Роль белков и гормонов стресса в биорегуляции онтогенеза

В краткой обзорной статье сделана попытка обобщить разрозненные данные о роли белков и гормонов стресса в онтогенезе. Приведены результаты наших многолетних исследований, а также теоретические изыскания по базам данных литературы. В экспериментальных исследованиях мы использовали лабораторных крыс разного возраста и первичные культуры клеток гипофиза и печени для изучения соответственно роста тела и органов и продукции соматотропного гормона (СТГ) и сывороточного альбумина (СА), а также биосинтеза ДНК, суммарных РНК и белков. Полученные данные, свидетельствующие о важной роли глюкокортикоидов (ГК) в регуляции перинатальных функций гипофиза и печени и постнатального роста, недавно подверглись нами повторной интерпретации в рамках концепции DOHaD и в связи с явлениями перинатального импринтинга/программирования. Настоящий момент является весьма подходящим для расширения исследований как в сторону более раннего эмбрионального развития, так и в направлении старения, что позволит завершить полный цикл изучения истории/курса жизни в связи с белками и гормонами стресса.

белки теплового шока, глюкокортикоиды, онтогенез, стресс

1. Selye H. A Syndrome produced by Diverse Nocuous Agents. Nature. 1936;138(3479):32-32. doi: 10.1038/138032a0.

2. Kültz D. Evolution of the cellular stress proteome: from monophyletic origin to ubiquitous function. J Exp Biol. 2003;206(18):3119-3124. doi: 10.1242/jeb.00549.

3. Kassahn KS, Crozier RH, Pörtner HO, Caley MJ. Animal performance and stress: responses and tolerance limits at different levels of biological organisation. Biological Reviews. 2009;84(2):277-292. doi: 10.1111/j.1469-185X.2008.00073.x.

4. Goudochnikov VI. [Hormonal mediators and stress proteins: interrelationship in ontogeny and phylogeny]. In: 11. Congresso de Stress da ISMA-BR. Porto Alegre; 2011. (in Portuguese).

5. Christians ES, Zhou Q, Renard J, Benjamin IJ. Heat shock proteins in mammalian development. Semin Cell Dev Biol. 2003;14(5):283-290. doi: 10.1016/j.semcdb.2003.09.021.

6. Akerfelt M, Trouillet D, Mezger V, Sistonen L. Heat Shock Factors at a Crossroad between Stress and Development. Ann N Y Acad Sci. 2007;1113(1):15-27. doi: 10.1196/annals.1391.005.

7. Rappolee DA. Impact of transient stress and stress enzymes on development. Dev Biol. 2007;304(1):1-8. doi: 10.1016/j.ydbio.2006.12.032.

8. Goudochnikov VI. [Stress mediators in pathogeny of age-related diseases]. In: 10. Congresso de Stress da ISMA-BR. Porto Alegre; 2010. (in Portuguese).

9. Baker ME. Steroid receptor phylogeny and vertebrate origins. Mol Cell Endocrinol. 1997;135(2):101-107. doi: 10.1016/s0303-7207(97)00207-4.

10. Ottaviani E, Malagoli D. Around the word stress: its biological and evolutive implications. Invertebrate Survey Journal. 2009;6:1-6.

11. Liggins GC. The role of cortisol in preparing the fetus for birth. Reprod Fertil Dev. 1994;6(2):141. doi: 10.1071/rd9940141.

12. Sloboda D, Challis J, Moss T, Newnham J. Synthetic Glucocorticoids: Antenatal Administration and Long-term Implications. Curr Pharm Des. 2005;11(11):1459-1472. doi: 10.2174/1381612053507873.

13. Федотов В.П., Баранова И.Н., Гудошников В.И. Гормональная регуляция биосинтеза суммарных РНК и белка в культуре клеток печени крыс пре- и постнатального периода развития. // Проблемы эндокринологии. - 1989. - Т. 35. - №3 - С. 54-58. [Fedotov VP, Baranova IN, Gudoshnikov VI. Gormonal’naya regulyatsiya biosinteza summarnykh RNK i belka v kul’ture kletok pecheni krys pre- i postnatal’nogo perioda razvitiya. Probl Endokrinol (Mosk). 1989;35(3):54-58. (in Russ.)].

14. Баранова И.Н., Гудошников В.И., Федотов В.П. Гормональная регуляция продукции сывороточного альбумина культивируемыми гепатоцитами крыс в пре- и постнатальном периоде развития. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1990. - Т. 109. - №6 - С. 581-583. [Baranova IN, Gudoshnikov VI, Fedotov VP. Gormonal’naya regulyatsiya produktsii syvorotochogo al’bumina kul’tiviruemymi gepatotsitami krys v pre- i postnatal’nom periode razvitiya. Biull Eksp Biol Med. 1990;109(6):581-583. (In Russ.)].

15. Гудошников В.И., Мамаева Т.В., Федотов В.П. Влияние стероидных гормонов и норадреналина на секрецию соматотропного гормона первичными культурами гипофизоцитов крыс различного возраста. // Проблемы эндокринологии. - 1994. - Т. 40. - №1 - С. 39-41. [Gudoshnikov VI, Mamaeva TV, Fedotov VP. Vliyanie steroidnykh gormonov i noradrenalina na sekretsiyu somatotropnogo gormona pervichnymi kul’turami gipofizotsitov krys razlichnogo vozrasta. Probl Endokrinol (Mosk). 1994;40(1):39-41. (In Russ.)].

16. Гудошников В.И., Федотов В.П. Повышенная чувствительность гипофизарных клеток неонатальных крысят к кортикостероидам. // Проблемы эндокринологии. - 1992. - Т. 38. - №1 - С. 61-64. [Gudoshnikov VI, Fedotov VP. Povyshennaya chuvstvitel’nost’ gipofizarnykh kletok neonatal’nykh krysyat k kortikosteroidam. Probl Endokrinol (Mosk). 1992;38(1):61-64. (In Russ.)].

17. Goudochnikov VI, Vaccari SF, Dalmora SL. Pituitary gland may be an important target in the mechanism of growth inhibition after neonatal treatment of rats by glucocorticoid hormone. Neuroendocrinology 1994;60(Suppl.1):59.

18. Goudochnikov VI. [Pathogeny of growth retardation induced by glucocorticoids, as evaluated in experimental studies, using laboratory animals and cellular cultures as the models]. NewsLab (Sao Paulo). 1997;22:90-100. (in Portuguese).

19. Cassol V, Goudochnikov VI. [Growth retardation, without alteration of food consumption, in young rats treated with glucocorticoid in neonatal period]. Revista Contexto & Saude (Ijui). 2001;1(1):113-120. (in Portuguese).

20. Goudochnikov VI. Glucocorticoid programming: prenatal or perinatal? J Develop Orig Health Dis. 2009;1(Suppl.1): S182-S183.

21. Goudochnikov VI. [Disorders in adult state after excessive perinatal exposure to glucocorticoids]. In: 6. Congresso de Stress da ISMA-BR. Porto Alegre; 2006. (in Portuguese).

22. Langley-Evans SC. Developmental programming of health and disease. Proc Nutr Soc. 2007;65(01):97-105. doi: 10.1079/pns2005478.

23. Harris A, Seckl J. Glucocorticoids, prenatal stress and the programming of disease. Horm Behav. 2011;59(3):279-289. doi: 10.1016/j.yhbeh.2010.06.007.

24. Godfrey KM, Barker DJP. Fetal programming and adult health. Public Health Nutr. 2007;4(2b). doi: 10.1079/phn2001145.

25. De Boo HA, Harding JE. The developmental origins of adult disease (Barker) hypothesis. The Australian and New Zealand Journal of Obstetrics and Gynaecology. 2006;46(1):4-14. doi: 10.1111/j.1479-828X.2006.00506.x.

26. Csaba G. Hormonal imprinting: its role during the evolution and development of hormones and receptors. Cell Biol Int. 2000;24(7):407-414. doi: 10.1006/cbir.2000.0507.

27. Tchernitchin A.N. Perinatal exposure to chemical agents: delayed effects by the mechanism of imprinting (cell programming). ARBS. 2005;7:68-126.

28. Вайсерман А.М. Роль эпигенетических механизмов в раннем “программировании” возраст-зависимых заболеваний. // Пробл. старения и долголетия. - 2008. - Т. 17. - №2 - С. 202-210. [Vaiserman AM. Early-life etiology of age-related diseases: epidemiological study. Problemy stareniia i dolgoletiia. 2008;17(2):202-210. (in Russ.)].

29. Henning SJ. Postnatal development: coordination of feeding, digestion, and metabolism. American Journal of Physiology - Gastrointestinal and Liver Physiology. 1981;241(3):G199-G214.

30. Wada H. Glucocorticoids: Mediators of vertebrate ontogenetic transitions. Gen Comp Endocrinol. 2008;156(3):441-453. doi: 10.1016/j.ygcen.2008.02.004.

31. Нагаева Е.В., Ширяева Т.Ю. «Внутриутробное программирование» гормонально-метаболических процессов и синдром задержки внутриутробного развития. // Проблемы эндокринологии. - 2010. - Т. 56. - №6 - С. 32-40. [Nagaeva EV, Shiriaeva TI. «Intrauterine programming» of hormonal and metabolic processes and intrauterine growth retardation syndrome. Probl Endokrinol (Mosk). 2010;56(6):32-40. (in Russ.)] doi: 10.14341/probl201056632-40.

32. Мельниченко Г.А., Семичева Т.В., Фадеев В.В., Чеботникова Т.В. Применение глюкокортикоидов во время беременности. // Вестник репродуктивного здоровья. - 2008. - №1-2 - С. 7-17. [Mel’nichenko GA, Semicheva TV, Fadeev VV, Chebotnikova TV. Primenenie glyukokortikoidov vo vremya beremennosti. Bulletin of Reproductive Health. 2008; (1-2):7-17.] doi: 10.14341/brh20081-27-17.

33. Сергиенко Л.Ю. Ранний онтогенез - критический период для «программирования» эндокринных и гормонально-зависимых патологий во взрослой жизни. // Клінічна та експериментальна патологія. - 2014. - T. 13. - №3 - С. 224-230. [Sergienko LY. Early ontogeny - critical for period for «programming» endocrint and harmonic dependent pathologies in adult life. Clin and experim pathol. 2014;13(3):224-230. (In Russ.)].

34. Frolkis VV. Aging, Antiaging, Ontogenesis and Periods of Age Development. Gerontology. 1999;45(4):227-232. doi: 10.1159/000022092.

35. Worthman CM, Kuzara J. Life history and the early origins of health differentials. Am J Hum Biol. 2005;17(1):95-112. doi: 10.1002/ajhb.20096.

36. Whalley LJ, Dick FD, McNeill G. A life-course approach to the aetiology of late-onset dementias. The Lancet Neurology. 2006;5(1):87-96. doi: 10.1016/s1474-4422(05)70286-6.

37. Гудошников В.И. Роль гормонов стресса в патогенезе возрастзависимых заболеваний и при старении. // Геронтология и гериатрия. - 2010. - №9 - С. 58-61. [Gudoshnikov VI. Rol’ gormonov stressa v patogeneze vozrastzavisimykh zabolevaniy i pri starenii. Gerontologiya i geriatriya (Moscow) 2010;9:58-61. (In Russ.)].

38. Goudochnikov VI. The role of glucocorticoids in aging and age-related pharmacotherapy. Adv Gerontol. 2011;24(1):48-53.

39. McEwen BS, Seeman T. Protective and Damaging Effects of Mediators of Stress: Elaborating and Testing the Concepts of Allostasis and Allostatic Load. Ann N Y Acad Sci. 1999;896(1):30-47. doi: 10.1111/j.1749-6632.1999.tb08103.x.

40. Seeman TE, McEwen BS, Rowe JW, Singer BH. Allostatic load as a marker of cumulative biological risk: MacArthur studies of successful aging. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001;98(8):4770-4775. doi: 10.1073/pnas.081072698.

41. Patel N, Finch C. The glucocorticoid paradox of caloric restriction in slowing brain aging. Neurobiol Aging. 2002;23(5):707-717. doi: 10.1016/s0197-4580(02)00017-9.

42. Rattan SI. Hormesis in aging. Ageing Res Rev. 2008;7(1):63-78. doi: 10.1016/j.arr.2007.03.002.

43. Kroll J. Correlations of plasma cortisol levels, chaperone expression and mammalian longevity: a review of published data. Biogerontology. 2010;11(4):495-499. doi: 10.1007/s10522-010-9264-9.

44. Csermely P. Chaperone overload is a possible contributor to ‘civilization diseases’. Trends Genet. 2001;17(12):701-704. doi: 10.1016/s0168-9525(01)02495-7.

45. Xu Q. Role of Heat Shock Proteins in Atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2002;22(10):1547-1559. doi: 10.1161/01.atv.0000029720.59649.50.

46. Goudochnikov VI. Comparison of age-related dynamics and gender differences in morbidity and mortality caused by several groups of diseases: no evidence for unique general scheme of aging potentially modifiable by perinatal programming. J. DOHaD. 2009;1(Suppl.1):S123.

47. Goudochnikov VI. Possible contribution of leptin in combination with other hormones to catabolic influence of glucocorticoids. Revista Contexto & Saude (Ijui). 2003;3(5):9-15. (in Portuguese).

48. Goudochnikov VI, Kroth EAF. The role of corticoids in fetal / early programming of metabolic syndrome. Diabetes Clin (Sao Paulo). 2008;12(1):55-59 (in Portuguese).

49. Goudochnikov VI. The importance of hormonal interactions in metabolic regulation. In: 15. Congresso Brasileiro Multidisciplinar Multiprofissional em Diabetes. Sao Paulo: Anad; 2010. p.36. (in Portuguese). © В.И. Гудошников, 2015