Функциональное состояние женских гонад и развитие стресс-реакции

Вестник СамГУ — Естественнонаучная серия. 2008. №2(61).

БИОЛОГИЯ

УДК 616-089:612.4.09

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕНСКИХ ГОНАД И РАЗВИТИЕ СТРЕСС-РЕАКЦИИ

© 2008 В.Е.Кузьмина1

В модельных опытах гипо- и гипергонадизма у крыс-самок изучены изменения показателей стресса, вызванного однократной 6-часовой иммобилизацией. В условиях дефицита половых гормонов жесткое обездвиживание животных привело к более выраженной активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в сравнении с симпатоадреналовой. На фоне введения эстрадиола иммобилизация вызвала значимую активацию уже обоих нейроэндокринных комплексов, что позволяет говорить о большей гармоничности их взаимодействия у самок в условиях гипергонадизма.

Введение

В продолжение исследований значения функционального состояния гонад, в частности мужских, на развитие стресс-реакции [1], в настоящей работе было изучено формирование общего адаптационного синдрома (ОАС) у крыс-самок при экспериментальной гипо- и гиперфункции яичников. Определение именно этой цели продиктовано, во-первых, тем, что гормоны женских гонад кроме доминирующего влияния на половую систему и половое поведение оказывают его на процессы клеточного деления, белковый, углеводный, жировой, водно-электролитный обмены [2, 3]. Их множественные эффекты проявляются на гипоталамус, опосредованно регулируя такие гомеостатические функции, как энергетический баланс, цикл сон-бодрствование и, наконец, стресс [4, 5]. Все перечисленное позволило назвать эстрогены феноменальными гормонами [6]. Во-вторых, функциональное состояние гонад непосредственно связано с формированием индивидуальной эко-адаптации человека [7].

1. Методика исследования

Эксперименты проведены на 48 нелинейных крысах-самках массой 160-200 г, которых содержали в стандартных условиях вивария без ограничения доступа к воде и пище. Животные были разделены на группы: интактные (контроль); стрессированные однократной 6-часовой иммобилизацией на спине; кастрированные (модель гипофункционального состояния яичников); получавшие в течение 12 суток эстрадиол в виде внутрибрюшинных инъекций в ежедневной дозе 0,17 мг

1 Кузьмина Вера Ефимовна, кафедра физиологии человека и животных Самарского государственного университета, 443011, Россия, Самара, ул. Акад. Павлова, 1.

на животное (модель гиперфункционального состояния яичников); иммобилизиро-ванные на фоне дефицита эстрогенов, вызванного кастрацией; иммобилизирован-ные на фоне избытка половых гормонов, вызванного предварительным введением эстрадиола по указанной выше схеме. Показателями развития состояния напряжения служили классические морфофункциональные индикаторы этого состояния: изменения массы гипофиза, надпочечников, тимуса, щитовидной железы, селезенки и динамика в периферической крови общего числа лейкоцитов, палочко- и сегментоядерных нейтрофилов, эозинофилов и лимфоцитов [8-10]. Анализ крови проводили с использованием традиционных в гематологической практике методик [11]. По окончании эксперимента крыс умерщвляли, железы экстирпировали и взвешивали либо на аптечных, либо на торзионных весах. Интегральным расчетным показателем развития ОАС служил индекс выраженности стресса (ИВС), представляющий среднюю величину отклонений всех перечисленных показателей, выраженную в процентах. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли в программе Microsoft Excel с использованием t-критерия Стъюдента. Достоверными считались различия с уровнем значимости p < 0,05.

2. Результаты исследования

2.1. Развитие стресс-реакции в условиях экспериментального гипофункицонального состояния яичников

Результаты анализа развития стресс-реакции на однократную 6-часовую иммобилизацию показали, что ее выраженность у интактных животных и крыс с дефицитом эстрогенов существенно различалась (рис. 1).

Из диаграмм, представленных на рис. 1, а, видно, что изменения показателей состояния напряжения, вызванного иммобилизацией интактных животных, происходили в пределах от -37,0% до +75,0%. При этом стереотипно для стресса и характерное для активации ведущей стрессорганизующей системы — гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГНС)—произошло отклонение большинства показателей — восьми из десяти. Нестереотипно для состояния напряжения изменилась масса тимуса и щитовидной железы, она не уменьшилась, а увеличилась. ИВС по совокупности отклонений всех показателей стресса равнялся 30,0%.

Диапазон изменений показателей стресса, вызванного кастрацией животных, был в два раза уже, чем у иммобилизированных крыс: от -28,1% до +30,0% (рис. 1, б). Стереотипно для состояния напряжения отклонялись только семь из десяти. Нестереотипно для стресса изменилась не только масса тимуса и щитовидной железы, но и количество лимфоцитов в периферической крови, которые не уменьшились, а увеличились. ИВС по совокупности изменений всех показателей был в 1,9 раза меньше, чем у иммобилизированных животных, —16,0% против 30,0%.

Иммобилизация крыс на фоне дефицита эстрогенов, вызванного кастрацией животных, привела, в сравнении с некастрированными, к большей выраженности стресс-реакции (рис. 1, в). В первую очередь об этом говорят возросшие в 2,2 раза пределы изменений ее показателей: от -66,0% до +180,0%. Стереотипно для состояния напряжения отклонялись семь из десяти. Нестереотипно для стресса, как и у кастрированных неиммобилизированных крыс, изменились масса тимуса, щитовидной железы и количество лимфоцитов в периферической крови, которые

%

1 8 О 1 б О 1 4 О 1 2 О 1 О О 8 О 6 О 4 О 2 О О

-2 О -4 О -6 О -8 О

* , 1 #

" 1 * * ш . 1 1

- 1 I п п II 1 1 0 1 п

11 *

%

1 8 О 1 6 О 1 4 О 1 2 О 1 О О 8 О 6 О 4 О 2 О О -2 0 -4 0 -6 0 -8 О

I 1

Я

и

11

л

* * * п  п

%

1 8 О 1 б О 1 4 О 1 2 О 1 О О 8 О б О 4 О 2 О О

-2 О -4 О -6 О

-8 О

#

11 1 * п 1 1 п

1 * 1 *

123456789 10

11 12 13

а

б

в

Рис. 1. Изменения показателей стресса (в % к контролю), вызванного иммобилизацией животных (а), их кастрацией (б) и иммобилизацией на фоне кастрации (в). Обозначения: 1—масса гипофиза; 2 — масса надпочечников; 3 — масса тимуса; 4 — масса щитовидной железы; 5 — масса селезенки; 6 — общее число лейкоцитов; 7 — палочкоядерные ней-трофилы; 8 — сегментоядерные нейтрофилы; 9 — эозинофилы; 10 — лимфоциты; черные столбики — стереотипно изменяющиеся для стресса показатели; белые — нестереотипно изменяющиеся для стресса показатели; 11 — ИВС по совокупности изменений всех показателей стресса; 12 — ИВС по совокупности отклонений стереотипных для активации ГГНС; 13 — ИВС по совокупности отклонений нестереотипных для активации ГГНС. * — р < 0,05 в сравнении с контролем; # — р < 0,05 между ИВС по ГГНС и САС

не уменьшились, а увеличились. ИВС по совокупности всех показателей был в 2,2 раза больше, чем у некастрированных животных, и составил 66,2% против 30,0%

2.2. Развитие стресс-реакции в условиях экспериментального гиперфункционального состояния яичников

При исследовании стресс-реакции на иммобилизацию интактных животных и крыс с избытком эстрогенов, вызванного введением эстрадиола, также установлены существенные различия (рис. 2).

Характер и выраженность отклонений показателей стресса у интактных крыс являлись аналогичными тем, которые были зарегистрированы в проанализированных выше экспериментах (рис. 2, а). Пределы их изменений происходили от -30,0% до +90,0%. Стереотипно для состояния напряжения отклонялись восемь из десяти. Нестереотипно для состояния напряжения изменилась масса тимуса и щитовидной железы, которая не уменьшилась, а увеличилась. ИВС по совокупности всех показателей стресса равнялся 32,0%.

Диапазон отклонений показателей состояния напряжения, вызванного введением животным полового гормона, был в 1,4 раза уже, чем у иммобилизированных: от -31,0% до +60,0% (рис. 2, б). Стереотипно для стресса изменились только семь из десяти. Нестереотипно для него отклонились масса тимуса, щитовидной железы и селезенки, которые не уменьшились, а увеличились. ИВС по совокупности изменений всех показателей стресса был в 1,2 раза меньше, чем у иммобилизи-рованных крыс и равнялся 26,7% против 32,0%.

Жесткое обездвиживание животных на фоне избытка эстрогенов, вызванного предварительным введением эстрадиола, привело, в сравнении с иммобилизиро-ванными интактными крысами, к усилению выраженности стресс-реакции (рис. 2, в). Изменения показателей состояния напряжения происходили в более широких пределах: от -50,0% до +152,0%. Стереотипно для стресса отклонились семь из десяти. Нестереотипно для состояния напряжения, как и у эстрогенизированных животных, изменилась масса тимуса, щитовидной железы и селезенки, которые не уменьшились, а увеличились. ИВС по совокупности всех показателей стресса был в 1,5 раза выше, чем у иммобилизированных интактных крыс и составил 49,0% против 32,0%.

3. Обсуждение результатов

Полученные в ходе исследования данные позволили выявить ряд особенностей в отклонениях показателей стресса у интактных животных, а также у крыс с экспериментальным гипо- и гиперфункциональным состоянием гонад. При анализе этих особенностей мы исходили из посылки, что ключевые позиции в реализации стресса занимают ГГНС и симпато-адреналовая система (САС) [8, 12], и общая нейрогормональная реакция на стрессор проявляется в зависимости от характера их участия, обусловленного, в частности, функциональной активностью той или иной эндокринной железы [13-15].

Отмеченное во всех вариантах опытов увеличение массы гипофиза объяснимо усилением синтеза такого стрессорного гормона, как адренокортикотропный (АКТГ), и, как следствие, развитие стереотипных для состояния напряжения реакций [8, 10]. Так, под влиянием повышенной концентрации в крови АКТГ произошло увеличение массы надпочечников, которое может говорить об усилении син-

%

* * 1 #

- * * . 1 * *

II П 1 1 1 1 0 1 п

*

а

%

1 8 О 1 6 О 1 4 О 1 2 О 1 О О 8 О б О 4 О 2 О О

-2 О -4 О -6 0 -8 О

*

* I

***** | *

I I п п п I I I

Т

* * п  п

%

1 8 О 1 6 О 1 4 О 1 2 О 1 О О 8 О б О 4 О 2 О О -2 0 -4 0 -6 0 -8 О

* * * *  * I I I I

тт

11

123456789 10

11 12 13

Рис. 2. Изменения показателей стресса (в % к контролю), вызванного иммобилизацией животных (а), введением им эстрадиола (б) и иммобилизацией на фоне введения эстрадиола (в). Обозначения те же, что и на рис. 1

теза глюкокортикоидов. Эффектом глюкокортикоидов на уровне периферической крови явилось возрастание в ней количества палочко- и сегментоядерных нейтро-филов (приведшее к увеличению общего числа лейкоцитов), а также уменьшение содержания эозинофилов. Описанные реакции являются индикаторами активации ГГНС.

Однако некоторые отклонения показателей стресса развивались нестереотипно для активации ГГНС, но могут расцениваться как корреляты активации САС. Так, зарегистрированное во всех вариантах опытов не уменьшение, а увеличение массы щитовидной железы отмечено при возбуждении симпатической нервной системы [16]. Известно также стимулирующее влияние названной системы на различные ростки кроветворения [17]. С этим, вероятно, связано в наших экспериментах возрастание в периферической крови количества лимфоцитов, поскольку аналогичный эффект имел место при раздражении симпатических узлов [18]. Такой характер изменений в содержании анализируемой группы агранулоцитов зарегистрирован нами в условиях кастрации животных. И здесь необходимо отметить нестереотипное для активации ГГНС увеличение массы тимуса также у гонадэк-томированных крыс. Данный факт объясняется, по-видимому, тем, что эстрогены угнетают продукцию эпителиальными клетками тимуса гуморальных факторов, стимулирующих Т-клеточное созревание. В условиях же кастрации указанный эффект не проявляется, и, как следствие, происходит увеличение размеров и массы тимуса [19]. В общей совокупности нестереотипных для активации ГГНС отклонений принятых нами показателей нельзя обойти вниманием не уменьшение, а увеличение массы селезенки, отмеченное у эстрогенезированных крыс. Такое изменение массы селезенки может быть связано с увеличением колоний лимфоидной популяции в этом органе за счет стимуляции пролиферативной активности при возбуждении симпатической нервной системы [20].

Сопоставительный анализ отклонений показателей стресса у интактных и кастрированных животных показал, что в обоих случаях развитие ОАС шло с участием как ГГНС, так и САС с преобладающей активностью первой. Об этом свидетельствуют величины ИВС по каждой из названных нейроэндокринных систем. При обездвиживании интактных крыс соотношение ИВС по ГГНС и САС равнялось 32,0% и 17,1% (рис. 1, а), а при иммобилизации кастрированных — 87,1% и 17,0% (рис. 1, в). Различия в величинах ИВС по ГГНС и САС в обоих случаях являлись статистически достоверными. Далее видно, что в условиях иммобилизации интактных особей ГГНС в сравнении с САС активировалась в 1,8 раза больше, а при иммобилизации на фоне кастрации — в 5,1 раза больше. Это свидетельствует о том, что в ситуации дефицита эстрогенов значительнее нарастает стимулирование ГГНС в сравнении с САС. Такое соотношение активации обеих нейроэн-докринных систем, вероятно, обусловлено тем, что при овариэктомии снимается нейропротекторное действие эстрогенов на нервную систему, связанное, прежде всего, с их модулирующим влиянием на ГГНС [21-23].

Результаты сопоставительного анализа отклонений показателей стресса у ин-тактных и эстрогенезированных животных свидетельствуют о том, что развитие стресс-реакции также шло с участием как ГГНС, так и САС и также с преобладанием активности первой. При обездвиживании интактных крыс соотношение ИВС по ГГНС и САС равнялось 35,0% и 18,9% (рис. 2, а), а при иммобилизации эст-рогенезированных — 45,5% и 31,0% (рис. 2, в). Различия величин ИВС по ГГНС и САС и в тех, и в других условиях являлись статистически значимыми. Из приведенных данных видно, что если при иммобилизации интактных животных ГГНС

активировалась в сравнении с САС в 1,8 раза больше, то в условиях обездвиживания крыс на фоне избытка эстрогенов — только в 1,5 раза. Это свидетельствует о том, что в условиях введения эстрадиола нарастает удельная активация САС при сохранении доминирующей роли ГГНС, объяснимая, по-видимому, тем, что в анализируемых условиях усиливается модулирующее влияние эстрогенов на САС [23, 24] и ослабляется на ГГНС [25].

Заключение

Таким образом, установленные факты позволяют заключить, что наиболее адаптивный баланс участия ГГНС и САС в развитии стресс-реакции складывается в условиях избытка эстрогенов. При дефиците половых гормонов этот баланс являлся менее адаптивным, поскольку произошел его сдвиг в сторону большей активации ГГНС, значительно превышающей активацию САС, что создает возможность истощения механизмов первой.

Литература

[1] Кузьмина В.Е. Функциональное состояние мужских гонад и развитие стресс-реакции / В.Е.Кузьмина // Вестник Самарского госуниверситета. Естественнонаучная серия. - 2007. - №8(58). - С. 50-59.

[2] Вундер, П.А. Эндокринология пола / П.А. Вундер. - М.: Наука, 1980.

[3] Клиническая эндокринология. - М.: Медицина, 2003.

[4] Репродуктивная нейроэндокринология / под ред. И.И. Дедова. - М.: Медицина, 1998.

[5] Kaplan, J.R. Ovarian dysfunction, stress and disease: a primate continuum / J.R.Kaplan, S.B.Manuck // IZARJ. - 2004. - V. 45. - №2. - P. 89-115.

[6] Бернштейн, Л.М. Феноменальный эстроген и эстрогенный феномен / Л.М. Бернштейн // Природа. - 2003. - №9. - С. 67-75.

[7] Сидоров, Ю.А. Физиологические аспекты индивидуальной экоадаптации человека / Ю.А.Сидоров // Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. - 1994. -№80(6). - С. 70-80.

[8] Селье, Г. Очерки об адаптационном синдроме / Г. Селье. - М.: Медгиз, 1960.

[9] Кириллов, О.И. Стрессовая гипертрофия надпочечников / О.И. Кириллов. -М.: Наука, 1994.

[10] Кокс, Т.А. Стресс / Т.А.Кокс. - М.: Медицина, 1981.

[11] Лабораторная гематология / С.А. Луговская [и др.]. - Москва-Тверь: Триада, 2006.

[12] Виру, А.А. Гормональные механизмы адаптации и тренировки / А.А. Виру. -Л.: Наука, 1981.

[13] Робу А.И. Взаимоотношения эндокринных комплексов при стрессе / А.И. Робу. - Кишинев: Штиинца, 1982.

[14] Кузьмина, В.Е. Особенности развития стресс-реакции в условиях гипертирео-за / В.Е. Кузьмина, А.В. Артюшина // Современные проблемы физиологии вегетативных функций. - Самара, 2001. - С. 140-150.

[15] Теппермен, Д.Ж. Физиология обмена веществ и эндокринной системы / Д.Ж. Теппермен, Х. Теппермен. - М.: Мир, 1989.

[16] Васильев, В.Н. Симпато-адреналовая активность при различных физиологических состояниях / В.Н.Васильев, В.С.Чугунов. - М.: Медицина, 1985.

[17] Руководство по гематологии: в 2 т. / под ред. А.И.Воробьева. - М.: Медицина, 1985. - Т. 1.

[18] Мельник, Б.Е. Медико-биологические формы стресса / Б.Е. Мельник, М.С.Кахана. - Кишинев: Штиинца, 1981.

[19] Корнева, Е.А. Гормоны и иммунная система / Е.А.Корнева, Э.А.Шхинек. -Л.: Наука, 1988.

[20] Переверзев, А.Е. Кроветворные колониеобразующие клетки и физические стресс-факторы / А.Е. Переверзев. - Л.: Наука, 1986.

[21] Chrousos, G.P. Interaction between the hypothalamic-pituitary-adrenal axic and the female reproductive system:clinical implications / G.P. Chrousos, D.J. Torpy, P.W.Cold. // Ann. Intern. Med. - 1998. - №129. - Р. 229-240.

[22] Komesaroff, P.A. Estrogen supplementation attenuates glucocarticoid and cateholamine responses to mental stress in perimenopausal women / P.A. Komesaroff, M.D.Estel, K.Sudnir // J. Clin. Endocrinol Metab. - 1999 Feb. - V. 84. - No. 2. - P. 606-610.

[23] Serova, L.I. Estrogen modofies stress response of cateholamine biosynthtetic enzim genes and cardiovascular system in ovariectomized female rats / L.I. Serova, S. Maharjan, E.L. Sabban // Neuroscience. - 2002. - V. 132. - No. 2. -P. 249-259.

[24] Gandy, S. Estrogen and neurodegeneration / S.Gandy // Neurochem Res. -2003 Jul. - V. 28. - No. 7. - P. 1003-1008.

[25] Yong, E.A. Effect of estrogen antagonists and agonist on the ACTH response to restraint stress in female rats / E.A. Yong, M.Altemus, V. Parkison // Neuropcychopharmacology. - 2001 Dec. - V. 25. - No. 6. - P. 881-891.

Поступила в редакцию 26/XZ7/2006; в окончательном варианте — 26/XZ7/2006.

A FUNCTIONAL STATE OF FEMININE GONADS AND DEVELOPMENT OF THE STRESS-REACTION

© 2008 V.E.Kuzmina2

In model experiments of hypo- and hypergonadism in female rats changes in stress parameters induced by a single 6 hrs immobilization are studied. In situation of a deficit of sex hormones the immobilization induce a significant activation of hypotalamo- hypophyseal-adrenal system. Immobilization after administration of estradiol induced an activation of both endocrine comlexes indicating a higher harmony of interactions between these neuroendocrine systems in females with hypergonadism.

Paper received 26/XII/2006. Paper accepted 26/XII/2006.

2Kuzmina Vera Efimovna (kuzminaassu.samara.ru), Dept. of Human and Animals Physiology, Samara State University, Samara, 443011, Russia.