Введение к работе
Актуальность проблемы
К настоящему времени достигнут значительный успех в исследовании молекулярных механизмов, вовлекаемых в антидиуретическое действие вазопрессина, необходимого для осуществления почкой ее осморегулирующей роли в организме. В первую очередь это связано с клонированием Уг рецептора вазопрессина и открытием специфических белков - аквапоринов, обеспечивающих поток воды через клеточную мембрану (Agre et al., 1993; Preston et al., 1992; Ma T, 1993; lnase et al., 1995; Frigeri et al., 1995; Sasaki et al., 1998; Verkman, Mitra, 2000). Однако, несмотря на прогресс знаний в этой области, многие аспекты действия вазопрессина (ВП) остаются неясными. Среди них - участие внеклеточного матрикса в реализации гидроосмотического эффекта вазопрессина. Основным компонентом внеклеточного матрикса является гиалуронан, ГН (гиалуроновая кислота). Благодаря тому, что его молекула занимает обширный гидродинамический домен, ГН способен влиять на гидратацию и физические свойства тканей. По мнению ряда авторов, ГН может влиять как на осмотическую активность, так и на водный транспорт во внеклеточном пространстве (Comper and Laurent, 1978; Laurent and Fraser, 1992). Процесс метаболизма гиалуронана в культуре клеток и различных соединительных тканях изучен достаточно подробно, известны ключевые ферменты-участники, однако вопрос о регуляции метаболизма ГН в почке и его роли в поддержании водно-солевого гомеостаза остается дискуссионным. Установлено, что распределение гиалуронана в различных функциональных зонах почки гетерогенно. Концентрация ГН способна изменяться в зависимости от водного режима: показано, что содержание ГН обратно пропорционально осмолялыюсти отделяемой мочи (Hansell et'al., Goranson et al, Bartolo, Donald, 2007). Однако данных о профиле экспрессии генов ферментов метаболизма ГН в функциональных зонах почки и наличии непосредственной гормональной регуляции экспрессии этих генов нами в литературе не обнаружено.
Известно, что концентрирующая способность почки и ее реакция на регулирующие гормоны развивается в постнатальном онтогенезе и завершается к концу вининга, периода перехода от молочного вскармливания к самостоятельному питанию. Система гиалуронан-синтаз и гиалуронан-гидролаз в почке в период постанатального развития практически не изучалась. Имеются лишь несколько работ, описывающих распределение гиалуронана в формирующейся почке крыс Вистар и водяных полевок (Закс и др., 1960; Тищенко, 1981). Остается неясным, отличается ли формирование ферментативной системы метаболизма гиалуронана в ходе постнатального развития у крыс Вистар и крыс Браттлборо, лишенных эндогенного вазопрессина. Экспрессия генов метаболизма гиалуронана ранее в онтогенезе почки крыс не исследовалась.
Целью исследования являлось изучение гормональной регуляции экспрессии генов, кодирующих ферменты метаболизма гиалуронана в почке крыс Вистар и крыс Браттлборо с наследственным дефектом синтеза вазопрессина.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Получить данные о влиянии гидратации и dDAVP, агониста У і рецептора вазопрессина, на содержание мРНК гиалуронан-синтазы 2 (HAS2), и гиалуронидаз 1 и 2 (Hyall и НуаІІ) в корковом, наружном и внутреннем мозговом веществе почки взрослых крыс Вистар.
-
Оценить изменение содержания мРНК HAS2, Hyall и Нуа12 у вазопрессин-дефицитных крыс Браттлборо в различных функциональных зонах почки при
введении аргинин-вазопрессина, его аналога AVP-A (агониста V2 и антагониста Vi рецепторов) и при дегидратации.
-
Оценить влияние кортикостероидов на экспрессию генов HAS2, Hyall и HyaU в различных функциональных зонах почки крыс Браттлборо.
-
Исследовать онтогенетический профиль экспрессии генов ключевых ферментов метаболизма гиалуронана {HAS2, Hyall и Нуа12)в корковом и мозговом веществе почки крыс Вистар и вазопрессин-дефицитных крыс Браттлборо.
Научная новизна.
В работе впервые было показано, что гены, кодирующие ключевые ферменты метаболизма гиалуронана, экспрессируются во всех функциональных зонах почки как у крыс Вистар, так и у вазопрессин-дефицитных крыс Браттлборо с наследственной гипоталамической формой несахарного диабета. Установлено, что экспрессия генов HAS2, Hyall и Нуа12 зависит от концентрации вазопрессина в крови у крыс обеих линий, при этом ВП снижает содержание мРНК HAS2, и одновременно повышает содержание мРНК Hyall и НуаП, Наиболее вероятным механизмом, участвующим в реализации эффекта вазопрессина, является "Чг рецептор и аденилатциклазная система трансдукции гормонального сигнала. Направленность изменений, вызываемых введением вазопрессина и его аналогов, у крыс Вистар и крыс Браттлборо, лишенных эндогенного вазопрессина, совпадает. Реакция на гормон реализуется главным образом в зоне мозгового вещества, где осуществляется гидроосмотический эффект вазопрессина. Установлено, что кортизол также способен влиять на содержание мРНК исследуемых генов в почке, однако эффект на экспрессию HAS2 неоднозначен, в то время как активация экспрессии Hyall и Нуа\2 проявляется во всех функциональных зонах почки. Впервые было показано, что у крыс Вистар в постнатальном онтогенезе происходит постепенное увеличение активности экспрессии HAS2, Hyall и HyaU, достигающее максимума к 30-му дню жизни. Характер экспрессии исследуемых генов в онтогенезе у вазопрессин-дефицитных крыс отличается от такового у крыс Вистар -для них характерно отсутствие возрастной динамики экспрессии Hyall и HyaU в мозговом веществе почки. Таким образом, в работе показано, что ферменты метаболизма гиалуронана находятся под регулирующим влиянием вазопрессина и глюкокортикоидов и вовлекаются в реализацию гидроосмотического эффекта.
Практическая значимость.
Изучение экспрессии генов метаболизма гиалуронана и ее регуляции в зрелой и формирующейся в ходе постнатального онтогенеза почке расширит наши представления о возможной роли внеклеточного матрикса в становлении и реализации гидроосмотического эффекта вазопрессина в почке. Кроме того, результаты данного исследования могут иметь и прикладное значение для разработки новых методов коррекции почечной функции в условиях патологии с учетом роли гликозаминогликанов в регуляции концентрирующей функции. Данные, полученные в ходе исследования, используются в курсе лекций по физиологии для студентов Новосибирского государственного университета.
Положения, выносимые на защиту
1. Экспрессия генов, кодирующих ферменты метаболизма гиалуронана {HAS2, Hyall и HyaU) в почке, регулируется вазопрессином. Эффект проявляется главным образом в мозговом веществе.
-
Экспрессия HAS2, Hyall и Hyatt в почке зависит также от содержания кортикостероидов в крови. При повышении уровня кортикостероидов происходит увеличение содержания мРНК Hyall и Hyatt, эффект на экспрессию HAS2 неоднозначен.
-
В процессе постнатального онтогенеза у крыс Вистар происходит постепенное нарастание экспрессии генов HAS2, Hyall и Hyatt, достигающее максимума к 30-му дню. Возрастная динамика экспрессии исследуемых генов у вазопрессин-дефнцитных крыс Браттлборо отличается от таковой у крыс Вистар, что, вероятно, связано с измененным гормональным статусом.
Апробация материалов.
Материалы диссертации доложены на XX съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007), V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения В.Н. Черниговского (Санкт-Петербург, 2007), международной молодежной научно-методической конференции «Проблемы молекулярной и клеточной биологии» (Томск, 2007), международной научной конференции Current Evolutionary Thinking in Biology, Medicine and Sociology посвящешгой 90-летию со дня рождения акад. Д.К. Беляева (Новосибирск,, 2007), I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 2008), VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 1 статья опубликована в рецензируемом отечественном журнале.
Структура и объем работы
