О влиянии медиаторных систем гипоталамуса на гормональные изменения в крови кроликов при длительной электростимуляции эмоциогенных зон гипоталамуса

Интегративная функция гипоталамических ядер реализуется при формировании биологической мотивации для целенаправленного адаптивного поведения животных и человека. В настоящее время важное значение в процессе сохранения полезной роли адаптации придается системам, контролирующим активность стрсссреализующих систем [8]. Однако пет однозначного ответа на вопрос о влиянии стрссс- лимитирующих систем на нейроэндокринную регуляцию и развитие процессов дизадаптации, в патогенезе которых эндокринные изменения играют решающую роль.

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния активности ГАМК- и серотонинергических систем гипоталамуса в процессе длительной электростимуляции дорсомсдиального отдела гипоталамуса на изменение гормонального спектра крови кроликов.

Материалы и методы

Работа выполнена на 36 кроликах породы шиншилла обоего пола с оперативно вживленными биполярными электродами (нихром, диаметр 100 мкм, расстояние между кончиками электродов 0,5 см) в область дорсомедиального ядра (ДМЯ ) гипоталамуса. Расчет координат ДМЯ осуществляли по стереотаксическому атласу И.П.Цветковой [12]. Электростимуляцию области ДМЯ проводили двухнедельными циклами, чередующимися с периодами отдыха той же продолжительности. Всего было проведено 5 циклов опытов. Для подачи импульсов использовали оригинальный автономный стимулятор, подающий круглосуточно пачки прямоугольных импульсов каждые 4-5 мин со следующими параметрами: продолжительность 1 стимула 0,05 мс, продолжительность пачки 0,1 с, частота 100 Гц, сила тока 10 мА. В процессе опыта сила тока стимуляции поддерживалась на постоянном уровне.

В конце каждого периода электростимуляции у животного брали кровь для определения содержания гормонов биохимическими (катехоламины [6], общие 11-оксикортикостсроиды (11- ОКС) [11]) и радиоиммуноизотопными методами. Радиоимму- ноизотопные измерения гормонов проводили стандартными наборами: АКТГ, тиреокальцитонин (ТКЦ), паратгормон (ПГ), ренин (ангиотензин I), альдостерон - “CiS biointernational” (Франция), вазопрессин - “Buhlmann Laboratories” (Швейцария), кортизол, тироксин (Т₄), трийодтиронин (Т₃) - ИБОХ АП Беларуси.

Во все периоды опыта (кроме первого) изучали содержание дофамина (ДА), норадреналина (НА), серотонина (5-ОТ), 5-ок- сииндолуксусной кислоты (5-ОИУК), у-аминомасляной кислоты (ГАМК), ГАМК-трансаминазы (ГАМК-Т), глутаматдекарбоксилазы (ГДК) в ткани гипоталамуса кроликов. После забоя животных воздушной эмболией в одно и то же время (11-13 ч) брали навеску ткани гипоталамуса и определяли: 1) ДА и НА по методу [5] с помощью триоксииндольной реакции при построении калибровочной кривой с использованием кристаллического ДА и L-Noradrenalinc bitartate фирмы “Koch-Light Laboratories” (Англия); 2) 5-ОТ и 5-ОИУК с расчетом по калибровочной кривой растворов креатинин-сульфата серотонина (“Reanal”, Венгрия) и 5-ОИУК (“Serva”, Германия); 3) ГАМК по методу [15]; 4) ГДК по методу Lowe в модификации [14]; 5) ГАМК-Т по экспресс- методу [2] с применением для калибровочной кривой инактивированного препарата параальдегида янтарной кислоты (Я ПА) фирмы “Sigma” (США).

Расчет коэффициента возбудимости гипоталамуса кроликов производили с помощью полуэмпнричсского уравнения [16]:

„                   , ДГДК + О,4(Д7ГАМК)

^КГАМК “ ^{100 +}                  , _я                   ’

1,4

где ДГДК — изменение активности фермента; (Д7ГАМК — изменение содержания ГАМК в гипоталамусе.

Уменьшение К_гдмк менее 100%, принятое за нормальную возбудимость, свидетельствует о повышении возбудимости, увеличение же более 100% - о снижении возбудимости гипоталамуса.

Статистической обработке с использованием параметрического критерия Стыодснта подвергались результаты, полученные от животных только с точной локализацией электродов в области ДМЯ.

Изменение количества гормонов в периферической крови кроликов в процессе элскзростимуляции области ДМЯ гипоталамуса (Af±m)

Показатель

Примечание. Здесь и в табл. 2 звездочками обозначены различия, статистически достоверные по сравнению с исходным состожшем.

Результаты и их обсуждение

После 1-го цикла электростимуляции ДМЯ в крови кроликов достоверно увеличилось количество всех изучаемых гормонов, за исключением гормонов щитовидной железы (табл. 1). Обращает внимание значительное увеличение активности симпатико-адреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечнико- вой систем: увеличение уровня АКТГ в 2,2 раза по сравнению с контролем сопровождается повышением содержания 11-ОКС на 53-55%, а катехоламинов на 43-72% по сравнению с исходным уровнем. Увеличивается коэффициент А (адреналин) /НА.

Возрастают гипертензивные влияния, связанные с вазоконстрикторным эффектом увеличивающегося в периферической крови уровня вазопрессина (на 83%), активного ренина плазмы (на 38%) и гиперволемическим и мембраногенным эффектами альдостерона, возрастающего на 70% по сравнению с исходным уровнем.

Физиологическое равновесие кальцийрегулирую- щих гормонов изменяется в сторону ПГ, концентрация которого возрастает в 2,6 раза, а уровень ТКЦ, наоборот, снижается (/КО,001).

Наблюдавшиеся гормональные изменения в крови кроликов в этот начальный период стимуляции ДМЯ отражают развитие срочных адаптивных реакций организма на изменение активности эмоци- огенных структур гипоталамуса, расцениваемые как фаза резистентности по Г.Селье, и служат мобилизационным задачам реакции эмоционального стресса.

После 2-го периода электростимуляции ДМЯ содержание большинства гормонов в крови уменьшается по сравнению с предыдущим периодом опыта, за исключением уровня НА, Т₃, ПГ и ренина. Специфичным для этого периода электростимуляции ДМЯ является резкое (в 4 раза) увеличение содержания ТКЦ в крови на фоне продолжающегося увеличения уровня ПГ, что способствует экономному расходованию кальция в организме [7] и, возможно, предупреждает механизмы повреждения, вызванные гиперкальциемией.

Изучение медиаторных систем гипоталамуса показало достоверное увеличение содержания ДА и снижение содержания НА при возрастании коэффициента ДА/НА. Подобные изменения катехола- мипергической системы гипоталамуса в нашей лаборатории наблюдали при периферическом электро- болевом стрессе у крыс [10].

Анализ ГАМК-сргичсской системы гипоталамуса после 2-го цикла показал снижение возбудимости гипоталамуса на 20,3% по сравнению с исходным уровнем при высокой активности ферментов синтеза и метаболизма ГАМК, что рядом авторов [4, 8] считается проявлением сохраненных адаптивных возможностей организма. Увеличение содержания 5- ОТ в гипоталамусе при достоверном снижении уровня его метаболита 5-ОИУК также свидетельствует о реакции этой центральной стрссслимитирующей системы на длительную электростимуляцию ДМЯ.

Таким образом, взаимодействие стрессреализую- щей катехоламинергической и стресслимитирующих ГАМК- и 5-ОТ-ергических систем гипоталамуса позволяет поддерживать адаптивный характер реакции. Активация стресслимитирующих систем может рассматриваться как защитная реакция, направленная на ограничение избыточной продукции гормонов и предупреждение истощения адаптивных резервов как в мозге, так и в эндокринных органах.

После 3-го цикла электростимуляции ДМЯ возбудимость гипоталамуса начинает возрастать на фоне снижения количества ГАМК. Резко снижается активность ГАМК-Т (в 5,5 раза) и ГДК (в 2 раза) по

Изменение медиаторных систем гипоталамуса кроликов в процессе электростимуляции в области ДМЯ (Af±m)

сравнению с предыдущим периодом опыта (табл. 2). Возрастает количество НА и 5-ОТ в гипоталамусе, что меняет гормональную активность гипофиза.

В периферической крови наблюдается повторное увеличение содержания АКТГ (на 12%) с одновременным увеличением уровня 11-ОКС (в 6,5 раза) и А (в 1,8 раза) по сравнению с исходным уровнем (см. табл. 1). Вновь возрастает количество вазоконстрикторных гормонов в крови — вазопрессина (на 82%) и активного ренина (на 81%) по сравнению с исходным уровнем (р<0,001).

Увеличивается количественная диссоциация каль- цийрегулирующих гормонов: уровень ПГ прогрессивно увеличивается, а содержание ТКЦ снижается (р<0,01). Взаимоотношения между количеством Т₃ и Т₄ сохраняются, как и в предшествующие периоды опыта, с тенденцией к снижению изучаемых показателей (см. табл. 1).

Характер изменения медиаторных систем гипоталамуса и гормональные изменения в крови после 3-го цикла электростимуляции позволяют предположить начало формирования патологических реакций длительного эмоционального стресса. Увеличение количества НА в гипоталамусе при нарастании общей его возбудимости создает предпосылки для повышения уровня катехоламинов в крови. С 4-го цикла электростимуляции начинает прогрессивно снижаться количество катехоламинов и 11-ОКС в крови, хотя содержание АКТГ продолжает оставаться высоким по сравнению с исходным уровнем (см. табл. 1).

Известно, что при длительном и интенсивном стрессе активирующее глиянис на гормональные системы обеспечивается на только НА, но и ДА [3, 13]. В нашем опыте концентрация ДА в гипоталамусе снижается после 4-го цикла к концу опыта (р<0,02). Однако возбудимость гипоталамуса, оцениваемая по К_г , во время 4-го и 5-го циклов опыта остается высокой (на 9-13% выше исходного состояния), что может быть связано с нарушением метаболизма ГАМК, так как активность ферментов синтеза и распада ГАМК в эти периоды снижается (см. табл. 2).

Увеличенное содержание 5-ОТ в гипоталамусе после 2-го цикла резко снижается к концу опыта. Содержание 5-ОИУК в этот период также снижено относительно исходного уровня (р<0,05).

Количество гормонов в крови, концентрация которых зависит от функции гипоталамо-гипофизар- ной системы, снижается к концу опыта, а для Т₃, Т₄, альдостерона, кортизола, вазопрессина — даже ниже исходного уровня. При этом только уровень основных кальцийрегулирующих гормонов (ПГ, ТКЦ) и активного ренина плазмы крови, в механизмах выделения которых большое значение имеют принципы обратной связи, резко увеличивается по сравнению с исходным уровнем и предыдущими циклами электростимуляции (см. табл. 1). Наиболее интенсивным является увеличение содержания ПГ— почти в 8 раз по сравнению с исходным уровнем. Учитывая основные функциональные эффекты ПГ, следует предположить, что повреждающий эффект длительной электростимуляции эмоци- огенных зон гипоталамуса (ДМЯ) реализуется посредством гиперкальциемии, которая является постоянным проявлением эмоционального стресса. Известно, что увеличение содержания внутриклеточного кальция является общим механизмом повреждения многих клеток организма [9].

Таким образом, при длительной электростимуляции ДМЯ гипоталамуса центральные стресслимити- рующие системы его теряют свою защитную функцию и застойное возбуждение в эмоциогенных структурах реализует свое повреждающее действие на периферические системы.

Выводы

1. Увеличение содержания 5-ОТ при снижении количества ГАМК в гипоталамусе на начальных этапах электростимуляции ДМЯ сопровождается увеличением уровня гормонов в периферической крови кроликов.
2. Истощение стресслимитирующих систем гипоталамуса к концу опыта приводит к снижению содержания гипофизотропных гормонов и увеличению содержания кальцийрегулирующих гормонов в крови животных.

Дисгормональныс проявления в течение опыта являются следствием изменения активности гипоталамуса, которая зависит от функции ГАМК- и 5-ОТ- ергических систем.