза и секреции ГЛ.

Недавно в нашей лаборатории было обнаружено, что у самок крыс в МПО, где у грызунов локализовано большинство перикарионов — нейронов, продуцирующих ГЛ и проецирующихся в СВ, в короткий интервал вечернего времени (с 9:30-10:00 до 11:00-12:00 от начала дневной фазы суток при режиме 12 ч света: 12 ч темноты) на стадиях проэструса и диэструса (метэструс + диэструс-2) происходит выраженное снижение содержания НА. Для ДА подобных изменений выявлено не было [3]. Известно, что в МПО можно зарегистрировать пик высвобождения НА у овариэктомированных крыс, обработанных эстрогеном, наблюдаемый именно в вечернее время, отсутствующий у животных, лишенных соответствующего уровня полового стероида [8]. На наш взгляд, обнаруженное снижение содержания НА в непродолжительный интервал времени, соответствующий преовуляторному периоду, может иметь непосредственное отношение к регуляции продукции ГЛ в МПО. Ввиду того что моноаминергическая регуляция продукции ГЛ имеет сложный комплексный характер,

Таблица 1

Содержание катехоламинов (нг/мг белка, M±SD) в медиальной преоптической области (МПО) и вентро-медиальном гипоталамусе (СВ-Арк) самок крыс во второй половине дневной фазы экспериментальных суток (12 ч света : 12 ч темноты)

Норадреналин Дофамин

Периоды 1 2 1 2

МПО 28,0 ± 6,8 20,7 ± 7,6* 7,9 ± 1,6 8,6 ± 3,6

СВ-Арк 46,7 ± 8,6 37,6 ± 8,9 22,6 ± 4,9 20,7 ± 4,4

Периоды: 1 — 9:40-10:10, 2 — 11:15-11:50 (отсчет времени - от начала дневной фазы суток). В период 1 исследовано одиннадцать животных, в период 2 — восемь. * — р < 0,05 при сравнении со значением для периода 1.

была поставлена цель изучить динамику функционирования катехоламинергических систем в МПО и медиальном вентральном гипоталамусе в преовуляторный период и оценить согласованность в состоянии данных систем между МПО и СВ. В связи с этим была исследована динамика соотношений между концентрациями НА и ДА в МПО и вентро-медиальном гипоталамусе, содержащем СВ, для интервала времени, в который происходит резкое снижение содержания НА в МПО. Наряду с этим была произведена оценка корреляционных связей в содержании данных соединений между указанными областями.

Материалы и методы

Исследование проводили в весенне-летний период на 19 крысах-самках линии Вистар (вес 238 ± 18 г, М ± SD), полученных из питомника «Рапполово» РАМН. Животные содержались в виварии с искусственным освещением (фотоцикл — 12 ч света : 12 ч темноты, включение света в 7:00) и получали стандартный корм и воду.

Стадии эстрального цикла определяли по соотношению клеток трех типов, присутствующих в вагинальных мазках [7]. Животных декапитиро-вали на стадии проэструса в следующие периоды (отсчет времени — от начала дневной фазы): 9:40 - 10:10 и 11:15 - 11:50 (1-й и 2-й временные интервалы, соответственно). Из мозга декапити-рованных животных выделяли МПО и вентро-медиальный гипоталамус, содержащий СВ с прилежащими к нему аркуатными ядрами (СВ-Арк), замораживали и хранили при -85 ° С до начала анализа.

После размораживания исследуемые структуры мозга гомогенизировали в 0,25 мл 0,1 М хлорной кислоты, содержащей метабисульфит калия (0,05%), центрифугировали (10000 g, 15 мин, +4° С), супернатант переносили в прибор для микрофильтрации и фильтровали через капроновый фильтр с диаметром пор 0,2 мкм; фильтрат подвергали хроматографическому анализу в тот же день.

Количественный анализ НА и ДА в исследуемых областях гипоталамуса проводили методом

ВЭЖХ с электрохимическим детектированием в условиях, позволяющих в ходе одного анализа определять содержание каждого из этих соединений в пробе [1]. Хроматографическое разделение биогенных аминов осуществляли на колонке Reprosil 80 ODS-2 (100 х 4 мм, 3 мкм, Dr. Maisch GmbH, Германия). Детектирование проводили на аналитической ячейке модели 5100А Coulochem II (ESA, США) при потенциале +0,65 В. Подвижная фаза содержала 6 мМ цитратный буфер, 2 мМ этилендиаминтетраацетат натрия, 1,1 мМ октил-сульфонат натрия и 7 % ацетонитрил (v/v). Расход элюента — 0,75 мл/мин. Содержание определяемых веществ расчитывали в нанограммах на миллиграмм белка, который определяли по методу Vera [12].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием ранговых критерия Уайта (T) и коэффициента корреляции Спирмена (rs).

Результаты и обсуждение

В результате проведенного исследования в МПО и СВ-Арк были выявлены значения содержания НА и ДА, представленные в таблице 1.

Для НА обнаруживается достоверное снижение его содержания в МПО от 9:40 - 10:10 экспериментальной дневной фазы к 11:15 - 11:50 (p < 0,05). В отношении содержания НА в СВ-Арк, а также ДА в МПО и СВ-Арк достоверная динамика не обнаружена.

В результате расчета отношений концентраций исследуемых соединений в МПО была выявлена динамика отношения [НА]/[ДА]. Данный показатель изменяется от 3,55 ± 0,22 для периода 9:40 - 10:10 экспериментального времени суток до 2,53 ± 0,26 для 11:15 - 11:50 (p < 0,05). В отношении других сочетаний исследуемых соединений в двух различных гипоталамических областях динамика соотношений их концентраций не выявляется.

При объединении вариант из 1-го и 2-го интервалов экспериментального времени суток (таким образом охватывается период, в который происходит преовуляторная гиперсекреция ГЛ) было

35 т

30 --

£ 25

I-

о

20

_о

о

Ч> 15

о ср ® 10

О

ш

о ср с

5 -- f-

•i-

Т 0,3

-- 0,25

ш

0,2 f£ о ср

0,15 §

о

0,1 о

S

et ш

■■ 0,05 £

m

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 время от начала дневной фазы, ч

0

-----гонадолиберин —— прогестерон -эстрадиол

Рис. 1. Динамика уровней эстрадиола, прогестерона и гонадолиберина (ГЛ) в сыворотке крови крыс на стадии проэструса.

Фотоцикл — 12 ч света : 12 ч темноты. Крыс декапитировали с 2-часовым интервалом. Определение стероидов проводили радиоиммунным методом [6]. Пик секреции ГЛ приведен в соответствии с литературными данными о связи продукции нейрогормона с динамикой содержания половых стероидов [2,4]. М ± т (п = 10-15)

выявлено достаточно высокое положительное значение коэффициента корреляции для пары НА в МПО: НА в СВ-Арк (ге = 0,51, р < 0,05). В отношении ДА корреляционная связь между МПО и СВ-Арк не обнаружена.

Результаты настоящего исследования подтверждают существование резких изменений в состоянии норадренергических проекций в МПО в преовуляторный период. Согласно современным представлениям, норадренергические проекции в МПО вносят наибольший вклад в контроль продукции ГЛ у грызунов по сравнению с другими моноаминергическими системами [5]. В связи с этим вполне понятно то, что содержание НА в МПО претерпевает наиболее выраженные изменения в вечернее время, что позволяет обнаружить достоверные различия статистическим методом, использованным в настоящем исследовании.

А. Е. Не1^оп в своем подробном обзоре по физиологии гонадолиберинпродуцирующей системы подчеркивает важность норадренергической модуляции для обеспечения продукции ГЛ. Установлено, что введение крысам в третий желудочек НА или агонистов адренорецепторов приводит к подавлению продукции лютеинизирующего гормона (ЛГ), что, по всей видимости достигается благодаря проникновению данных веществ в окружение гонадо-либеринергических нейронов в МПО. Однако тот же самый эффект вызывает введение антагонистов

альфа-адренорецепторов — снижается продукция ГЛ и ЛГ. Подобные факты можно объяснить тем, что НА оказывает пермиссивный (разрешающий) эффект на гонадолиберинергическую нейрональ-ную сеть. Присутствуя в определенных количествах в терминалях норадренергических нейронов, проецирующихся в гонадолиберинпродуцирую-щие структуры, НА делает последних способными осуществлять гиперпродукцию ГЛ. Существенные отклонения от требуемых концентраций НА препятствуют возникновению преовуляторного пика продукции нейрогормона [5]. Обнаруженные в настоящем исследовании изменения содержания НА, вероятно, отражают модулирующую активность данного нейромедиатора в отношении продукции ГЛ в МПО.

В пользу этого предположения говорят данные о динамике концентраций стероидных гормонов в сыворотке крови, полученные в наших экспериментах на крысах, находящихся на стадии проэструса и содержащихся в тех же условиях светового режима (рис. 1). Прогрессивное снижение концентрации эстрадиола происходит в диапазоне от 9 до 11 ч от начала дневной фазы суток и именно в этот интервал наблюдается наиболее выраженное увеличение концентрации прогестерона. Согласно литературным сведениям, во время таких перемен в стероидном фоне осуществляется пик секреции ЛГ [2, 4]. На основании этих

данных можно говорить о том, что гиперсекреция ГЛ реализуется в указанный период, т. е. как раз в то время, когда происходит обнаруженное нами выраженное снижение концентрации НА в МПО.

Как показано в настоящем исследовании, данный период характеризуется достоверным снижением соотношения [НА]/[ДА] в МПО. Это может означать, что одним из решающих факторов усиления и/или ослабления синтеза ГЛ является соотношение между концентрациями НА и ДА в МПО.

Наличие положительной корреляционной связи между содержанием НА в МПО и СВ-Арк в тот же непродолжительный вечерний период может быть связано с согласованностью и однонаправленностью в работе норадренергических систем для обеспечения скоординированного контроля над процессами синтеза и секреции ГЛ.

Остается неизвестным, характерны ли подобные явления в состоянии катехоламинергических систем в МПО и СВ-Арк для других стадий репродуктивного цикла. Ответ на этот вопрос будет способствовать пониманию того, вовлечены ли описанные перемены, происходящие у самок крыс в вечернее время суток, в пусковой механизм для инициации и/или терминации пика синтеза и секреции ГЛ, или же данные процессы обеспечивают ежедневное формирование условий, благоприятствующих реализации преовуляторной гиперпродукции нейрогормона, т. е. выполняют исключительно модулирующую функцию.

Заключение

В МПО гипоталамуса самок крыс в непродолжительный период в вечернее время происходит выраженное снижение содержания НА. В тот же непродолжительный период вечернего времени происходит снижение соотношения [НА]/[ДА], что, возможно, обусловливает преовуляторные изменения в продукции ГЛ. Корреляционная связь между содержанием НА в МПО и НА в СВ-Арк, возможно, отражает согласованность и однонаправленность в норадренергической регуляции синтеза и секреции ГЛ.

Литература

1. Арутюнян А. В., Степанов М. Г., Кореневский А. В. Нарушение нейромедиаторного звена гипоталамической регуляции репродуктивной функции под влиянием ней-ротоксических ксенобиотиков // Нейрохимия. — 1998. — Т.15, N 4. — С. 264-270.

2. ВундерП. А. Эндокринология пола. — М.: Наука, 1980. — 253 с.

3. О взаимосвязи циркадианных и овариальных циклов в гипоталамической регуляции репродукции (экспериментальное исследование) / Кореневский А. В. [и др.] // Жур-

нал акушерства и женских болезней. — 2007. — № 4. — С. 24-30.

4. Bauer-Dantoin A. C., Hollenberg A. N., Jameson J. L. Dynamic regulation of gonadotropin-releasing hormone receptor mRNA levels in the anterior pituitary gland during the rat estrous cycle // Endocrinology. —1993. — Vol. 133, N 4. — P. 1911-1914.

5. Herbison A. E. Physiology of the gonadotropin-releasing hormone neuronal network / Ed. Neill D. J. — Third edition. — Amsterdam: Elsevier, 2006.

6. Jurjens H., Pratt J., Woldring M. Radioimmunoassay of plasma estradiol without extraction and chromatography // J. Clin. Endocrinology and Metabolism. — 1975. — Vol. 40. — P. 19-25.

7. Marcondes F. K., Bianchi F. J. Tanno A. P. Determination of the estrous cycle phases of rats: some helpful considerations // Brazilian Journal of Biology. — 2002. — Vol. 62, N 4a. — P. 609-614.

8. Mohankumar S. M. J., Mohankumar P. S. Aging alters norepinephrine release in the medial preoptic area in response to steroid priming in ovariectomized rats // Brain Research. — 2004. — Vol. 1023. — P. 24-30.

9. Mohankumar P. S., Thyagarajan S, Quadri S. K. Cyclic and age-related changes in norepinephrine concentrations in the medial preoptic area and arcuate nucleus // Brain Res. Bull. — 1995. — Vol. 38, № 6. — P. 561-564.

10. OgilvieK. M., StetsonM. H. The neuroendocrine control of clock-timed gonadotropin release in the female Syrian hamster: role of serotonin // J. Endocrinology. — 1997. — Vol. 155. — P. 107-119.

11. Thyagarajan S., Mohankumar P. S., Quadri S. K. Cyclic changes in the release of norepinephrine and dopamine in the medial basal hypothalamus: effects of aging // Brain Research. — 1995. — Vol. 689. — P. 122-128.

12. Vera J. C. Measurement of microgram quantities of protein by a generally applicable turbidimetric procedure // Analyt. Biochem. — 1988. — Vol. 174. — P. 187-196.

Статья представлена Е. К. Комаровым, ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта,

Санкт-Петербург

catecholamine content dynamics

in rat hypothalamic areas during preovulatory

period

Razygraev A. V., Milyutina Yu. P., Korenevsky A. V., Zalozniaya I. V., Stepanov M. G., Pustygina A. V., Arutjunyan A. V.

■ Summary: The dynamics of catecholamine (norepinephrine and dopamine) content has been studied in the medial preoptic area and medial ventral hypothalamus (including the median eminence) of mature Wistar female rats in proestrus during afternoon (9:40-10:10 to 11:15-11:50 after the day phase

80

оригинальные исследования

started; the light regimen being 12:12 h light/darkness). A sharp decrease in norepinephrine content was confirmed for the medial preoptic area, and the ratio [NE]/[DA] was significantly decreased in the same period. A significant positive correlation appears between norepinephrine content in the medial preoptic area and that in the medial ventral hypothalamus. These rat brain areas are predominant clustering sites of gonadotropin-releasing hormone neural cell bodies and projections, respectively. Since norepinephrine content and the ratio [NE]/[DA] decrease in the medial preoptic area in the period of preovulatory hypersecretion of gonadotropin-releasing hormone, the necessity of these

changes may possibly be suggested for the given neurohormone production to be increased and/or decreased afterwards. The positive correlation between norepinephrine content in the medial preoptic area and that in the medial ventral hypothalamus can denote the concurring functioning of the noradrenergic systems in the hypothalamic areas, which may be important for gonadotropin-releasing hormone production regulation.

■ Key words: monoamine; catecholamine; norepinephrine; dopamine; correlation; preoptic area; median eminence; hypothalamus; proestrus; rat.

■ Адреса авторов для переписки-

Разыграев Алексей Вячеславович — к. б. н., научный сотрудник лаборатории перинатальной биохимии.