CC BY
39
УДК 612.017.1:616.61-092:616.61-002-019
ЦЕНТРАЛЬН1 ТА ШТРАРЕНАЛЬШ МЕХАН1ЗМИ РЕГУЛЯЦП ЦИРКАД1АННОГО РИТМУ
ФУНКЦ11 НИРОК
Проаналiзовано данi лiтератури, якi свiдчать про важливу роль центрального пейсмекера циркадiанного ритму, яким виступае супрахiазматичне ядро переднього гшоталамуса i iнтраренального водiя ритму, що забезпечуе пiдтримку гломеруло-тубулярного балансу i тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку в денш та нiчнi години добового циклу.
Обговорюеться виняткова роль мелатошну, серотонiну, дофамiну, аргiнiн-вазопресину та оксиду азоту в регуляцй бюлопчно! рит]шчно'1 активностi як центрального, так i iнтраренального пейсмекера .
Ключовi слова: центральний i iнтраренального пейсмекер бюритму, серотонiн, мелатонiн, дофамiн, аргшш-вазопресин, оксид азоту.
Серед стандартных ушверсальних характеристик вс1х живих об'екпв на Земл1 характерним е властивють !х реагувати { синхрошзувати свою життед1яльшсть з ршмчними змшами навколишнього середовища. Обертання Земл1 навколо свое! вю1 породжуе ршмчну змшу дня { ноч1, що зумовлюе р1зну штенсившсть шсоляцй, коливання температури. Рух Земл1 довкола Сонця забезпечуе в середшх широтах ч1тку сезонну ршмчшсть.
Ц та шш1 зовшшш чинники виступають для бюлопчних об'екпв своерщними пейсмекерами (вод1ями) р1зних хроноршмв. Можна з високою ймов1ршстю стверджувати, що за 4,5 млрд. роюв, впродовж яких на Земл1 з'явились { еволюцюнують жив1 об'екти, вплив зовшшшх ритмозадавач1в через свою стабшьшсть прив1в до появи на певних етапах еволюцй сво!х внутршшх водйв ритму, структура яких штегрувалась в бюлопчш регуляторш системи. За таких умов зовшшшм ршмчним стимулам достатньо проявити вплив на ендогенш водй ритму, завдяки яким в оргашзм1 реал1зуються ршмчш змши в д1яльносп вс1х оргашв { систем [26].
Серед претенденпв на роль ендогенного вод1я бюлопчних рштшв тривалий час провщна роль выводилась ешф1зу, особливо в дослщах на птахах. В грунтовнш оглядовш робот Simoneaux V. et Ribelayga C.H. [63] тдведеш шдсумки дослщження рол1 ешф1за 1 його головного гормону мелатоншу в мехашзмах регуляцй циркащанних (навколодобових) рштшв. За останш 50 роюв було ч1тко встановлено, що секреторш, гормонпродукуюч1 процеси в ешф1з1 мають стабшьний циркащанний характер: в темнову фазу добового циклу синтез мелатошну ¡з серотошну р1зко збшьшувався [67]. Циркад1анний характер секрецй' мелатошну в шнеальнш залоз1 мае ендогенний характер, зберйаючись { при утриманш тварин за умов постшно! темряви [29].
Беручи до уваги той факт, що змша дня { ноч1 реал1зуе свш вплив через фоторецепторш кл1тини с1тювки ока, 1мпульси вщ яких по ретино-гшоталам1чному тракту направляються в першу чергу в нейрони супрах1азматичних ядер переднього гшоталамусу, цшком очевидно постала проблема з'ясування рол1 нейрошв СХЯ в пейсмекерному забезпеченш циркащанного ритму [35]. В ряд1 робгт показана виключна роль нейрошв СХЯ в регуляцй циркащанного ритму: руйнування СХЯ приводило до втрати твариною здатносп контролювати циркащанний ритм сну { неспання, локомоторно! активносп, режиму харчування [29]. Введення на цьому фон мелатошну практично не вщновлювало втрачений ритм. Таю результати дають тдстави стверджувати про виключну роль СХЯ в регуляцй циркащанного ритму.
В л1тератур1 е достатня кшьюсть дослщжень, в яких стверджуеться, що СХЯ представлен гетерогенною популящею нейрошв як чутливих, так { нечутливих до дй св1тла [62, 32].
Наявшсть р1зних нейрошв в структур! СХЯ, як чутливих, так { нечутливих до дй' св1тла поставила перед науковцями питання, яким чином взаемод1ють м1ж собою р1зш групи нейрошв в процес регуляцй бюлопчних рштшв. Було ч1тко встановлено, що в мехашзмах м1жнейронально! взаемодй в СХЯ важлива роль выводиться р1зним нейромед1аторам: серотошну, дофам1ну, норадренал1ну, ГАМК, мелатошну [33]. В серп експериментальних дослщжень в хронобюлопчнш лабораторй Г.1. Кокощука констатовано, що активащя ретино-гшоталам1чного тракту в експериментах на щурах лшй Вютар приводить до шдвищення р1вня { бюлопчно! дй серотошну, дофам1ну, норадренал1ну [2]. Змша нейротрансмгтерно! констеляцй в нейронах СХЯ реатзуе свою © Доцюк Л.Г., 2014
дда на ГАМК-ерпчш системи мозку, синтез мелатошиу i аргiнiн-вазопресину, важливих еферентних механiзмiв впливу на циркадiанний ритм функщонального стану периферiйних органiв, зокрема нирок [4]. Ефекторнi впливи бiоритму нейрошв СХЯ на дiяльнiсть внутрiшнiх оргашв реалiзуються не тiльки через ритм секрецп мелатонiну та аргiнiн-вазопресину, а i через змiни секрецп кортикостероадв [10].
Концепцiя синхрошзацп циркадiанного ритму нейрошв СХЯ iз бiоритмом перифершних водив ритму впродовж останнiх 10 роюв дослiджувалась нiдерландськими вченими Я.М. Buijs, А. Ка^Ьеек [41, 76]. Автори аналiзували можливу ефекторну роль симпатично! нервово! системи та гiпоталамо-гiпофiзарно-наднирниково! вертикалi. Певнi труднощi у виясненш ролi дано! проблеми були пов'язаш з тим, що експериментальнi дослщження проводять переважно на «шчних» тваринах, що не дозволяе однозначно «зв'язати» ритм секрецп мелатонiну i актившсть гiпоталамо-гiпофiзарно!-адреналово! системи [16].
Питання про еферентнi шляхи впливу бюритму нейронiв СХЯ на хроноритм функцп внутрiшнiх органiв знайшло свое подальше виршення в оригiнальних експериментальних дослщженнях Оио Н. е1 а1. [34]. На моделi парабiонтiв показано, що при пошкодженш СХЯ одного iз парабiонтiв бiоритм у нього зберпався лише в печiнцi i нирщ, засвiдчуючи виключну роль гуморальних ефекторних впливiв СХЯ на дiяльнiсть вказаних органiв. В той же час, бюршмчш змiни у парабiонта iз iнтактними СХЯ зберiгались також i в серцi, скелетному м'язi та селезшщ, вказуючи на важливу роль нейральних еферентних впливiв СХЯ на вказаш органи. Цi данi добре узгоджуються i з даними Кушшр 1.Г. [3] про модулючу роль симпато-адреналово! системи в регуляцп циркадiанного ритму функцп нирок.
В основi фiзiологiчних реакцiй клiтин периферiйних оргашв до бюршмчних впливiв СХЯ лежать змши роботи генетичного апарату цих клiтин: активацiя генiв ритмiчностi (Рег-1 i Рег-2) до синтезу м-РНК, шдвищенню чутливостi рецепторiв як на мембраш клiтин, так i на И субкттинних структурах [54].
В процес проведення подiбного роду дослщжень були отриманi факти, якi дозволили сформулювати гiпотезу, згiдно з якою в периферiйних органах е сво! ендогеннi води ритму, iз якими вступають у взаемодiю ефекторнi стимули центрального пейсмекера, яким е СХЯ [34, 76]. Практично у вшх органах сво! води ритму iерархiчно шдпорядковаш центральному пейсмекеру (СХЯ, хоча мехашзми демшнгу (пiдпорядкування) практично не дослщжеш. Периферiйнi пейсмекери мало чутливi до свiтлових стимулiв, а залежать переважно вщ харчування i рiвня цукру в кровi, температури тша та локомоторно! активностi, ди гормошв та бiологiчно-активних речовин [21, 66]. Перифершш ритмозадавачi виявленi в окремих клiтинах-фiбробластах [18], наднирниках [13], печшщ [53], мiокардi [44], судинах [58].
Аналiзуючи характер i механiзми регуляцп бiологiчних ритмiв, ролi центрального i периферiйного пейсмекерiв, окремо необх1дно зупинитись на регуляци хроноритму функцiонального стану нирок. Справа в тому, що нирка е тим штегративним органом, який постшно контролюе i шдтримуе стабiльнiсть цiлого ряду гомеостатичних параметрiв (об'ем водних секторiв: внутрiшньосудинний, мiжклiтинний та внутрiшньоклiтинний, осмолярнiсть та кислотно-лужний гомеостаз, юнну концентрацiю) [30]. Циркадiаннi змiни функцiонального стану нирок можуть у цьому зв'язку носити рiзноплановий характер: по-перше, це може бути вщповщна реакцiя на нейроендокриннi впливи центрального пейсмекера, по-друге, в лiтературi е данш, якi доводять, що в нирщ е i ршмчно функцiонуе свiй периферiйний водiй ритму. Ще в 1975 р. К. Nagai е1 а1. [69] показали, що окремi бiохiмiчнi процеси в нирщ, наприклад активнiсть фосфоенолпiруваткiнази мае ч^кий циркадiанний ритм з шком активностi 200-800 i мiнiмумом активносп з 1400 до 2000. Актившсть ферменту корелювала з ритмом глюконеогенезу. В нирцi виявлений чiткий добовий ритм екскрецп електролiтiв, який не залежав вiд секрецil альдостерону. Експериментальна швершя ритму освiтлення впродовж 5 дшв приводила до iнверсil i ритму екскрецil електролiтiв. В останш роки, зважаючи на морфологiчне i функцiональне рiзноманiття епiтелiоцитiв нефрону, проведено дослщження циркадiанного ритму окремих структур в нефрош [49]. Показано, що мiж реабсорбцiею в проксимальних i дистальних канальцях встановлюеться генетично детермшований ритм функцiональноl активностi [12]. Втрата гешв ритму веде до ознак нецукрового дiабету, дизрегуляцil екскрецil натрда, падiння артерiального тиску, що в кшцевому результатi може привести до патологи серцево-судинно! системи та нирок [20].
Беручи до уваги той факт, що моноамши: серотонш, норадреналiн, дофамiн, виступають важливою складовою мiжнейрональноl iнтеграцil в супрахiазматичних ядрах в процеш регуляцil циркадiанного ритму, зважаючи на те, що актившсть симпато-адреналово! системи мае ч^кий
добовий ритм, грунтуючись на чисельних даних лтератури про здатшсть нирково! паренхiми як синтезувати, так i окислювати норадреналш, серотонiн, дофамiн, можна допустити, що саме моноамшерпчна система нирки становить головну складову внутрiшньониркового периферiйного водiя ритму [24].
В дослщах Luke D. et al. [46] показано, що швидюсть клубочково! фшьтраци та екскрецп сечовини у щурiв мали чiтку добову залежнiсть i3 розвитком акрофази дiурезу, екскреци юшв натрiю i калiю в шчш години. Вивчаючи роль гемодинамiчних факторiв в розвитку циркадiанного ритму функщонального стану нирок, Pons M. et al. [22] констатував наявшсть добового ритму функци нирок i за умов 24 годинного стабшьного тдтримання гемодинамiчних параметрiв. Циркадiанний ритм екскреторно! функци нирок у щурiв носить настшьки чiткий i стабiльний характер, що це дозволяе використовувати його у хронофармаколопчних, хронотоксикологiчних дослiдженнях та для ощнки стану хроноритму нейрошв в СХЯ [5].
В лiтературi останшх десятилiть обгрунтовано стверджуеться, що важливою еферентною ланкою впливу центрального пейсмекера (СХЯ) на бюритм функци нирок виступае мелатонш [47]. В морфолопчних дослiдженнях Song Y. et al. встановлено, що в корковому шарi нирок е висока щшьшсть мелатоншових рецепторiв, зокрема в базолатеральнш мембранi епiтелiоцитiв проксимальних канальщв [68]. Здатнiсть мелатонiну пiдвищувати дiурез i екскрецiю iонiв натрiю, не впливаючи на швидкiсть клубочково! фшьтраци i нирковий кровотiк, додатково засвщчуе переважну дiю на канальцевий апарат нефрону [27]. Нефротропна дiя мелатоншу на функцiю нирок супроводжувалась паралельним зниженням рiвня антидiуретичного гормону в плазмi кровi пригнiченням секрецi! кортикостероадв у вiдповiдь на АКТГ [59]. Серед гормошв, як мають ч^ку циркадiанну секреторну залежнiсть чiльне мюце вiдводиться аргiнiн-вазопресину. Мiж секрецiею аргшш-вазопресину i мелатонiну встановлюються реципрокнi взаемини [54].
В експериментах на щурах Кушшр 1.Г. [6] показана важлива роль аргшш-вазопресину в шдтриманш циркадiанного ритму функцi! нирок. Рiвень аргшш-вазопресину в кровi досягав акрофази в середиш свiтлово! фази добового циклу. Цшаво, що аргiнiн-вазопресин, який синтезуеться нейронами СХЯ в циркадiанному режимi проявляе вплив на добовий ритм функщонального стану нефрону, в той час, коли аргшш-вазопресин, що синтезуеться в супраоптичних ядрах у вщповщь на стимулящю осморецепторiв каротидного клубочка та сонних артерiй, хоча i мае виражену нефротропну дiю, тим не менше не бере учасп у регуляцi! циркадiанного ритму функци нирок.
На роль гуморальних факторiв, яю синхронiзують циркадiанний ритм бюелектрично! активностi нейронiв СХЯ iз добовим ритмом функци нирок могли би претендувати ряд моноамшв: серотонiн, дофамш, норадреналiн [56]. Пiдставою для постановки такого питання е те, що вказаш амши мають чiткi добовi коливання свое! концентрацi! в структурах СХЯ [70]. Такий шдхщ добре аргументуеться даними про те, що як центральний пейсмекер (нейрони СХЯ), так i периферiйнi водi! ритму мають однакову бiохiмiчну i генетичну природу [42].
Хоча серотонш, дофамiн, норадреналiн в СХЯ i в нирцi мають однонаправлену флуктуащю концентрацi!, циркадiанна змiна !х рiвня може мати рiзнi механiзми шдвищення [28, 57].
У цьому зв'язку серотоншу, дофамiну, норадреналiну логiчно вщвести роль факторiв в регуляцi! бюлопчного ритму в периферiйних пейсмекерах. Показано, що нирковий кровотш, екскрецiя електролтв мають чiтку залежнiсть вiд рiвня дофамiну i серотонiну [17]. Дофамш, що продукуеться в епiтелi! проксимальних канальщв - ключ до розумшня функци нефрону [25]. Дофамш виступае антагошстом ангютензину II, a-адреномiметикiв, стимулюе ДОФА-рецептори i блокуе роботу Na+/K+ АТФ-ази, що реалiзуеться в натрiурезi [40]. Крiм того, показано, що дофамш в нирщ блокуе ефекти аргшш-вазопресину впливае на метаболiзм простагландишв, а також виступае антагошстом серотоншу у впливах останнього на функцюнальний стан нефрону [60].
Як показали дослщження, шдвищення рiвня серотошну в СХЯ шд впливом циталопраму, ципрамiлу потенцiюе батiфазу екскреторно! функцп нирок в середиш св^лово! фази добового циклу, i знижуе вираженiсть акрофази в серединi темново! фази. Екзогенно введений серотонiн викликав фазш змiни екскреторно! функцi! нирок як в денш, так i в нiчнi години. Перша фаза ефекту серотоншу супроводжувалась рiзким зниженням дiурезу аж до анурi!, впродовж наступних пiсля введения 3 годин. В подальшому розвивалась полiурична фаза. Фазш ефекти серотошну на функщю нирок пояснюють послщовною активацiею спочатку 5-НТ-1 рецепторiв, стимуляцiя яких викликае вазоконстрикщю, а в подальшому взаемодiя серотонiну з 5-НТ-2 рецепторами зумовлюе вазодилятащю i полiурiю. Здатнiсть серотоншу викликати шемда нирок добре вщома, як i те, що така iшемiя може виступити причиною розвитку морфолопчних ушкоджень нирок [75].
В грунтовнш po6oTÍ Tao Wu et al. [55] дослщжено роль ршмчносп змши свплово1 i темново1 фаз добового циклу i режиму харчування в порушенш активностi генетичного апарату в нирщ. Констатовано, що iнвеpсiя свплового режиму з 12 с : 12 т на 12 т : 12 с приводить як до змши акрофази, так i бапфази активносп геномiв Bmal, Clock, Cry, Per-1, Per-2 в ештелп ниркових канальщв, але данi експерименти скоpiше свщчать про iepаpхiчну залежнiсть бiоpитму нирки вiд циpкадiанних змiн в СХЯ. Тим не менше, L.P. Stow and M.L. Gumz [65], анатзуючи результати проведеного в 2011 рощ дослщження, схиляються до думки, що в нирщ е свiй перифершний водiй ритму, який забезпечуе добовий бюритм екскрецп iонiв натpiю i контроль аpтеpiального тиску. Природа цього водiя ритму, на думку автоpiв, пояснюеться активнiстю генiв циркавданно1 ршмчносп Per-1, Per-2, Cry1, Cry2, але в данш pоботi не дослщжена i не пpоаналiзована можлива роль штраренальних механiзмiв регуляцп бiологiчного ритму активносп вiдповiдних генiв [78].
Далеким вщ виpiшення залишаеться i питання про стpуктуpно-функцiональну оpганiзацiю пеpифеpiйних штраорганних водив циpкадiанного ритму. Як за даними лггератури [37], так i за результатами наших дослщжень [8, 9] перифершний внутршньонирковий пейсмекер циркащанного ритму, хоча i не в повному обсязi, контролюе бiоpитмiчнi добовi коливання функцiонального стану нирок i за умов блокади центрального пейсмекера тривалим постiйним освiтленням. Однак, в лiтеpатуpi немае чiтко усталено! точки зору про структурно-функщональну природу перифершного внутpiшньониpкового пейсмекера. Своеpiдним аргументом на користь присутносп ршмчно1 дiяльностi перифершних пейсмекеpiв е дослiдження бiоpитму активносп генетичного апарату в окремих клпинах [11]. Оскiльки ряд автоpiв вважае, що i в СХЯ, i в перифершних органах циркащанна актившсть гешв Per-1, Per-2 (Lucipherase), Cry-1, Bmal-1 та iнших iдентичнi, то це е свщченням того, що перифершний пейсмекер локашзуеться в генетичному апаpатi [54, 42]. Вщкритим залишаеться питання про природу стимутв, якi активують гени циркащанно1 активносп [45].
Питання про хiмiчну природу фактоpiв, що стимулюють циркащанну активнiсть генетичного апарату сформульоване лише в останш 2-3 роки, а наявш окpемi факти не дозволяють чiтко окреслити анi коло окремих претенденпв, нi механiзми !х активносп [28, 48].
На основi результапв наших дослiджень [1, 7, 8] та даних лператури сформульовано узагальнений висновок про механiзми пiдтpимання гломеруло-тубулярного, тубуло-тубулярного балансiв i тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку та !х pолi в реатзацп ниркою циpкадiанного ритму функцюнально1 активностi нефрону. Як справедливо стверджують S.C. Thompson and R. Blantz [77] гломеpуло-тубуляpнi взаемини в нирщ е «динамiчними, таемничими i придатними до математичного анатзу». В той же час «бюлопчна основа ще1 взаемодп - фрагментарна i часто не переконлива». Пiдвищення фiльтpацiйного завантаження проксимального канальця диктуе необхiднiсть активацп проксимального транспорту електpолiтiв, пiдвищення реабсорбцп електpолiтiв i в дистальному сегмент нефрону з наступною активацiею рецепторного апарату клпин macula densa, що забезпечить вплив на тонус a. afferens, змiну швидкостi гломерулярно1 фшьтрацп в pежимi тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку [64]. Кттини macula densa, реагуючи на хiмiчний склад сечi, синтезують ряд хiмiчних месенджеpiв, якi впливають на клпини юкста-гломерулярного апарату (ЮГА), зокрема NO та ПГЕ-2 [14].
В експериментах Villa E. et al. [23] показано, що простагландини Е2, регулюючи циркавданний ритм, проявляють вазодилататорну дiю, збiльшують нирковий кровотш, пiдвищують екскpецiю натpiю iз сечею. Схожим нефротропним ефектом володiе i оксид азоту (NO) [7, 14, 74]. Показано, що натpiуpетична дiя оксиду азоту може залежати вщ його здатносн блокувати синтез Na /К АТФ-ази [43], та нейтратзувати ефекти серотоншу [50]. Пiдвищений синтез оксиду азоту та простагландишв приводить до стимуляци пуринових (Р2) pецептоpiв в клiтинах ЮГА i синтезу реншу [61]. При блокадi синтезу NO та ПГЕ2 - piвень pенiну в плазмi знижувався. Роль решн-ангютензиново1 системи в регуляцй гломеруло-тубулярного i тубуло-гломерулярного балансу е предметом самостшних детальних дослiджень останнiх роюв [51, 52]. При дослiдженнi активносп решн-ангютензиново1 системи i piвня альдостерону в кpовi була виявлена також чпка циpкадiанна pитмiчнiсть [36]. Циркащанна pитмiчнiсть функцiональноl активностi окремих вщдшв нефрону мае в сво1й основi pитмiчнi добовi коливання активностi генетичного апарату клпин macula densa, ештелда проксимального та дистального сегменту нефрону, що штерпретуеться в останнi 5 роюв як свiдчення наявностi штраренального пейсмекера циpкадiанного ритму [49, 72].
Висока чутливють мiоепiтелiальних клпин ЮГА до сеpотонiну, дофамiну, норадреналшу i оксиду азоту робить !х природною зв'язуючою ланкою мiж центральним та пеpифеpiйним пейсмекерами. В той же час, штенсивнють тpансепiтелiального транспорту юшв натpiю в проксимальному вщдш нефрону диктуе необхiднiсть участi дистального вщдшу нефрону (широка
частина nerai Генле i дистальний звивистий каналець) KpnrepieM ефективносп реабсорбцп íohíb натрда в цьому вiддiлi е стан кл^ин щшьно! плями (macula densa) i ix вплив на кттини ЮГА. В наших дослiджeннях констатовано, що при заблокованому центральному ne^MeKepi тубуло-тубулярний баланс втрачався як тсля пiдвищeння, так i зниження рiвня дофамiну в нирцi, засвщчуючи важливу роль дофамiну в якост функцiонального антагонiсту eфeктiв сeротонiну в нефрош [15].
Встановленi факти дозволяють з високим ступенем ймовiрностi стверджувати, що структури, якi забезпечують в нефрош гломеруло-тубулярний та тубуло-тубулярний баланси (клiтини ЮГА i macula densa) виступають структурними одиницями внутрiшньониркового циркадiанного водiя ритму, а серотонiн, дофамш i оксиду азоту, впливаючи на щ морфологiчнi утворення, забезпечують стабшьнють роботи периферiйного ниркового пейсмекера навт за вiдсутностi ритмiчних впливiв центрального пейсмекера, яким е СХЯ.
Ж
1. Динамка гломеруло-тубулярного балансу в пiдтримаииi ниркового циркадiаииого ритму / Л.Г. Доцюк, Т.М. Бойчук,
1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Ктшчна та експернмеитальиа патолопя. - 2012. - Т. 11, № 1 (39). - С. 55-57.
2. Кокощук Г.1. Вплив постшного осв^лення на циркад1анний ритм екскреторно! д1яльност1 ннркн бшнх щур1в / Г.1. Кокощук, 1.Г. Кушшр // Доповвд НАНУ. - 2005. - № 3. - С. 186-188.
3. Кушшр 1.Г. Вплив тдвищеного р1вня дофамшу на цнркадiаиинй ритм екскреторно! функци ннрок у щур1в / 1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Журнал АМН Укра!ни. - 2009. - Т. 15, № 3. - С. 597-603.
4. Кушшр 1.Г. Вплив циталопраму - селективного шпбтора зворотного захвату серотоншу на циркад1анний ритм екскреторно! функци нирок / 1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Ф1зюлопчний журнал НАН Укра!ни. - 2009. - T. 55, № 3 - С. 125-127.
5. Кушшр 1.Г. Нейротранс]штерш мехашзми цнркадiаииого ритму / 1.Г. Кушшр // Нейронауки: теоретнчш та клшчш аспектн. - 2010. - Т. 6, № 1. - С. 32-37.
6. Кушшр 1.Г. Участь аргшш-вазопресину в мехашзмах регуляцп циркад1анного рнтму екскреторно! функци ннрок / 1.Г. Кушшр, Т.М. Бойчук, Г.1. Кокощук, О.В. Кокощук, Л.Г. Доцюк // Медична шм1я. - 2009. - T. 11, № 3. - С. 109-112.
7. Участь серотоншу i окснду азоту в регуляцп цнркад1анного рнтму функцюнального стану нефрона / Л.Г. Доцюк, Т.М. Бойчук, 1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Нейронауки. - 2012. - Т. 8, № 2. - С. 82-85.
8. Циркад1анний рнтм гломеруло-тубулярного балансу в нефрош на тт блокадн центрального пейсмекера тривалим постшним осв1тленням / Л. Г. Доцюк, Т.М. Бойчук, 1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Кл1шчна та експериментальна патолопя. -2011. - Т. 10, № 4 (38). - С. 32-35.
9. Циркад1анний рнтм гломеруло-тубулярного балансу i тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку в нефрош / Л.Г. Доцюк, О.В. Кокощук, 1.Г. Кушшр, Г.1. Кокощук // Укра!нський журнал нефрологи та д1ал1зу - 2012. - № 1, додаток до № 3 (35). - С. 38-41.
10. Acute Effects of Bright Light Exposure on Cortisol Levels / C. M. Jung, S. B. S. Khalsa, F. A. Sheer [et al.] // J. Biol. Rhythms. -2010. - Vol. 25, № 3. - P. 208-216.
11. Acute light exposure suppreses circadian rhytms in clock gene expression / B. P. Grone, P. Borgin, V. Cao [et al.] // J. Biol.rhytms. - 2011. - Vol. 26, № 1. - P. 78-81.
12. Acute saline expansion increases nephron filtration and distal flow rate but maintains tubuloglomerular feedback responsiveness: role of adenosine Aj receptors / R. C. Blantz, P. Sing, A. Deng [et al.] // American Journal of Physiology - Renal Physiology. - 2012. - Vol. 303, № 3. - Р. F405-F411.
13. Adrenal peripheral clock controls the autonomous circadian rhythm of glucocorticoid by causing rhythmic steroid production / G. H. Son, S. Chung, H. K. Choe // PNAS. - 2008. - Vol. 105, № 52. - P. 20970-20975.
14. Bell T. D. Glomerulal tubular balance is suppressed an adenoine type 1 receptore-deficient mice / T. D. Bell, L. Zaiming, W. J. Welch // Am. J. Physiol. - 2010. - Vol. 299, № 3. - P. F158-F1163.
15. Cabral P.D. ATP mediates flow-induced NO production in thick ascending limbs / P. D. Cabral, N. J. Hong, J. L. Garvin // American Journal of Physiology - Renal Physiology. - 2012. - Vol. 302, № 2. - P. Fl 94-F200.
16. Challet E. Minireview: Entrainment of the Suprachiasmatic Clockwork in Diurnal and Nocturnal Mammals / E. Challet // Endocrinology. - 2007. - Vol. 148, № 12.- P. 5648-5655
17. Characterization of a putative intrarenal serotonergic system / J. Xu, B. Yao, X. Fan [et al.] // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. -2007. - Vol. 293, № 5. - P. F1468-F1475.
18. Circadian gene expression in individual fibroblasts: cell-autonomous and self-sustained oscillators pass time to daughter cells / E. Nagoshi, C. Saini, C.Bauer [et al.] // Cell. - 2004. - Vol. 119, № 5. - P. 693-705.
19. Circadian Regulation of Bird Song, Call and Locomotor Behavior by Pineal Melatonin in the Zebra Finch / G. Wang, C. E. Harpole, A. K. Triverdi, V. M. Canssone // J. Biol. Rhythms. - 2012. - Vol. 27, № 2. - P. 145-155.
20. Circadian rhythm disorganization produces profound cardiovascular and renal disease in hamsters / T. A. Martino, G. Y. Oudit, A. M. Herzenberg [et al.] // Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. - 2008. - Vol. 294, № 5. - P. 1675-1683.
21. Circadian rhythms of plasma atriopeptin, plasma renin activity and plasma aldosterone in patients with hepatorenal syndrome / P. Pasqualetti, V. Festuccia, A. Collacciani [et al.] // Life Science. - 1996. - Vol. 60, № 4-5. - P. 289-297.
22. Circadian rhythms of renal hemodynamics in unanesthetized, unrestrained rats / M. Pons, J. Tranchot, B. L'Azou, J. Cambar // Chronobiol. Int. - 1994. - Vol. 11, № 5. - P. 301-318.
23. Comparative effect of PGE2 and PGI2 on renal function / E. Villa, R. Garcia-Robles, J. Haas, J. C. Romero // Hypertension. -1997. - Vol. 30, № 3, Pt. 2. - P. 664-666.
24. Dibner C. The mammalian circadian timing system: organization and coordination of central and peripheral clocks / C. Dibner, U. Schibler, U. Albrecht // Annu Rev. Physiol. - 2010. - Vol. 72. - P. 517-549.
25. Dopamine recruits D1A receptors to Na-K-ATPase-rich caveolar plasma membranes in rat renal proximal tubules / M. Trivedi, V. A. Narkar, T. Hussain, M. F. Lokhandwala // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. - 2004. - Vol. 287, № 5. - P. F921-F931.
26. Effects of Destruction of the Suprachiasmatic Nuclei on the Circadian Rhythms in Plasma Corticosterone, Body Temperature, Feeding and Plasma Thyrotropin / K. Abe, J. Kroning, M.A. Greer, V. Critchlow // Neuroendocrinology. - 1979. - Vol. 29, № 2. - P. 119-131.
27. Effects of melatonin on salt gland and kidney function of gulls, Larus glaucescens / M. R. Hughes, N. Kitamura, D. C. Bennett [et al.] // General and Comparative Endocrinology. - 2007. - Vol. 151, №. 3. - P. 300-307.
28. Endogenous Dopamine Regulates the Rhythm of Expression of the Clock Protein PER2 in the Rat Dorsal Striatum via Daily Activation of D2 Dopamine Receptors / S. Hood, P. Cassidy, V.-P. Cossette [et al.] // The Journal of Neuroscience. - 2010. - Vol. 30, № 42. - P. 14046-14058.
29. Evans J. A. Circadian effects of light no brighter than moonlight / J. A. Evans, J. A. Elliott, M. R. Gorman // Journal of Biological Rhythms. - 2007. - Vol. 22, № 4. - P. 356-367.
30. Firsov D. Circadian regulation of renal function / D. Firsov, O. Bonny // Kidney International. - 2010. - Vol. 78, № 7. - P. 640-645.
31. Fotiadis P. Modeling the Efffects of the Circadian Clock on Cardiac Electrophysiology / P. Fotiadis, D. B. Forger // J. Biol. Rhythms. - 2013. - Vol. 28, № 1. - P. 69-78.
32. Gates and Oscillators II: Zeitgebers and the Network Model of the Brain Clock / M. C. Antle, N. C. Foley, D. K. Foley, R. Silver // J. Biol. Rhythms. - 2007. - Vol. 22, № 1. - P. 14-25.
33. Gerkema M. P. Lack of circadian patterns in vasoactive intestinal polypeptide release and variability in vasopressin release in vole suprachiasmatic nuclei in vitro / M. P. Gerkema, K. Shinohara, F. Kimura // Neuroscience Letters. - 1999. - Vol. 259, № 2. - P. 107-110.
34. Guo H. Differential control of peripheral circadian rhythms by suprachiasmatic-dependent neural signals / H. Guo, J. M. K. Brewer, A. Champhekar // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, № 8. - P. 3111-3116.
35. Hannibal J. Neurotransmitters of the retino-hypothalamic tract / J. Hannibal // Cell. Tissue. Res. - 2002. - Vol. 309, № 1. - P. 73-88.
36. Harrison-Bernard L.M. The renal renin-angiotensin system / L. M. Harrison-Bernard // Advances in Physiology Education. -2009. - Vol. 33, № 4. - P. 270-274.
37. Herzog E. D. A neural clockwork for encoding circadian time / E. D. Herzog, W. J. Schwartz // J. Appl. Physiol. - 2002. - Vol. 92, № 1. - P. 401-408.
38. Illnerova H. Response of rat pineal serotonin-N-acetyltransferase to one min light pulse at different night times / H. Illnerova, J. Vanecek // Brain Res. - 1979. - Vol. 167, № 2. - P. 431-434.
39. Inouye S. T. Persistence of circadian rhythmicity in a mammalian hypothalamic "island" contained in the suprachiasmatic nucleus / S. T. Inouye, H. Kawamura // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1979. - Vol. 76, № 11. - P. 5962-5966.
40. Jose P. A. Renal dopamine and sodium homeostasis / P. A. Jose, G. M. Eishner, R. A. Felder // Curr. Hypertens. Rep. - 2000. -Vol. 2, № 2. - P. 174-183.
41. Kalsbeek A. Circadian control of metabolism by the suprachiasmatic nuclei / A. Kalsbeek // Endocrinology. - 2007. - Vol. 148, № 12. - P. 5635-5639.
42. Ko C. H. Molecular components of the mammalian circadian clock / C. H. Ko, J. S. Takahashi // Hum. Mol. Genet. - 2006. -Vol. 15, № 2. - P. 271-277.
43. Kone B. C. Nitric oxide inhibits transcription of the Na+-K+-ATPase alpha1-subunit gene in an MTAL cell line / B. C. Kone, S. Higham // Am. J. Physiol. - 1999. - Vol. 276, № 4, Pt 2. - P. F614-621.
44. Lamia K. A. Physiological significance of a peripheral tissue circadian clock / K. A. Lamia, K.-F. Storch, C. J. Weitz // PNAS. -2008. - Vol. 4105, № 39. - P. 15172-15177.
45. Light Acts on the Zebrafish Circadian Clock to Suppress Rhythmic Mitosis and Cell Proliferation / T. K. Tamai. L. C. Young, C. A. Cox [et al.] // J. Biol. Rhythms. - 2012. - Vol. 27, № 3. - P. 226-236.
46. Luke D. R. Circadian variation in renal function of the obese rat / D. R. Luke, K. Vadie, K. M. Wasa // Ren. Physiol. Biochem. -1991. - Vol. 14, № 1-2. - P. 71-80.
47. Melatonin receptors in the chicken kidney are up-regulated by pinealectomy and linked to adenylate cyclase / Y. Song, C. S. Pang, E. A. Ayre [et al.] // European Journal of Endocrinology. - 1996. - Vol. 135, № 1 - P. 128-133.
48. Minirewiew: The Nuclear Hormon Receptor Family Round the Clock / M. Teboul, F. Guillaumond, A. Greches-Cassiau, F. Delaunay // Mol. Endocrinol. - 2008. - Vol. 22, № 12. - P. 2573-2582.
49. Molecular clock is involved in predictive circadian adjustment of renal function / A.M. Zuber, G. Centenj, S. Pradervand et al. // PNAS. - 2009. - Vol. 106, № 38. - P. 16523-16528.
50. Nitric oxide transforms serotonin into an inactive form and this affects neuromodulation / P. Fossier, B. Blanchard, C. Ducrocq [et al.] // Neuroscience. - 1999. - Vol. 93, № 2. - P. 597-603.
51. Peti-Peterdi J. Macula Densa Sensing and Signaling Mechanisms of Renin Release / J. Peti-Peterdi, R. C. Harris // JASN. - 2010. - Vol. 21, № 7. - P. 1093-1096.
52. Physiology of Kidney Renin / H. Castrop, K. Hocherl, A. Kurtz [et al.] // Physiological Reviews. - 2010. - Vol. 90, № 2. - P. 607-673.
53. Polysynaptic neural pathways between the hypothalamus, including the suprachiasmatic nucleus and the liver / S. E. La Fleur, A. Kalsbeek, J. Wortel, R. M. Buijs // Brain. Res. - 2000. - Vol. 871, № 1. - P. 50-56.
54. Regulation of circadian gene expression in liver by systemic signals and hepatocyte oscillators / B. Komman, O. Schaad, H. Reinke [et al.] // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. - 2007. - Vol. 72. - P. 319-331.
55. Regulation of circadian gene expression in the kidney by light and food cues in rats / Tao Wu, Yinhua Ni, Yue Dong [et al.] // Am. J. Physiol. Regul. Physiol. - 2010. - Vol. 298, № 3. - P. R635-R641.
56. Regulation of glomerulotubular balance. 1. impact of dopamine on flow-dependent transport / Z. Du, Q. Yan, L. Wan [et al.] // American Journal of Physiology - Renal Physiology. - 2012. - Vol. 303, № 3. - P. F386-F395.
57. Regulation of serotonin levels by multiple light-entrainable endogenous rhythms / M. Wildt, E.M. Goergen, J. L. Benton [et al.] // J. Exp. Biol. - 2004. - Vol. 207 (Pt. 21). - P. 3765-3774.
58. Reilly D. F. Peripheral Circadian Clocks in the Vasculature / D. F. Reilly, E. J. Westgate, G. A. FitzGerald // Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. - 2007. - Vol. 27, № 8. - P. 1694-1705.
59. Rhythmic Expression of functional MT1 Melatonin Receptors in the Rat Adrenal Gland / H. G. Ritcher, C. Torres-Farfan, J. Gracia-Sesnich [et al.] // Endocrynology. - 2007. - Vol. 149, № 3. - P. 995-1003.
60. Role of 20-HETE in D1/D2 dopamine receptor synergism resulting in the inhibition of Na+-K+-ATPase activity in the proximal tubule / C. Kirchheimer, C. F. Mendez, A. Acquier, S. Nowicki // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. - 2007. - Vol. 292, № 5. - P. F1435-F1442.
61. Schnermann J. Maintained tubuloglomerular feedback responses during acute inhibition of P2 receptors in mice / J. Schermann // A. J. P. Renal Physiology. - 2011. - Vol. 300, № 2. - P. F339-F344.
62. Sim C. K. Modeling the Electrophysiology of Suprachiasmatic Nucleus Neurons / C. K. Sim, D. B. Forger // J. Biol. Rhythms. -2007. - Vol. 22, № 5. - P. 445-453.
63. Simonneaux V. Generation of the Melatonin Endocrine Message in Mammals: A Review of the Complex Regulation of Melatonin Synthesis by Norepinephrine, Peptides, and Other Pineal Transmitters / V. Simonneaux, C. Ribelayga // Pharmacol. Rev. - 2003. - Vol. 55, № 2. - P. 325-395.
64. Sipos A. Direct demonstration of tubular fluid flow sensing by macula densa cells / A. Sipos, S. Vargas, J. Peti-Peterdi // AJP Renal Physiol. - 2010. - Vol. 299, № 5. - P. F1087-F1093.
65. Stow L. R. The circadian clock in the kidney / L. R. Stow, M. L. Gumz // JASN. - 2011. - Vol. 22, № 4. - P. 598-604.
66. Stratmann M. Properties, Entrainment, and Physiological Functions of Mammalian Peripheral Oscillators / M. Stratmann, U. Schibler // Journal of Biological Rhythms. - 2006. - Vol. 21, № 6. - P. 494-506.
67. Studies of Melatonin Effects on Epithelia Using the Human Embryonic Kidney-293 (HEK-293) Cell Line / C. W. Y. Chan, Y. Song, M. Ailenberg [et al.] // Endocrinology. - 1997. - Vol. 138, № 11. - P. 4732-4739.
68. Studies of renal action of melatonin evidence that the effects are mediated by 37 kDa receptos of the Mella subtype localized primarily to basolateral membrane of the proximal tubule / Y. Song, C. W. Chan, G. M. Brown [et al.] // The FASEB Journal. -1997. - Vol. 11. - P. 93-100.
69. Studies on the Circadian Rhythm of Phosphoenolpyruvate Carhoxykinase III. Circadian Rhythm in the Kidney / R. Nagai, M. Suda, O. Yamagishi, Y. Toyama, H. Nakagawa // J. Biochem. - 1975. - Vol. 77, № 6. - P. 1249-1254.
70. Synchronization and maintenance of timekeeping in suprachiasmatic circadian clock cells by neuropeptidergic signaling / E. S. Maywood, A. B. Reddy, G. K. Wong [et al.] // Curr. Biol. - 2006. - Vol. 16, № 6. - P. 599-605.
71. Takahashi T. Serotonin-induced vasoconstriction in dog kidney / T. Takahashi, H. Hisa, S. Satoh // J. Cardiovasc. Pharmacol. -1992. - Vol. 20, № 5. - P. 779-784.
72. The circadian clock protein period 1 regulates expression of the renal epithelial sodium channel in mice / M. L. Gumz, L. R. Stow, I. J. Lynch [et al.] // J. Clin. Invest. - 2009. - Vol. 119, № 8. - P. 2423-2434.
73. The circadian protein period 1 contributes to blood pressure control and coordinatellyrgulates renal sodium transport genes / L. R. Stow, J. Richard, K. Y. Cheng [et al] // Hypertension. - 2012. - Vol. 59, № 6. - P. 1151-1156.
74. The complex role of nitric oxide in the regulation of glomerular ultrafiltration / R. C. Blantz, A. Deng, M. Lortie [et al.] // Kidney Int. - 2002. - Vol. 61, № 3. - P. 782-785.
75. The Role of Ketanserin, A Serotonin Receptor Blocker, In The Of Ischemic Acute Renal Failure / O. Keskin, M. H. Us, S. Ozkan [et al.] // The Internet Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. - 2003. - Vol. 6, № 1 - P. 1-6.
76. The suprachiasmatic nucleus balances sympathetic and parasympathetic output to peripheral organs through separate preautonomic neurons / R. M. Buijs, S. E. la Fleur, J. Wortel [et al.] // J. Comp. Neurol. - 2003. - Vol. 464, № 1. - P. 36-48.
77. Thomson S. C. Glomerulo-tubular balance, Tubulo-glomerular Feedback, and Salt homeostasis / S. C. Tomson, R. C. Blantz // JASN. - 2008. - Vol. 19. - P. H2272-H2275.
78. Tissue-Specific Interaction of Per V2 and Dec2 in the regulation of Fibroblast Circadian Phythms / A. H. Tsang, C. Sanchez-Moreno, B. Bode [et al.] // J. Biol. Rhythms. - 2012. - Vol. 27, № 6. - P. 478-489.
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ И ИНТРАРЕНАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЦИРКАДИАННОГО РИТМА ФУНКЦИИ ПОЧЕК Доцюк Л. Г.
Проанализированы данные литературы, свидетельствующие о важной роли центрального пейсмекера циркадианного ритма, которым выступает супрахиазматическое ядро переднего гипоталамуса и интраренального водителя ритма, обеспечивающего поддержание гломеруло-тубулярного баланса и тубуло-гломерулярной обратной связи в дневные и ночные часы суточного цикла. Обсуждается исключительная роль мелатонина, серотонина, дофамина, аргинин-вазопрессина и оксида азота в регуляции биологической ритмической активности как центрального, так и интраренального пейсмекера.
Ключевые слова: центральный и интраренальный пейсмекеры биоритма, серотонин, мелатонин, дофамин, аргинин-вазопресин, оксид азота.
Стаття надшшла 12.06.2014 р.
CENTRAL AND INTRARENAL MECHANISMS OF CIRCADIAN RHYTHMS RENAL FUNCTIONS' REGULATION Dotsyuk L.G.
Analysed data of literature indicating the important role of the central pacemaker of circadian rhythm, which is the suprachiasmatic nucleus of anterior hypothalamus and intrarenal pacemaker that preserves glomerulotubular balance and tubuloglomerular feedback in the day and night hours of day's cycle. Discussed the particular role of melatonin, serotonin, dopamine, arginin-vasopressin and nitric oxide in the regulation of biological rhythmic activity of both central and intrarenal pacemakers.
Key words: central and intrarenal pacemakers of biorhythm, serotonin, melatonin, dopamine, arginin-vasopressin, nitric oxide.
