Гормональная функция половых желез и надпочечников у обезьян в разные возрастные периоды

Известно, что обезьяны являются адекватной моделью при изучении различных проблем репродуктивной эндокринологии, в частности характера стероидогенеза и его регуляции в надпочечниках и половых железах [1]. Эти данные основывались на сравнительном анализе гормональной функции стероидпродуцирующих желез у человека и обезьян, главным образом репродуктивного возраста, и практически не затрагивали старых животных. В литературе имеется лишь незначительное число работ, отражающих характер возрастных изменений стероидогенеза в надпочечниках и половых железах у низших приматов, особенно у самцов [10, 12, 15]. В то же время изучение гормональной функции стероидпроду- цирующих желез в процессе старения крайне важно в связи как с ключевой ролью надпочечниковых и половых гормонов в процессах адаптации и репродукции организма, так и с возрастной зависимостью некоторых заболеваний репродуктивной системы (например, гипертрофия и рак предстательной железы).

В настоящей работе представлены результаты изучения уровня основных половых и надпочечниковых гормонов, а также их предшественников в цепи биосинтеза в периферической крови у самцов павианов гамадрилов в возрасте от 6 до 26 лет в базальных условиях, при введении адренокортикотропного гормона (АКТГ), люлибер- ина и хорионического гонадотропина человека (ХГЧ).

Материалы и методы

Представленные в работе данные являются результатом анализа гормональной фукнции половых желез и надпочечников у самцов павианов гамадрилов (Papio hamadryas), обследованных в экспериментах, проводимых на базе лаборатории экспериментальной эндокринологии НИИ экспериментальной патологии и терапии (НИИЭПиТ) АМН СССР и Адлерского приматологического центра в 1985—1992 гг., с учетом возрастного распределения. В зависимости от возраста животные были распределены на 3 группы. 1-ю группу составили 20 животных в возрасте 6—9 лет (в среднем 8 + 0,2 года), 2-ю — 14 животных 10—15 лет (12 ± 0,4 года), 3-ю — 3 животных 20, 21 и 25—26 лет. В первые 2 группы были отобраны половозрелые животные с оптимальными репродуктивными свойствами. 3ю группу составили старые самцы, характеризующиеся пониженными фертильными способностями вплоть до утраты воспроизводства (в случае 25—26-летнего самца). В питомнике животные находились на вольерном содержании, а на время обследования были отсажены в индивидуальные "метаболические" клетки.

В базальных условиях кровь брали в 10—11 ч на протяжении 2—4 мес. АКТГ (суспензия цинк-кортикотропина, Каунасский завод эндокринных препаратов) вводили внутримышечно в дозе 1 ЕД на 1 кг массы тела, люлиберин (Lutrelef, "Ferring", ФРГ) — внутривенно в дозе 100 мкг на животное, ХГЧ (Gonadex, LEO, Швеция) — внутримышечно в дозе 1500 ЕД на животное. Кровь брали до введения препаратов и после их введения: для АКТГ — через 1, 2, 4 и 24 ч; для люлиберина — через 0,5, 1, 2 и 4 ч; для ХГЧ — через 2, 4, 6 ч и 1, 2, 3, 4, 7 сут. Плазму хранили при —20°С до проведения гормонального анализа.

Уровень лютеинизирующего гормона (ЛГ) определяли биологическим микрометодом in vi/ro [17], адаптированным для плазмы павианов. В качестве стандарта использовали международный стандарт ВОЗ — 1RP 69/104. Содержание прегненолона (Д 5Р), 17-оксипрегненолона (17- А 5Р), 17-оксипрогес- терона (17- А 4P) и дегидроэпиандростерона (ДЭА) определяли радиоиммунологическим методом с предварительным хроматографическим выделением их на колонках с целитом [8, 9], адаптированным для плазмы павианов [2], с использованием специфичных антисывороток, полученных в НИИЭПиТ АМН СССР. Уровень тестостерона вместе с 5 а-дигидротес- тостероном (Т) и 11-дезоксикортизола определяли радиоиммунологическим методом с использованием наборов, разработанных в НИИЭПиТ АМН СССР [6, 7], кортизола (F) — методом конкурентного связывания, концентрацию дегидроэпиандростерона сульфата вместе с ДЭА (ДЭАС) — прямым радиоиммунологическим методом [3], адаптированным к плазме павианов [4]. Чувствительность метода составляла 0,009 мкмоль/л. Воспроизводимость результатов анализа в пределах одной реакции и между различными сериями определений для каждого из исследуемых соединений не превышала 10—15%. Статистическую обработку результатов проводили с использованием корреляционного анализа и метода Стыодента.

Результаты и их обсуждение

Содержание основных фракций кортикостероидов в периферической крови у обезьян в различные возрастные периоды представлено на рис. 1 и 2.

нмоль/л

Рис. 1. Содержание F(7), 11-дезоксикортизола (2), 17-Д5Р (7), Д5Р (4) и 17-Д4Р (5) в периферической крови самцов павианов гамадрилов разных возрастных групп.

Содержание стероидов (в нмоль/л) представлено в логарифмическом масштабе. Здесь и на рис. 2 и 3 по осям абсцисс — группы животных: I — 1-я, II — 2-я, III- 3-я.

Как видно из рис. 1, уровни F и его * непосредственного предшественника в цепи биосинтеза 11-дезоксикортизола не изменялись в процессе старения. В то же время концентрация более ранних предшественников F — А 5Р и 17- А 5Р — с возрастом постепенно снижалась, достигая минимальных значений у 20—26 летних животных. Менее выраженным изменениям подвергалась концентрация 17- А 4P.

Уровни ДЭА и ДЭАС, как и содержание С21- А 5-кортикостероидов, прогрессивно снижались с возрастом (рис. 2). При этом снижение ДЭАС у 20—26-летних животных носило более выраженный характер, чем ДЭА, вследствие чего отношение свободной фракции ДЭА к уровню ДЭАС в группе 20—26-летних животных возрастало.

Рис. 2. Содержание ДЭАС (7) и ДЭА (2) в периферической крови самцов павианов гамадрилов разных возрастных групп (слева) и отношение ДЭА/ДЭАС (3, справа).

Таблица I

Динамика уровня F и ДЭАС в периферической крови самцов павианов гамадрилов разных возрастных групп в ответ на введение кортикотропина (М ± т)

Животные 2-й группы (л = 3)

Примечание. Здесь и в табл. 3 звездочки — достоверность различий со значениями до введения препарата: одна — р < 0,05, две — р < 0,01, три — р < 0,001.

Снижение уровня ДЭАС в периферической крови у павианов гамадрилов в процессе старения наблюдалось нами ранее [4], а также было отмечено другими авторами [15] у так называемых желтых павианов (Рарю супосерЬаК^).

Оценка гормональной функции надпочечников в условиях их стимуляции с помощью АКТГ (табл. I) позволила выявить отсутствие достоверных различий в характере ответа со стороны как Ф, так и ДЭА у животных I-й и 2-й групп. Очевидно, снижение базальных уровней ДЭА и ДЭАС в группе 10—15-летних животных носит функциональный характер и не является следствием ослабления ДЭА (ДЭАС)-образовательной функции надпочечников. К сожалению, тест с введением кортикотропина не был проведен в группе 20—26летних животных. Возможно, у старых животных ответ со стороны ДЭАС мог быть иным, подобно тому как наблюдалось его снижение у мужчин старческого возраста [16].

Выявленные изменения в концентрации кортикостероидов в периферической крови у павианов в различные возрастные периоды, очевидно, являются отражением возрастной перестройки надпочечникового стероидогенеза, обусловленного изменением активности ряда ключевых ферментных систем, прежде всего митохондриальных, таких как холестериндесмолаза. В таком случае возрастное снижение уровней А 5Р и I7- Д 5Р наряду с уменьшением концентрации кортикостероидов С 19-ряда (ДЭА, ДЭАС) в периферической крови можно рассматривать как адаптивную реакцию организма, направленную на интенсификацию процессов биосинтеза жизненно важного Р за счет более полного использования предшественников и ослабления образования других классов кортикостероидов. Аналогичное предположение ранее было сделано в отношении человека [5].

Характер возрастных изменений уровня половых стероидных гормонов в крови у самцов павианов гамадрилов представлен на рис. 3.

ЛГучМЕ/мл 100

ао

60

40

20

^нмоль/л

60

50

40

30

20

10

III

Рис. 3. Содержание ЛГ и Т в периферической крови самцов гамадрилов разных возрастных групп.

Сплошная линия — диапазон индивидуальных колебаний уровня гормонов для соответствующей возрастной группы.

Содержание Т у животных I-й и 2-й групп практически не различалось, однако широко варьировало в пределах каждой группы. У 20—26-летних животных концентрация Т была существенно ниже, чем у животных 1-й и 2-й групп (р < 0,001), однако не выходила за пределы индивидуальных колебаний у молодых животных.

Уровень Л Г (см. рис. 3), подобно Т, в целом по группам не изменялся в диапазоне от 6 до I5 лет, однако был неоднороден. По величинам ЛГ животных 1-й и 2-й групп можно было разделить на 2 подгруппы, различающиеся по концентрации гонадотропина почти в 2 раза. У старых животных уровень ЛГ был в пределах колебаний концентрации этого гормона в подгруппах с высоким базальным уровнем ЛГ.

Результаты функционального теста с люлиберином выявили у животных 1-й и 2-й групп широкую вариабельность в характере ответа (по амплитуде и продолжительности прироста уровней ЛГ и Т), которая в значительной степени определялась исходными базальными уровнями ЛГ и не зависела от принадлежности к возрастной группе. В связи с этим большой интерес представляла оценка реакции системы гипофиз—гонады у животных

• I5 лет с учетом не столько принадлежности к возрастной группе, сколько базальных уровней ЛГ. На рис. 4 представлена динамика уровней ЛГ и Т в абсолютных и относительных единицах для объединенных с учетом базальных уровней Л Г подгрупп животных, входящих в 1-ю и 2-ю группы, а также животных 20—26 лет. Как видно, максимальная концентрация Л Г у молодых животных регистрировалась через 30—60 мин после введения люлиберина независимо от исходного уровня ЛГ. Однако амплитуда прироста ЛГ была существенно выше у животных с низким базальным уровнем Л Г (413 ± 40% при исходном уровне 38 ± 3 мМЕ/мл против 183 ± 9% у самцов с исходным базальным уровнем 88 ± 7 мМЕ/мл). Продолжительность повышения уровня ЛГ у этих животных также была увеличена. В отличие от обезьян с высоким исходным уровнем Л Г, у которых концентрация гонадотропина возвращалась к исходным величинам уже через 4 ч после введения люлиберина, концентрация ЛГ у рассматриваемых животных в этом промежутке времени оставалась повышенной в среднем на 60%.

Максимальная амплитуда увеличения концентрации Т у обезьян обеих групп наблюдалась через 1ч и, подобно ЛГ, была существенно выше у животных с низкими базальными уровнями гонадотропина (140 ± 17% при исходном уровне Л Г 38 ± 3 мМЕ/мл и 50 ±14% при исходном уровне 88 ± 7 мМЕ/мл; р < 0,01).

У старых животных в отличие от молодых максимальная концентрация ЛГ регистрировалась через 1—2 ч (для 26-летнего самца через 2 ч) и аналогично животным с низким базальным уровнем Л Г не возвращалась к исходным значениям через 4 ч.

Максимальная амплитуда прироста достигала 350 ± 44% и занимала среднее положение между молодыми животными с низким и высоким базальным уровнем ЛГ. Максимальное увеличение содержания Т, как и уровня ЛГ, в целом по группе наблюдалось через 1—2 ч, а для 26-летнего самца — через 2 ч. При этом концентрация Т через 4 ч после введения люлиберина не только не возвращалась к исходному уровню, как это наблюдалось в обеих группах молодых животных, но вдвое превышала исходные концентрации. Следует отметить также наблюдаемое у старых животных резкое повышение уровня ДЭАС, тесно коррелирующее с динамикой концентрации Т (табл. 2), возможно, являющееся отражением процессов активации семенникового стероидогенеза с привлечением сульфатных фракций предшественников Т.

ОГ, мМЕ/мл

450 г

Рис. 4. Динамика уровня Л Г (а, б) и Т (в, г) в периферической крови самцов павианов гамадрилов разных возрастных групп при введении люлиберина.

I — животные (п = 9) 1-й и 2-й групп с исходным базальным уровнем Л Г 38 ± 3 мМЕ/мл; 2 — животные (л = 5) 1-й и 2-й групп с исходным базальным уровнем Л Г 88 ± 7 мМЕ/мл; 3 — животные (п = 3) 3-й группы. По осям абсцисс — время (в ч).

Таблица 2

Динамика содержания (% изменений от исходного уровня) Т, ДЭАС и при введении люлиберина у самцов павианов гамадрилов разных возрастных групп (М ± т)

Животные 3-й группы

Задержка пиков ЛГ в ответ на введение люлиберина у старых животных свидетельствует о сни- л жении чувствительности гипофизарных гона- дотропоцитов к люлиберину. В свою очередь задержка максимального прироста Т может быть следствием задержки максимального выброса ЛГ и(или) понижения чувствительности семенников к ЛГ.

Анализ функциональных проб с введением ХГЧ у животных различных возрастных групп (табл. 3) не выявил существенных возрастных различий в динамике и амплитуде повышения уровня Т, что дает основание сделать вывод об отсутствии существенных изменений в чувствительности семенников к гонадотропину у старых животных. Запаздывание пиков секреции Т в ответ на введение люлиберина у 20—26-летних самцов, скорее « всего, обусловлено снижением чувствительности аденогипофиза к люлиберину.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о возникновении в процессе старения сложных изменений в стероидогенезе в надпочечниках и семенниках. Наряду с ослаблением андрогенной функции надпочечников и половых желез в стареющем организме возникают эффективные приспособительные механизмы, достаточные для поддержания концентрации основных адаптивных надпочечниковых и половых гормонов на оптимальном уровне. К сожалению, эти усилия сопровождаются дальнейшими нарушениями в эндокринном балансе, в частности приводят к резкому изменению соотношения уровней Е и ДЭА (ДЭАС). Последним в настоящее время отводится важная роль в регуляции иммунной системы [13, 14]. Все это может снижать значимость адаптивных перестроек в стероидогенезе и способствовать дальнейшему нарушению гормонального контроля жизненно важных функций организма. Выявленные возрастные изменения в гормональной функции надпочечников и половых желез у павианов гамадрилов в значительной степени согласуются с аналогичными изменениями у человека [5, 11, 16].

Таблица 3

Динамика уровня Т в периферической крови у самцов павианов гамадрилов в ответ на введение ХГЧ в разные возрастные периоды (М ± т)

Выводы

1. Уровни F и его непосредственного предшественника 11-дезоксикортизола не претерпевали изменений с возрастом. В то же время концентрация Д5-предшественников в системе биосинтеза (Д5Р, 17-Д5Р) с возрастом постепенно уменьшалась.
2. Содержание основных адреналовых андрогенов (ДЭА, ДЭАС) прогрессивно снижалось с возрастом. Снижение базальных уровней ДЭА (ДЭАС) у животных 10—15 лет не сопровождалось уменьшением амплитуды и продолжительности прироста ДЭАС в ответ на введение АКТГ.
3. Уровень Л Г не изменялся у животных 6— 15 лет, но проявлял тенденцию к повышению у животных 20—26 лет. У обезьян в возрасте 20—26 лет наблюдалась задержка пиков секреции ЛГ в ответ на введение люлиберина.

Концентрация Т не претерпевала изменений у обезьян 6—15 лет, но проявляла тенденцию к снижению у животных 20—26 лет. Амплитуда и продолжительность прироста Т в ответ на введение люлиберина и ХГЧ не изменялись с возрастом и в значительной мере определялись исходным базальным уровнем ЛГ.