2015 год № 4

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Развитие и состояние головного мозга регулируются многими факторами, среди которых важное место принадлежит стероидным гормонам - кортикостероидам, андрогенам, эстрогенам, гестагенам, продуцируемым корой надпочечников, гонадами, плацентой [1, 5, 11]. В последние десятилетия получены данные о способности нейронов и глиоцитов мозга синтезировать стероидные гормоны - нейростероиды [6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 16], которые позволяют предполагать, что изменения интенсивности их синтеза могут оказывать влияние на свойства мозга, а также быть одним из элементов адаптации мозга к повышению и снижению уровня стероидных гормонов в крови.

К нейростероидам обычно относят прогестерон, дегидроэпиандростерон, дегидроэпиандростерон сульфат, андростендион и прегненолон и их сульфатированные и липидные производные, тетрагидрометаболиты прогестерона, эстрадиол, тестостерон [10, 12]. Они синтезируются de novo в клетках головного мозга из холестерина с участием ряда ферментов, отвечающих за преобразование различных химических групп. Ключевым ферментом стероидогенеза в нейронах является 3β -гидроксистероиддегидрогеназа (ГСДГ). Он катализирует образование прогестерона, который регулирует важные стороны функционирования мозга, а также служит предшественником в синтезе эстрогенов, андрогенов, кортикостероидов [5, 13, 14, 15]. В наших исследованиях методами гистохимии было установлено, что активность ГСДГ выявляется в некоторых нейронах неокортекса, гиппокампа, коры мозжечка (клетках Пуркинье), а также эпендимоцитах выстилки боковых и третьего желудочков и ворсинок их сосудистых сплетений. При этом было показано, что активность фермента неодинакова в различных нейронах и глиоцитах [6, 7, 9]. Параллельно с этим нами при использовании тех же методик изучалась активность ГСДГ в клетках, являющихся "классическими" продуцентами стероидных гормонов - адренокортикоцитах надпочечников, текоцитах овариальных фолликулов, клетках Лейдига семенников [8].

Данные литературы свидетельствуют о том, что в разных отделах мозга концентрация тестостерона, эстрадиола не одинакова, отличается от их концентрации в плазме крови. При этом в условиях экспериментальных воздействий изменения содержания этих гормонов зависят от отдела мозга и моет не совпадать с их изменениями в крови [10]. Эти данные показывают, что нейростероиды, вырабатываемые в мозге вносят существенный вклад в уровень стероидных гормонов в органе и его регуляцию.

В связи с этим, в настоящей работе проведено сопоставление активности ГСДГ в эндокриноцитах надпочечников и гонад, с одной стороны, и клетках мозга, продуцирующих нейростероиды с другой. Мы полагаем, что такая информация будет полезной для определения вклада перечисленных клеток в определение уровня стероидных гормонов в головном мозге и его различных отделах.

Материалы и методы

В работе проведено суммирование результатов количественного изучения ГСДГ, полученных ранее [6, 7, 8, 9], и сравнение активности ГСДГ в стероидпродуцирующих клетках неокортекса, гиппокампа, мозжечка (клетки Пуркинье), эпендимоцитах выстилки и ворсинок сплетений боковых желудочков и 3-го желудочка мозга, а также клетках Лейдига семенников, текоцитах полостных овариальных фолликулов, адренокортикоцитах взрослых крыс. Исследованные интактные животные использовались в качестве контрольных в проводившихся в лаборатории экспериментах, содержались в условиях, соответствующих "Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных" (приложение к приказу № 755 от 12.08.1977 г. МЗ СССР). Все исследования проводились согласно принципам, изложенным в Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях. Количество животных в каждой из одновременно исследованных групп было не менее 5. Животных декапитировали, извлекали головной мозг, надпочечники, гонады. Готовили криостатные срезы толщиной 20-40 мкм, которые монтировали на покровных стеклах, наносили инкубационный раствор для выявления ГСДГ [2] и инкубировали 30 мин. при 37 °С. Количественную оценку активности фермента проводили на основании цитоспектрофотометрии (λ =550 нм) срезов толщиной 20 мкм на аппарате МЕКОС. В каждом случае в каждой исследуемой разновидности клеток измеряли активность не менее чем в 25 клетках. При этом условия проведения реакции и ее оценка были максимально стандартизированы. Количественные данные обрабатывали при помощи программы Statistica 6.

Результаты и обсуждение

Полученные данные свидетельствовали о том, что активность ГСДГ в исследованных клетках головного мозга имела существенные различия. Ее минимальный уровень характеризовал нейроны неокортекса (0,203±0,006 усл. ед.). При этом положительная реакция наблюдалась в небольшом числе нейронов (рис. 1). Активность фермента в нейронах гиппокампа была близкой к таковой в нейронах неокортекса (0,237±0,014 усл. ед.), однако здесь положительная реакция выявлялась во всех или почти во всех нейронах (рис. 2). В клетках Пуркинье (рис. 3) активность ГСДГ была значительно и достоверно более высокой, чем в нейронах коры мозга (0,717±37 усл. ед.). Эти данные о высокой активности фермента в клетках Пуркинье согласуются с данными, полученными биохимическими методами [16]. Можно полагать, что паракринная секреция перечисленных клеток может определять локальные различия концентрации стероидных гормонов в мозге [10].

Рис. 1. Нейроны слоя V неокортекса. Реакция на ГСДГ

Рис. 2. Нейроны гиппокампа. Реакция на ГСДГ

Рис. 3. Нейроны коры мозжечка (клетки Пуркинье). Реакция на ГСДГ

Исследование ГСДГ в эпендиме желудочков мозга показало, что как клетки их выстилки, так и особенно клетки, покрывающие ворсинки, имеют высокий уровень активности фермента (рис. 4) (0,400±0,06 и 0,52±0,04 усл. ед. соответственно). Можно полагать, что продуцируемые ими стероиды попадают в вещество мозга как из ликвора [3, 4], так и выделяясь через базальный полюс. При этом следует отметить, что эпендимоциты являются многочисленными клетками, занимающими значительный объем.

Рис. 4. Эпендимоциты бокового желудочка мозга. Реакция на ГСДГ

Изучение ГСДГ в и клетках Лейдига, текоцитах, адренокортикоцитах (рис. 5, 6) показало, что их активность является близкой по величине. В клетках пучковой зоны коры надпочечников она составила 0,560±46 усл. ед., в клетках Лейдига семенников - 0,603±0,027 усл. ед., в текоцитах вторичных овариальных фолликулов - 0,558±0, 09 усл. ед. Эти данные свидетельствуют, что активность ГСДГ в исследованных эндокриноцитах значительно выше, чем в нейронах неокортекса и гиппокампа и близка к таковой в клетках Пуркинье и эпендимоцитах ворсинок. Эти результаты свидетельствуют о том, что ряд клеток мозга может продуцировать стероидные гормоны с интенсивностью, наблюдаемой в клетках эндокринных желез. Они показывают также, что особенности строения эндокринных клеток коры надпочечников и гонад (тубуло-везикулярные кристы митохондрий, развитый гладкий эндоплазматический ретикулум, высокое содержание липидов) не являются абсолютно необходимыми для синтеза стероидных гормонов.

Рис. 5. Клетки Лейдига семенника. Реакция на ГСДГ

Рис. 6. Адренокортикоциты пучковой зоны. Реакция на ГСДГ

Таким образом, в целом вышеизложенные данные позволяют, по нашему мнению, предполагать, что "суммарный вклад" клеток головного мозга, продуцирующих нейростероиды, в общую массу стероидных гормонов в этом органе является значительным и сопоставимым с вкладом эндокринных желез, секретирующих данные гомоны.

Литература

1. 1. Жуковский М.А. Детская эндокринология : руководство для врачей. - М.: Медицина, 1995. - 656 с.
2. 2. Лойда З., Госсрау Р., Шиблер Т. Гистохимия ферментов. Лабораторные методы. - М.: Мир, 1982. - 272 с.
3. 3. Отеллин В.А., Хожай Л.И. Формирование неокортека у крыс после пренатальной гипоксии // Морфология. - 2002. - Т. 122, № 5. - С. 34-38.
4. 4. Отеллин В.А., Хожай Л.И., Гилерович Е.Г. и др. Повреждающие воздействия в критические периоды пренатального онтогенеза как фактор, модифицирующий структурное развитие головного мозга и поведенческие реакции после рождения // Вестник РАМН. - 2002. - № 12. - С. 32-35.
5. 5. Розен В.Б. Основы эндокринологии. - М.: Изд-во Московского ун-та, 1994. - 383 с.
6. 6. Рыжавский Б.Я., Задворная О.В. 3β -гидроксистероиддегидрогеназа в эпендимоцитах выстилки боковых желудочков мозга и ворсинках сосудистого сплетения крыс различного возраста // Морфология. - 2012. - Т. 142, № 5. - С. 26-28.
7. 7. Рыжавский Б.Я., Задворная О.В. Влияние гонадэктомии на активность 3β -гидроксистероиддегидрогеназы в нейронах некоторых отделов головного мозга // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2012. - Т. 153, № 6. - С. 748-750.
8. 8. Рыжавский Б.Я., Задворная О.В., Литвинцева Е.М. Гистохимическое выявление 3β -гидроксистероиддегидрогеназы в нейронах головного мозга крыс разного пола // Дальневосточный медицинский журнал. - 2011. - № 1. - С. 86-88.
9. 9. Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М., Учакина Р.В. Влияние воспитания крысят в искусственно сформированных пометах на показатели развития их мозга, надпочечников и гонад // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2010. - Т. 150. - № 8. - С. 216-222.
10. 10. Сашков В.А., Сельверова Н.Б., Моренков Э.Д., Ермакова И.В. Уровень нейроактивных стероидов в мозге и половые различия формирования и угашения условного рефлекса у крыс // Российский физиологический журнал. - 2012. - № 3. - С. 212-220.
11. 11. De Kloet E.K. Hormones, Brain and Stress // Endocrine Regulations. - 2003. - Vol. 37. - P. 51.
12. 12. Dubrovsky B.O. Steroids, neuroactive steroids and neurosteroids in psychopathology // Prog. Neuropsychopharmacol Biol. Psychiatry. - 2005. - Vol. 29, № 2. - Р. 169-192.
13. 13. Mellon S.H., Griffin L.D., Compagnone N.A. Biosynthesis and action of neurosteroids // Brain Res Rev. - 2001. - Vol. 37, № 1-3. - P. 3-12.
14. 14. Mellon S.H. Neurosteroid regulation of central nervous system development // Pharmacol Ther. - 2007. - Vol. 116, № 1. - Р. 107-124.
15. 15. Sakamoto H., Ukena K., Katawa M., Tsutsui K. Expression, localization and possible actions of 25-Dx, a membraneassociated putative progesterone-binding protein, in the developing Purkinje cell of the cerebellum: a new insight into the biosynthesis, metabolism and multiple actions of progesterone as a neurosteroid // Cerebellum. - 2008. - Vol. 7, № 1. - P. 18-25.
16. 16. Tsutsui K., Sakamoto H., Ukena K. Biosynthesis and action of neurosteroids in the cerebellar Purkinje neuron // J Steroid Biochem. Mol. Biol. - 2009. - Vol. 85, № 2-5. - Р. 311-321.