6 курс / Эндокринология / Механизмы_нейроэндокринной_регуляции_Угрюмов_М_В_1999
.pdfРис. 10. Схема распределения тиреотропин-рилизинг-гормон-иммунореактивных нейронов (черные кружочки) на последовательных фронтальных уровнях гипоталамуса новорожденных крыс [Okamura et al., 1991]
ж - 3-й желудочек; он - оптические нервы; ох - оптическая хиазма; пк - передняя комиссура. Масштаб = 1 мм
димому, объясняется различной чувствительностью использованных подходов. Первые нейроны, экспрессирующие ген препроТРГ, обнаружены у плодов крыс в начале второй половины внутриутробного развития (14-й и 16-й дни) в латеральном гипоталамусе. В последующие три дня такие же нейроны появляются в паравентрикулярном ядре, дорсомедиальном ядре и преоптической области. После этого количество нейронов, экспрессирующих ген ТРГ, и область их распространения в гипоталамусе постепенно увеличиваются, что продолжается до конца внутриутробного развития. Исключением является латеральный гипоталамус, где количество нейронов, экспрессирующих ген ТРГ, существенно снижается по мере пренатального развития [Burgunder, Taylor, 1989]. В целом по гипоталамусу общий уровень синтеза мРНК ТРГ постепенно возрастает в пренатальном периоде и после рождения, достигая плато к концу первой недели жизни (рис. 11) [Burgunder, Taylor, 1989; Taylor et al., 1990].
29
ней ТРГ. Нельзя также исключить, что в этот период онтогенеза начинается усиленное выделение ТРГ в гипофизарный портальный кровоток.
Ферментативное расщепление препроТРГ. Ферментативное расщепление препроТРГ, обеспечивающее освобождение физиологически активных фрагментов ТРГ, начинается вскоре после начала синтеза молекулыпредшественника. Эффективность этого процесса возрастает в течение пре- и постнатального периодов - до взрослого состояния, о чем свидетельствует постепенное уменьшение отношения концентраций ближайшего предшественника ТРГ - ТРГ-Gly к самому ТРГ (см. рис. 12) [Grouselle et al., 1990; Fuse et al., 1991]. Ферментативное расщепление предшественников ТРГ происходит не только в перикарионах нейронов в области комплекса Гольджи, но и в аксонах, включая колбы роста и синаптические терминали [Grouselle et al., 1990]. Предполагается, что протеолитические ферменты локализованы в секреторных гранулах, где и происходит расщепление молекул препрогормона [Faivre-Bauman et al., 1988].
Количество образовавшихся последовательностей ТРГ, как и других активных нейропептидов, в значительной степени зависит от последнего этапа ферментативного расщепления молекулы-предшественника - амидирования, которое осуществляется с помощью фермента а-амидиномоно- оксигеназы в присутствии ко-фактора - аскорбата [Faivre-Bauman et al., 1988]. Синтез этого фермента начинается еще в пренатальном периоде, причем его активность постепенно возрастает, особенно быстро в раннем постнатальном периоде. Максимального уровня (такого же, как и у взрослых животных) амидирование достигает в препубертатном периоде [Glembotski et al., 1986; Faivre-Bauman et al., 1988].
Разрушение ТРГ. Инактивация ТРГ осуществляется путем его разрушения в гипоталамусе, в плазме и в печени такими ферментами, как пироглутаминовая аминопептидаза, постпролиновый расщепляющий фермент и др. [Aratan-Spire et al., 1983]. Оба фермента экспрессируются в гипоталамусе еще в пренатальном периоде. У новорожденных активность этих ферментов достигает их уровня у взрослых животных, хотя в препубертатном периоде отмечено временное снижение их активности [Aratan-Spire et al., 1983].
Неаденогипофизотропное функциональное значение ТРГ
До настоящего времени отсутствуют доказательства неаденогипофизарного действия в онтогенезе ТРГ, синтезируемого в мозге. Однако судя по косвенным данным, этот нейрогормон может играть важную роль в развивающемся мозге, например у крыс в период от рождения до полового созревания. Об этом свидетельствует широкое распространение ТРГ-рецеп- торов в ряде отделов мозга новорожденных; гипоталамусе, стриатуме и амигдале. Более того, концентрация этих рецепторов быстро увеличивается после рождения, достигая максимума в препубертатном периоде. Затем, незадолго до полового созревания происходит значительное снижение концентрации рецепторов до их уровня у взрослых животных [Blanchard, Barden, 1986; Satoh et al., 1997].
31
Рис. 14. Схема распределения нейронов, синтезирующих кортикотропин-рилизинг гормон (КРГ) (черные кружочки), и волокон (сплошные линии) в гипоталамусе крысы [Petrusz, Merchenthaler, 1992]
ая - аркуатное ядро; вм - вентромедиальное ядро; дм - дорсомедиальное ядро; дп - дорсальное премамиллярное ядро; зг - задний гипоталамус; мт - мамиллоталамический тракт; от - оптический тракт; ох — оптическая хиазма; пв — паравентрикулярное ядро; св - срединное возвышение; сх - супрахиазматическое ядро; ф - форникс
И нейропептид-У-синтезирующих нейронов аркуатного ядра [Taylor, Fishman, 1988; Everitt et al., 1992; Petrusz, Merchenthaler, 1992; Meaney et al., 1993].
Развитие кортикотропин-рилизинг гормонпродуцирующей системы
Происхождение КРГ-нейронов
До сих пор отсутствуют данные о времени и месте образования КРГ-нейронов, которые были бы получены с помощью прямых методов - комбинации [ЗЩ-тимидиновой авторадиографии и выявления (иммуноцитохимического или любого другого) специфического нейронального маркера. Попытки ранней идентификации КРГ-нейронов с помощью только иммуноцитохимии или гибридизации in situ позволили выявить первые КРГ-нейроны у плодов значительно позднее, чем ГРГ- и ТРГ-нейроны (крыса - 16-й день, человек - 12-я неделя) [Daikoku et al., 1984; Bresson et al., 1987a; Bugnon et al., 1987]. К этому времени КРГ-ней- роны уже покидают места их образования в нейроэпителии и выселяются в соответствующие отделы гипоталамуса. Доказательства гораздо более раннего образования КРГ-нейронов были получены путем трансплантации зачатков различных отделов гипоталамуса крыс на 13-й день пренатального периода (септопреоптической области, супрахиазмати-
34
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
ческого ядра, медиобазального гипоталамуса и переднелатерального гипоталамуса) в 3-й желудочек мозга взрослых животных. Во всех пересаженных участках со временем появлялись нейроны, синтезирующие КРГ [Daikoku, Hisano, 1992]. Эти данные свидетельствуют о том, что уже на 13-й день развития во всех упомянутых областях гипоталамуса присутствуют КРГ-нейроны, хотя они еще и не выявляются in situ методами, имеющимися в настоящее время в арсенале исследователей.
Выселение нейронов в различные отделы гипоталамуса существенно сдвинуто во времени. Раньше всего КРГ-нейроны достигают латерального гипоталамуса и паравентрикулярного ядра (крыса — 17-й день, человек - 12-я неделя), образуя небольшое, но компактное скопление в медиальной мелкоклеточной области паравентрикулярного ядра [Daikoku et al., 1984; Bresson et al., 1987a; Bugnon et al., 1987; Daikoku, Hisano, 1992]. Из паравентрикулярного ядра нейроны распространяются вентрально вдоль 3-го желудочка, заполняя перивентрикулярное ядро. В других отделах гипоталамуса, например в супрахиазматическом ядре, КРГ-нейроны появляются значительно позднее — у крыс в конце пренатального периода. В это же время нейроны из латерального гипоталамуса мигрируют каудомедиально в зону инсерта и ростромедиально в паравентрикулярное ядро. Таким образом, выселение КРГ-нейронов заканчивается в пренатальном периоде. В постнатальном периоде увеличивается число КРГ-нейронов в латеральном гипоталамусе и появляются единичные нейроны в латеральной крупноклеточной части паравентрикулярного ядра, а также в септопреоптической области [Daikoku, Hisano, 1992].
Отростки дифференцирующихся КРГ-нейронов образуют сплетения в местах их концентрации и прорастают в другие отделы гипоталамуса [Daikoku, Hisano, 1992]. Наиболее многочисленные аксоны КРГнейронов паравентрикулярного и перивентрикулярного ядер объединяются в медиальный и латеральный тракты, прорастающие в срединное возвышение и достигающие первичного портального сплетения капилляров у незрелорождающихся животных (крыс) незадолго до рождения [Daikoku, Hisano, 1992], а у зрелорождающихся (человек) - в начале второй половины внутриутробного развития [Bugnon et al., 1984]. Большая часть КРГ-волокон оканчивается в латеральных отделах срединного возвышения, а меньшая — в медиальной области [Bugnon et al., 1982b, 1984; Daikoku et al., 1984; Daikoku, Hisano, 1992]. Некоторые волокна прорастают из внутренней зоны срединного возвышения в стебель гипофиза и оканчиваются в задней доле гипофиза на сосудах общей системы циркуляции [Bugnon et al., 1982b, 1984; Bresson et al., 1985; Daikoku, Hisano, 1992]. Таким образом, уже в пренатальном периоде формируются аксональные пути транспорта КРГ как в портальный, так и в общий кровоток. До конца пренатального периода и после рождения количество КРГ-аксонов, оканчивающихся в срединном возвышении и в задней доле гипофиза, продолжает увеличиваться, что способствует повышению эффективности поступления КРГ в упомянутые гуморальные среды [Bugnon et al., 1982b].
9* |
35 |
в литературе особое внимание уделено динамике экспрессии гена препроКРГ в паравентрикулярном ядре ввиду его особой роли в регуляции секреции АКТГ, а следовательно, и адаптации. Уровень экспрессии этого гена у крыс и мышей в перинатальном периоде изменяется по синусоиде - возрастает к концу внутриутробного развития, снижается во время родов и снова возрастает в раннем постнатальном периоде, достигая уровня этого процесса у взрослых животных [Grino et al., 1989b; Baram, Schultz, 1991; Baram, Lemer, 1991; Keegan et al., 1994]. Такая динамика является специфичной для паравентрикулярного ядра и, вероятно, обусловлена особенностями его нервной и нейрогуморальной регуляции [Keegan et al., 1994]. Следует подчеркнуть, что даже в пределах паравентрикулярного ядра в крупноклеточных нейронах ген КРГ экспрессируется гораздо позже, чем в мелкоклеточных, у крыс - только после рождения [Grino et al., 1989b].
Эфферентные связи
Как и в случае других нейронов, синтезируюпдих аденогипофизотропные гормоны, значительная часть аксонов КРГ-нейронов прорастает в срединное возвышение и достигает капилляров первичного портального сплетения незадолго до рождения, у крыс - на 17-й день. В терминалях этих аксонов содержатся секреторные гранулы и светлые микропузырьки, необходимые для выделения гормона в гипофизарный портальный кровоток [Daikoku, Hisano, 1992].
Неаденогипофизотропное функциональное значение кортикотропин-рилизинг гормона
В литературе практически отсутствуют сведения о неаденогипофизотропном действии КРГ на развивающийся мозг. Тем не менее, исследования созревания рецепторов к КРГ в мозге крыс позволили оценить его чувствительность к КРГ и представить себе потенциальное функциональное значение этого нейрогормона. КРГ-рецепторы в мозге у крыс появляются за несколько дней до рождения. Вслед за этим концентрация рецепторов постепенно возрастает и в раннем постнатальном периоде достигает максимума, значительно превышаю1цего таковой у взрослых животных. В дальнейшем уровень рецепторов снижается и в препубертатном периоде становится таким же, как и у взрослых животных [Insel et al., 1988; Grigoriadis et al., 1993].
Важным наблюдением является региональная специфичность в чувствительности мозга к КРГ, которая изменяется в процессе индивидуального развитР1я. Так, в перинатальном периоде наиболее чувствительным отделом мозга является стриатум, причем в дальнейшем его чувствительность к КРГ резко снижается. По всей вероятности, эти изменения причинно связаны с транзиторной иннервацией стриатума КРГ-волокнами в перинатальном периоде [Insel et al., 1988].
Оценка функциональной активности рецепторов была бы неполной без анализа их способности запускать следующее звено физиологического ответа клетки на действие гормона - продукцию цАМФ. Оказалось, что
^7
хотя КРГ-рецепторы и способны стимулировать продукцию цАМФ на ранних этапах их экспрессии, эффективность этого процесса достигает уровня взрослых животных значительно позднее - лишь к концу второй недели жизни [Insel et al., 1988; Grigoriadis et al., 1993].
В постнатальном периоде, по мере того как стриатум теряет чувствительность к КРГ, наиболее чувствительным отделом мозга становится кора мозга [Insel et al., 1988].
СОМАТОСТАТИНПРОДУЦИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
Организация и функциональное значение соматостатинпродуцирующей системы у взрослых млекопитающих
Молекула и ген. СС является одним из первых идентифицированных аденогипофизотропных нейрогормонов [Vale et al., 1972]. Его удалось выделить и синтезировать вскоре после того, как было обнаружено ингибирующее влияние экстрактов гипоталамуса на секрецию гормона роста аденогипофизарными железистыми клетками [Krulich et al., 1968]. Оказалось, что СС имеет сходное строение у многих видов и является фрагментом более крупного полипептида - препроСС, образованного 116 аминокислотными остатками (рис. 16, а) [Meister, Hokfelt, 1992; Epelbaum et al., 1994]. Внутриклеточно молекула препроСС подвергается множественному ферментативному расщеплению, что приводит к образованию сначала проСС, состоящего из 92 аминокислотных остатков, а затем еще двух фрагментов из 14 и 28 аминокислотных остатков (см. рис. 16), обладающих физиологической активностью СС [Noe et al., 1987; Konig, 1993; Epelbaum et al., 1994].
Ген препроСС, находящийся у млекопитающих на третьей хромосоме, состоит из двух экзонов, разделенных одним интроном. Первый экзон помимо нетранслируемой области мРНК кодирует 46 аминокислотных остатков препроСС, тогда как второй экзон соответствует двум последовательностям СС-28 и СС-14 (см. рис. 16, б) [Kelly, 1990].
Архитектоника. Соматостатинергические нейроны, непосредственно участвующие в регуляции секреции аденогипофизарных гормонов, у большинства млекопитающих сосредоточены в ростральной части перивентрикулярного ядра (рис. 17) [Meister, Hokfelt, 1992]. Их аксоны оканчиваются в срединном возвышении на капиллярах гипофизарной портальной системы циркуляции, обеспечивающей поступление СС в аденогипофиз [Merchenthaler et al., 1989а]. Помимо перивентрикулярного ядра, соматостатинергические нейроны локализованы в аркуатном ядре, вентромедиальном ядре, зоне инсерта и в меньшей степени в ряде других отделах гипоталамуса (см. рис. 17) [Meister, Hokfelt, 1992]. В некоторых нейронах перивентрикулярного ядра, аркуатного ядра и зоны инсерта наряду с СС синтезируются нейропептид Y, дофамин и тирозингидроксилаза [Chronwall et al., 1984; Sakanaka et al., 1990; Meister, Hokfelt, 1992].
38
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/