Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из наиболее актуальных задач современной физиологии является изучение механизмов неироэндокриннои регуляции, обеспечивающих поддержание постоянства внутренней среды и регуляцию важнейших функций взрослого и развивающегося организма. Исследования формирования неироэндокриннои регуляции развития и функционирования организма в онтогенезе имеют большое значение не только для фундаментальной медико-биологической науки, но и для клинической медицины, поскольку малейшие нарушения метаболизма физиологически активных веществ (ФАВ) неироэндокриннои системы на ранних стадиях развития могут приводить к развитию тяжелых врожденных заболеваний.
Нейроэндокринная система в онтогенезе регулирует развитие целостного организма (Угрюмов, 1999). ФАВ, вырабатывающиеся компонентами неироэндокриннои системы, выступают в роли индукторов развития, оказывая необратимое морфогенетическое влияние на развивающиеся клетки- и органы-мишени (Lauder, 1993; Ugrumov, 1997; Mirochnik et al., 2005).
Мозг является центральным и ключевым звеном неироэндокриннои системы. Долгое время считалось, что мозг включается в нейроэндокринную регуляцию только после окончательной дифференцировки нейронов и формирования нейротрансмиссии (Dlouha et al., 1982). Полученные в последнее время нами и другими исследователями данные, согласно которым нейроны мозга сразу же после их образования и задолго до формирования межнейрональных связей и гемато-энцефалического барьера (ГЭБ) начинают синтезировать и выделять ФАВ (Ugrumov et al, 1989; Borisova et al, 1991; Ugrumov et al., 1994), позволяют пересмотреть традиционные представления о роли мозга в неироэндокриннои регуляции развития целостного организма. В связи с этим нами была выдвинута гипотеза, согласно которой, мозг в онтогенезе до формирования межнейрональных синаптических связей и ГЭБ,
может рассматриваться как эндокринный орган, участвующий в регуляции развития и функционирования периферических органов и целостного организма.
Ранее при изучении развития моноамин- и пептидергических систем мозга нами были получены косвенные доказательства в пользу выдвинутой гипотезы. Так было показано, что ДА содержится в общей системе циркуляции плодов и новорожденных крыс в концентрации, достаточной для оказания эндокринного влияния на секрецию пролактина гипофизом взрослых крыс (Ben-Jonathan et al, 1980). После закрытия ГЭБ концентрация ДА в периферической крови резко падает (Лаврентьева и др., 2006), что исключает дальнейшее участие ДА мозгового происхождения в эндокринной регуляции. Однако, прямых доказательств того, что ДА, синтезируясь в нейронах мозга, поступает в общую систему циркуляции в онтогенезе до формирования ГЭБ, получено не было.
Кроме того, до сих пор отсутствуют попытки оценить влияние ДА мозгового происхождения на периферические органы-мишени в период отсутствия ГЭБ, тогда как это является одним из важнейших критериев эндокринной функции мозга. Учитывая, что рецепторы к ДА обнаруживаются в разных органах в онтогенезе задолго до формирования ГЭБ (Felder et al, 1989), можно ожидать, что ДА мозгового происхождения, содержащийся в периферической крови, способен оказывать влияние на развитие и/или функциональную активность этих органов, что требует дальнейшей экспериментальной проверки.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей диссертационной работы -получить прямые доказательства эндокринной функции ДА-ергических нейронов целостного мозга в онтогенезе до формирования ГЭБ.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
Разработать экспериментальную модель фармакологического ингибирования синтеза ДА нейронами мозга в онтогенезе до формирования ГЭБ.
Оценить вклад мозга в формирование физиологически активной концентрации ДА в плазме крови после ингибирования его синтеза в нейронах мозга до формирования ГЭБ.
Получить доказательства того, что ДА мозгового происхождения, содержащийся в периферической крови до формирования ГЭБ, оказывает прямое эндокринное влияние на выделение пролактина из лактотрофов гипофиза в моделях in vivo и in vitro.
Научная новизна работы. Впервые разработана модель фармакологического ингибирования синтеза ДА избирательно в мозгу у крыс в раннем постнатальном периоде. Экспериментально подобрана доза ингибитора, существенно снижающая синтез ДА в мозгу и не влияющая на его синтез в периферических ДА-синтезирующих источниках.
Впервые получено прямое доказательство того, что до формирования ГЭБ ДА поступает из мозга в общую систему циркуляции, обеспечивая поддержание его физиологически активной концентрации в крови.
Впервые на моделях in vivo и in vitro показано, что ДА мозгового происхождения, содержащийся в периферической крови у неонатальных крыс до формирования ГЭБ, оказывает специфическое влияние на функциональную активность лактотрофов, ингибируя выделение пролактина из передней доли гипофиза.
Научная и практическая значимость работы. Получены убедительные доказательства в пользу гипотезы о том, что мозг до формирования ГЭБ
функционирует как эндокринный орган, выделяя ФАВ в общую систему циркуляции, которые в дальнейшем участвуют в регуляции функциональной активности органов-мишеней, что принципиально меняют существующую концепцию формирования нейроэндокринной регуляции развития целостного организма.
Новый вариант концепции формирования нейроэндокринной регуляции в онтогенезе и ее роли в развитии целостного организма, а также основанные на этой концепции новые представления о патогенезе врожденных заболеваний, могут быть широко представлены в курсах и учебниках по физиологии и фундаментальной медицине для студентов университетов и медицинских институтов.
Работа вносит вклад не только в экспериментальную физиологию, но и в клиническую медицину, в частности перинатологию. Изучение молекулярно-клеточных механизмов эндокринной регуляции развития периферических мишеней со стороны ФАВ мозгового происхождения позволит по-новому представить себе механизмы развития врожденных заболеваний репродуктивной и выделительной функций, нарушения функционирования сердечно-сосудистой системы и ряда других. Это, в свою очередь, приведет к изменению стратегии ранней диагностики и лечения врожденных заболеваний, существенно повысив их эффективность.
Вклад автора. Все эксперименты, описанные в диссертационной работе, были спланированы и выполнены автором. Анализ всех полученных данных был также проведен автором.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены:
- на конференциях: Конференция молодых ученых Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва, 2008, 2009, 2010 гг.; Конференция,
посвященная 90-летию со дня рождения академика Т.М.Турпаева, Москва, 2008; Конференция молодых ученых Института нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, Москва, 2009; Международная междисциплинарная конференция «Современные проблемы системной регуляции физиологических функций», Сафага, 2010; Международная конференция «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам», Клязьма, 2010; Международный симпозиум «Molecular Neurobiology Today and Tomorrow», Берлин, 2010; Научно-практическая конференция с международным участием "Нейрохимические подходы к исследованию функционирования мозга", Ростов, 2011.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них статей в журналах, соответствующих перечню ВАК - 1, статей в иностранных рецензируемых журналах - 1, тезисов и материалов конференций - 7.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 238 источников. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 4 таблицы.
