Автореферат (Нарушение гипоталамической регуляции репродуктивных циклов при воздействии неблагоприятных экологических факторов)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиКОРЕНЕВСКИЙ Андрей ВалентиновичНАРУШЕНИЕ ГИПОТАЛАМИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИРЕПРОДУКТИВНЫХ ЦИКЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИНЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ03.03.01 – физиология03.01.04 – биохимияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора биологических наукСанкт-Петербург 20152Работа выполнена в лаборатории биохимии с клинико-диагностическим отделениемФГБУ «Институт акушерства и гинекологии им.

Д.О. Отта» СЗО РАМН.Научный консультант:заслуженный деятель науки РФ,доктор биологических наук, профессорАрутюнян Александр ВартановичОфициальные оппоненты:доктор биологических наук, доцентЧернышева Марина Павловна,профессор кафедры общей физиологии ФГБОУ ВПО «СанктПетербургский государственный университет»доктор биологических наук, профессорРозенгарт Евгений Викторович,руководительгруппыфункциональнойбиохимиибеспозвоночныхФГБУН«Институтэволюционнойфизиологии и биохимии им. И.М.

Сеченова» РАНдоктор медицинских наук, профессорДолго-Сабуров Валерий Борисович,ведущийнаучныйсотрудникФГБУН«ИнституттоксикологииФедеральногомедико-биологическогоагентства»Ведущая научная организация:ФГБУН «Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова»РАНЗащита диссертации состоится «____» _______________ 2015 г. в ____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.10 по защите диссертаций на соискание ученой степеникандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургскомгосударственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9(аудитория 90).С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.

М. Горького СанктПетербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб., 7/9. Автореферат размещен на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан «____» _______________ 2015 г.Ученый секретарь диссертационного советадоктор биологических наукЛяксо Е.Е.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияСовременный этап развития цивилизации характеризуется все большим вмешательствомчеловека в состояние биосферы.

В ней появляются и накапливаются несвойственные природесоединения, называемые ксенобиотиками. Их присутствие даже в относительно небольшихколичествах при длительном воздействии способно вызывать нарушения различных функцийживого организма, в том числе репродуктивной.Важнейшая роль в ее координации у млекопитающих принадлежит процессамцентральной регуляции, которые осуществляет единая нейроэндокринная система,использующая в качестве химических посредников половые гормоны [Угрюмов М.В., 1998].Процессу овуляции, характерному для женского организма, предшествует ряд гормональныхизменений в организме, среди которых важнейшим является резкое повышение в крови уровнягонадотропных гормонов гипофиза, вызываемое у самок крыс гиперсекрецией гонадолиберина.Для осуществления преовуляторного пика секреции этого нейрогормона необходимовзаимодействие двух сигналов – гормонального, заключающегося в повышении в крови уровнясинтезируемых яичниками стероидов в период, предшествующий овуляции, и циркадианногосигнала, ежедневно поступающего из супрахиазматических ядер гипоталамуса (СХЯ)к нейрональным структурам, ответственным за синтез и секрецию гонадолиберина [Palm I.F.et al., 2001; Butler M.P., Kriegsfeld L.J., Silver R., 2009].

Оба эти сигнала передаютсяк гонадолиберинергическим нейронам опосредованно, через нейромедиаторные системы.Активность этих систем регулируется эндокринным путем, в первую очередь половымигормонами яичников, и посредством нейрональных связей с различными функциональнымиотделами мозга.Имеются данные, свидетельствующие также и о важной роли катехоламинергическихи пептидергических систем в нейроэндокринной регуляции репродуктивной функции[Chappell P.E., 2005]. Однако по-прежнему малоизученными остаются вопросы, связанныес изменением в течение суток содержания нейромедиаторов в гипоталамических структурах,ответственных за синтез (медиальная преоптическая область) и секрецию (срединноевозвышение с аркуатными ядрами) гонадолиберина. Недостаточно изучена роль пинеальнойжелезы и продуцируемого ею мелатонина в регуляции репродуктивных циклов и их возрастныхнарушениях.В последние десятилетия были получены данные о том, что процесс передачициркадианного сигнала к нейромедиаторным системам, участвующим в гипоталамическойрегуляции репродуктивной функции, отличается особой чувствительностью к различныместественным и техногенным воздействиям.

Так, у самок крыс наиболее ранним маркеромвозрастных нарушений эстральных циклов служит исчезновение околосуточных ритмовактивности моноаминергических и опиоидергических систем гипоталамуса [Wise P.M. et al.,1997; Goldman J.M. et al., 2008]. Поэтому исключительно актуальной представляется задачаисследования содержания и суточной динамики биогенных аминов в гипоталамическихструктурах как индикатора ранних нарушений репродуктивной функции при воздействиинейротоксикантов.Вследствие увеличения средней продолжительности жизни человека женский организмв течение более 20 лет пребывает в условиях возрастных изменений гормонального4гомеостазиса, обусловленных прекращением циклических процессов в женской репродуктивнойсистеме. В связи с этим актуальным является изучение механизмов регуляции репродуктивнойфункции, ее возрастных изменений с целью разработки мер, направленных на осуществлениеконтроля и возможное продление репродуктивного периода.

Исследования, проведенныев последние десятилетия, были посвящены раскрытию сложных механизмов развитиянормального функционирования репродуктивной системы и ее естественного угасанияс возрастом. Несмотря на то, что она является одной из наиболее чувствительных к изменениюокружающей среды систем живого организма, отмечается неспецифический характер еереакции на воздействие различных химических и физических факторов. Это свидетельствуетоб определенных нарушениях центральных механизмов регуляции репродуктивной функциипод действием неблагоприятных экологических факторов вне зависимости от их природы[Arutjunyan A.V.

et al., 2001; Арутюнян А.В. и др., 2003].К числу эндогенных неблагоприятных факторов, способствующих развитию системногоокислительного стресса в тканях, в том числе и в головном мозге, следует отнестицитотоксичную аминокислоту L-гомоцистеин и продукт его спонтанного окислениягомоцистеиновую кислоту, уровень которых в кровяном русле резко возрастает при нарушенияхмозгового кровообращения [Yap S., 2003; Зорилова И.В. и др., 2005], а такжепри недостаточности в организме витаминов группы В, и прежде всего фолиевой кислоты[Miller J.W., 2013]. До настоящего времени влияние гипергомоцистеинемии на гипоталамогипофизарное звено регуляции репродуктивной функции было изучено недостаточно.

Ответна вопрос о том, какими могут быть механизмы воздействия L-гомоцистеинана преовуляторную секрецию лютеинизирующего гормона, по-видимому, могут датьисследования, направленные на изучение влияния экспериментальной гипергомоцистеинемиина нейромедиаторные системы гипоталамуса, ответственные за регуляцию репродуктивныхциклов.Многочисленными исследованиями было показано, что, помимо химических факторов[Губский Ю.И., Долго-Сабуров В.Б., Храпак В.В., 1993], световое излучение, естественноеи искусственное, его продолжительность и интенсивность также влияют на различныебиологические объекты [Bullough J.D., Rea M.S., Figueiro M.G., 2006; Анисимов В.Н.,Виноградова И.А., 2008].

Основную роль в поддержании физиологических функций организмаиграет пинеальная железа, активность которой изменяется в зависимости от времени сутоки уровня освещенности. Вместе с СХЯ гипоталамуса пинеальная железа исполняет рольбиологических часов, которые регулируют физиологические ритмы и функции живогоорганизма [Arendt J., 2005; Чернышева М.П., 2014]. Нарушение функционирования пинеальнойжелезы сказывается на цикличности продукции мелатонина, что приводит к гормональнометаболическим сдвигам, способствующим преждевременному старению организма.Воздействие повышенного светового фона на организм человека и животных по-прежнемуостается малоизученным, отсутствуют данные о влиянии этого неблагоприятного факторавнешней среды на гипоталамо-гипофизарное звено регуляции репродуктивной системы.Актуальной также является задача поиска соединений, способных предохранитьмоноаминергические системы гипоталамуса от различных неблагоприятных химическихи физических факторов, а также нормализовать нарушенные процессы передачи информациио суточном периодизме к этим нейромедиаторным системам.

В этой связи представляетсяперспективным использование гормона пинеальной железы мелатонина, а также препаратов5пинеальной железы либо синтетических пептидных аналогов, разработаннных на основеанализа их аминокислотной последовательности. Нами была выдвинута гипотеза о том,что хроническое введение мелатонина или пептидных биорегуляторов (препаратов пинеальнойжелезы) самкам крыс способно предохранить их репродуктивную систему от преждевременногостарения, вызванного окислительным стрессом, индуцированным внешним (нейротоксическиексенобиотики, избыточный световой фон) или внутренним (пренатальная, возрастная илиалиментарная гипергомоцистеинемия) негативными факторами.Цель и задачи исследованияЦель диссертационного исследования – изучить влияние различных неблагоприятныхэкзогенных (1,2-диметилгидразин, толуол, постоянное освещение) и эндогенных(гипергомоцистеинемия) факторов, а также старения, на моноаминергические структурыгипоталамуса самок крыс, ответственные за регуляцию репродуктивной функции, и оценитьвозможность коррекции выявленных нарушений с помощью мелатонина и пептидныхбиорегуляторов.Для достижения указанной цели были поставлены и последовательно решены следующиезадачи:1.Изучить суточную динамику и среднесуточное содержание биогенных аминовв структурах гипоталамуса, ответственных за регуляцию репродуктивной функции,на различных стадиях эстрального цикла.2.Выяснить, имеют ли суточные изменения содержания биогенных аминов в структурахгипоталамуса, ответственных за регуляцию репродуктивной функции, циркадианнуюприроду.3.Оценить влияние экзогенных и эндогенных нейротоксических факторов на суточнуюдинамику и среднесуточное содержание гонадолиберина и биогенных аминовв структурах гипоталамуса, ответственных за регуляцию репродуктивной функции.4.Выяснить, существует ли взаимосвязь между содержанием биогенных аминови показателями окислительного стресса в структурах гипоталамуса, ответственныхза регуляцию репродуктивной функции, в норме, а также после нейротоксическоговоздействия.5.Изучить воздействие мелатонина и пептидных биорегуляторов эпиталамина, эпиталонаи пинеалона на суточную динамику и среднесуточное содержание биогенных аминовв структурах гипоталамуса, ответственных за регуляцию репродуктивной функции,в экспериментальных моделях преждевременного старения репродуктивной системыи гипергомоцистеинемии.6.Изучить возрастные изменения суточной динамики и среднесуточного содержаниябиогенных аминов в структурах гипоталамуса, ответственных за регуляциюрепродуктивной функции.7.Оценить влияние мелатонина и пептидного препарата пинеальной железы эпиталонана динамику эстральных циклов самок крыс разного возраста при различных световыхрежимах.6Научная новизнаПроведено детальное исследование нарушения моноаминергического звенагипоталамической регуляции репродуктивных циклов самок крыс под влияниемнейротоксических факторов экзогенной и эндогенной природы, а также при различныхсветовых режимах и старении.Впервые особое внимание уделено регистрации времени изменения содержаниябиогенных аминов в гипоталамусе, имеющего важное значение для формированияпреовуляторного пика секреции гонадолиберина, обусловливающего нормальное течениерепродуктивных циклов.