CC BY
12Список литературы:
1. Nikitina E. A., Medvedeva A. V., Zakharov G. A., Savvateeva-Popova E. V. The Drosophila agnostic locus: involvement to formation of cognitive defects in Williams syndrome. Acta Naturae. 2014. V. 6. № 2. Р. 53—61.
2. Бучаченко А. Л. Магнито-зависимые молекулярные и химические процессы в биохимии, генетике и медицине. Успехи химии. 2014. Т. 83. № 1. С. 1 — 12.
3. Никитина Е. А., Медведева А. В., Герасименко М. С., Про-ников В. С., Сурма С. В., Щеголев Б. Ф., Савватеева-Попо-ва Е. В. Ослабленное магнитное поле Земли: влияние на транскрипционную активность генома, обучение и память у Dr. melanogaster. Ж. высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 2017. Т. 67. № 2. С. 246—256.
4. Никитина Е. А., Каминская А. Н., Молотков Д. А., Попов А. В., Сав-ватеева-Попова Е. В. Влияние теплового шока на обучение, формирование памяти и содержание LIMK1 в мозге самцов Drosophila melanogaster с измененной структурой гена limk1. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2014. Т. 50. № 2. С. 137—147.
УДК 577.24
Ветровой О. В.12, Стратилов В. А.1
1 ФГБУН Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия.
2 ФГБОУ ВО "Санкт-Петербургский Государственный Университет", Биологический факультет, Санкт-Петербург, Россия.
E-mail: vov210292@yandex.ru
Vetrovoy O. V.12, Stratilov V. A.1
1 Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, Saint-Petersburg, Russia
2 Faculty of Biology, Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
СТРЕССОРНЫЙ ОТВЕТ МАТЕРИ НА ГИПОКСИЮ ВЫЗЫВАЕТ НАРУШЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЛЮКОКОРТИКОИДНОЙ СИСТЕМЫ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ ЖИЗНИ ПОТОМСТВА КРЫС
LONG-TERM EFFECTS OF PRENATAL SEVERE HYPOXIA ON CENTRAL AND PERIPHERAL COMPONENTS OF THE GLUCOCORTICOID SYSTEM IN RATS
DOI
Аннотация: Пренатальная гипоксия (ПГ) является фактором риска развития множества тяжелых неврологических заболеваний [1,2]. Известно, что стрессорная реакция матери на гипоксию сопряжена с эпигенетическим нарушением перинатальной экспрессии глюко-кортикоидных рецепторов (ГР) в гиппокампе потомства [1,3], однако информации о том, как это влияет на функциональное состояние глю-кокортикоидной системы в дальнейшем онтогенезе, недостаточно.
Ключевые слова: пренатальная гипоксия; глюкокортикоиды; глюкокортикоидные рецепторы; гиппокамп; печень
Abstract: At the basis of the pathogenesis of many serious diseases is a violation of oxygen supply. The action of hypoxia is extremely dangerous in early ontogenesis — during prenatal and early postnatal development. The formation of developmental pathologies is caused by violations of the setting of the sensitivity thresholds of the signaling systems of the fetus, mediated not only by hypoxia itself, but also by the release of stress hormones by the mother's body. The present study focused on assessing the role of the maternal glucocorticoid response to hypoxia in the formation of impaired functioning of the glucocorticoid neuroendocrine system throughout the life of the offspring.
Keywords: prenatal severe hypoxia; glucocorticoids; glucocorticoid receptors; hippocampus; liver
В рамках настоящего исследования были изучены долгосрочные эффекты ПГ на функционирование глюкокортикоидной системы на протяжении всей жизни, а также осуществлена проверка прямой связи между стрессорным ответом матери и устойчивым нарушением экспрессии ГР в гиппокампе потомства.
Методика: Для индукции стрессорного ответа матери нами использована модель тяжелой гипобарической гипоксии (пренатальная гипоксия, ПГ), которой подвергали беременных самок крыс на 14—16 сутки беременности, период закладки гиппокампа у плода. Количество кортикостерона (КС) определяли в плазме крови беременных самок и у самцов потомков в возрасте 1 день (новорожденные), 2 недели (ювенильные), 3 месяца (взрослые) и 18 месяцев (стареющие) методом иммуноферментного анализа. Количество и локализацию глюкокортикоидных рецепторов (ГР) определяли в гиппокампе и печени самцов крыс иммуногистохимическим
методом и методом вестерн блотт. Транскрипцию глюкокортико-ид-зависимых генов (таоа, сгЬг1) в гиппокампе определяли методом количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени. Эффективность периферической рецепции глюкокорти-коидов определяли по активности глюкозо-6-фосфатазы (Г6 Фазы) в печени и количеству глюкозы в крови.
Результаты: В ответ на предъявление первого гипоксического сеанса в плазме крови беременных крыс происходит увеличение количества КС, однако при повторном предъявлении гипоксии уровень КС не отличается от контрольного, а в дальнейшем его количество снижается. В плазме крови новорожденных крысят, переживших ПГ, количество КС также ниже контроля, что сопровождается увеличением количества ГР в печени. Активность глюкозо-6-фосфотазы печени и количество глюкозы в плазме крови ПГ крысят не отличаются от контроля, что указывает на компенсацию недостатка КС повышенным количеством ГР в печени на этом этапе онтогенеза. Однако при анализе гиппокампальных звеньев глюкокортикоидной системы новорожденных ПГ крысят нами показано уменьшение как общего количества ГР и их ядерной локализации, так и интенсивности транскрипции глюкокор-тикоид-зависимых генов. Уменьшение количества ГР и интенсивности глюкокортикоид-зависимой транскрипции в гиппокампе сохраняется на протяжении всей жизни, сопровождаясь нарушением контроля глюкокортикоидной отрицательной обратной связи и, как следствие, нормализацией базального уровня КС в плазме ювенильных крыс и его стабильным увеличением у взрослых и стареющих животных. Хроническое повышение уровня КС вызывает снижение количества ГР в печени до контрольного уровня у взрослых крыс и дальнейшее уменьшение их количества у стареющих крыс, что сопровождается уменьшением активности Г6 Фазы и гипогликемией.
Для оценки роли глюкокортикоидного стрессорного ответа матери на гипоксию в формировании выявленной периферической и центральной дисфункции глюкокортикоидной нейроэндокрин-ной системы потомства была проведена дополнительная серия экспериментов с использованием ингибитора синтеза кортикостерона метирапона. Подавление материнской глюкокортикоидной реакции на гипоксию инъекцией метирапона беременным крысам перед каждым гипоксическим сеансом предотвращает снижение белковой экспрессии ГР в гиппокампе потомства.
Заключение: Таким образом, нами установлено, что:
1) Снижение чувствительности к глюкокортикоидам гиппо-кампа крыс, переживших ПГ, сохраняется на протяжении всей жизни;
2) Следствием нарушения чувствительности гиппокампа к глюкокортикоидам является стабильная гиперактивация гипоталамо-гипофиз-адренокортикальной оси;
3) Устойчивое увеличение базального уровня глюкокортико-идов сопровождается возрастными нарушениями их периферической рецепции и, как следствие, реализации глюко-кортикоид-зависимых функций;
4) При этом использование ингибитора синтеза кортикосте-рона предотвращает уменьшение количества глюкокорти-коидных рецепторов в гиппокампе после ПГ.
По результатам проведенных исследований [4] можно сделать вывод, что именно стрессорный ответ матери на гипоксию опосредует нарушение чувствительности гиппокампа плода к глюкокорти-коидам, что в дальнейшем определяет центральные и периферические нарушения функционирования глюкокортикоидной системы.
Список литературы:
1. Gonzalez-Rodriguez P. J., Xiong F., Li Y., Zhou J., Zhang L. (2014) Fetal hypoxia increases vulnerability of hypoxic-ischemic brain injury in neonatal rats: Role of glucocorticoid receptors. Neurobiology of Disease, 65, 172—179, doi: 10.1016/j.nbd.2014.01.020
2. Li Y., Gonzalez P., Zhang L. (2012) Fetal stress and programming of hypoxic/ischemic-sensitive phenotype in the neonatal brain: Mechanisms and possible interventions. Progress in Neurobiology, 98, 2, 145-16-51, doi: 10.1016/j.pneurobio.2012.05.010
3. Xiong F., Zhang L.. (2013) Role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in developmental programming of health and disease. Frontiers in Neuroendocrinology, 34, 27—46, doi: 10.1016/j. yfrne.2012.11.002
4. Vetrovoy O., Tyulkova E., Stratilov V., Baranova K., Nimiritsky P., Makarevich P., Rybnikova E. (2021) Long-term effects of the prenatal severe hypoxia on central and peripheral components of the glucocorticoid system in rats. Developmental Neuroscience, 42, 145—158, doi: 10.1159/000512223
