Вплив моноамінів та тестостерону на електричну активність аркуатного ядра гіпоталамуса та гістофізіологію гонад птахів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 612.6; 591.16; 612.664; 591.146; 612.43; 591.147

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

ВПЛИВ МОНОАМІНІВ І ТЕСТОСТЕРОНУ НА ЕЛЕКТРИЧНУ АКТИВНІСТЬ АРКУАТНОГО ЯДРА ГІПОТАЛАМУСА ТА ГІСТОФІЗІОЛОГІЮ ГОНАД ПТАХІВ

14.03.09.- гістологія, цитологія, ембріологія

ВАРЕНЮК ІГОР МИКОЛАЙОВИЧ

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор біологічних наук

ДЗЕРЖИНСЬКИЙ Микола Едуардович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

завідувач кафедри цитології, гістології та біології розвитку

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

КВІТНИЦЬКА-РИЖОВА Тетяна Юріївна,

Інститут геронтології АМН України,

завідувач лабораторії морфології і цитології, доктор медичних наук

ГРАБОВИЙ Олександр Миколайович,

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця

доцент кафедри гістології, цитології та ембріології

Провідна установа: Національний аграрний університет, кафедра гістології, цитології та ембріології

Захист дисертації відбудеться “22” жовтня 2001 р. о 16 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ, проспект академіка Глушкова, 2, біологічний факультет Київського національного університету імені Тараса Шевченка, ауд.215. Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул.Володимирська, 64, біологічний факультет,

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м.Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий “20” вересня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради:

кандидат біологічних наук, доцент Т.Л. Давидовська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

гіпоталамус статевий фармакологічний гістофізіологія

Актуальність теми. Функція розмноження, тобто відтворення собі подібних, є однією з найважливіших для існування кожного виду. Встановлено, що реалізація цієї функції у вищих хребетних відбувається завдяки скоординованій роботі репродуктивного комплексу, основу якого складає гіпоталамо-гіпофізарно-гонадна система. Морфологічна диференціація компонентів гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи здійснюється ще в ембріогенезі, однак функціональної зрілості ця система набуває в постембріональний період, в ході процесу, який називається статевим дозріванням. На сьогодні запропоновано декілька гіпотез для пояснення фізіологічних механізмів статевого дозрівання (Negro-Vilar et al., 1973; Odell et al., 1976; Новиков и др., 1983; Чернилевский и др., 1989), однак, на жаль, загальновизнаної теорії статевого дозрівання так і не створено.

Можливо, що в регуляції становлення статевої зрілості беруть участь моноаміни. Так, виявлено, що у дорослому організмі моноамінергічні системи головного мозку беруть участь в регуляції функціональної активності гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу. В багатьох роботах продемонстрований вплив моноамінів на продукцію та виділення гонадоліберину (Millam et al., 1984; Kah et al., 1987; Lacau-Mengido et al., 1993; Угрюмов, 1999; Угрюмов, 1989; Weesner et al., 1992), гонадотропних гормонів аденогіпофіза (Новиков и др., 1980; Новиков и др., 1981; Остин и др., 1987; Sharp et al., 1989) і статевих гормонів гонад (Pointis et al., 1987; Leret et al., 1990; Terranova et al., 1990; Серова и др., 1995). Проте даних про роль моноамінів у статевому дозріванні мало, що обумовлює необхідність проведення подальших досліджень.

Крім того, вивчення ролі моноамінів у регуляції гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу проводились, головним чином, на ссавцях. Досліджень по цій проблематиці, проведених на птахах, значно менше. Разом з тим, морфологічна організація моноамінергічних систем головного мозку в цих двох класів хребетних, не дивлячись на значну подібність, все ж має характерні особливості (Ikeda et al., 1974; Kiss et al., 1987; Moons et al., 1994).

Слід також зазначити, що для вивчення нейроендокринної регуляції репродуктивної функції застосовувались, в основному, морфологічні, біохімічні, молекулярно-біологічні методи. Однак, дуже мало електрофізіологічних робіт з цієї проблеми (Ткаченко, 1974; Кахана, 1985; Малышенко, 1985; Бабичев, 1995). Разом з тим, відомо, що до гіпоталамічних ядер, які синтезують люліберин, входять нейросекреторні клітини, що поєднують в собі властивості звичайних нейронів, тобто, здатні генерувати та проводити електричні сигнали, і секреторних клітин, тобто, здатні виробляти і виділяти у кров фізіологічно активні речовини. І тому, вивчення електрофізіологічних характеристик структур, що містять нейросекреторні клітини, є суттєвим доповненням до морфологічних, біохімічних та інших методів дослідження, і може допомогти зрозуміти механізми роботи гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи як під час статевого дозрівання, так і в дорослому організмі.

В зв'язку з цим, існує необхідність проведення комплексного електрофізіологічного та гістофізіологічного дослідження функціонального стану гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи при дії моноамінів під час статевого дозрівання птахів.

Зв'язок із науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі цитології, гістології та біології розвитку в рамках комплексної наукової програми Київського національного університету імені Тараса Шевченка “Здоров'я людини”. Назва науково-дослідної теми: “Вивчення співвідношення нейроендокринної та моноамінергічних систем гіпоталамуса в регуляції статевого дозрівання та сезонної циклічності репродуктивного комплексу” (№ теми 97087, № держреєстрації 0197 U 003572).

Мета і задачі дослідження. Метою цього дослідження було з'ясування впливу моноамінів і тестостерону на електричну активність аркуатного ядра (АЯ) гіпоталамуса і гістофізіологію АЯ та гонад під час статевого дозрівання самців японських перепелів (Coturnix coturnix japonica).

Для цього були поставлені такі задачі:

1. Проаналізувати динаміку електричної активності АЯ гіпоталамуса протягом статевого дозрівання самців японських перепелів.

2. Визначити характер впливу фармакологічної блокади та стимуляції б- і в-адренорецепторів на електричну активність АЯ гіпоталамуса та гістофізіологію АЯ і сім'яників японських перепелів під час статевого дозрівання.

3. Проаналізувати електричну активність АЯ та гістофізіологічні зміни в АЯ і гонадах самців птахів під час статевого дозрівання при дії агоністів та антагоністів центральних дофамінових рецепторів.

4. З'ясувати вплив фармакологічної блокади та стимуляції серотонінових рецепторів на електричну активність АЯ гіпоталамуса та гістофізіологію АЯ і сім'яників птахів під час статевого дозрівання.

5. Вивчити вплив мелатоніну і тестостерону на динаміку електричної активності АЯ та гістофізіологію АЯ і гонад птахів Coturnix coturnix japonica протягом статевого дозрівання.

6. Виявити можливі корелятивні зв'язки між електричною активністю АЯ гіпоталамуса та гістофізіологічними (цитометричними) параметрами нейросекреторних клітин цього ядра.

Об'єкт дослідження - нейроендокринна регуляція статевого дозрівання птахів.

Предмет дослідження - електрофізіологічна та гістофізіологічна характеристика гіпоталамо-гонадного комплексу в нормі та під дією моноамінів і тестостерону протягом статевого дозрівання птахів.

Методи дослідження: в роботі застосовано такі методи дослідження: електрофізіологічні (для оцінки електричної активності АЯ), радіоімунні (для визначення концентрації тестостерону в плазмі крові), гістологічні та морфометричні (для кількісної оцінки морфологічних параметрів гонад та нейроцитів АЯ).

Наукова новизна одержаних результатів. Підтверджено положення про те, що адренергічна система головного мозку прискорює статеве дозрівання птахів, головним чином, через -адренорецептори, і, значно меншою мірою,- через -адренорецептори; а серотонінергічна та дофамінергічна системи головного мозку пригнічують ці процеси. Вперше показано, що мелатонін у птахів має відношення переважно до активації гіпоталамо-гонадного комплексу, хоча досить важливе значення має також час введення і доза введеного гормону. Вперше за допомогою системи комп'ютерної електроенцефалографії проведено детальний аналіз динаміки змін сумарної електричної активності АЯ гіпоталамуса протягом статевого дозрівання птахів та характеру впливу на цей процес катехол-, індоламінів, тестостерону та мелатоніну. При цьому виявлено, що в період статевого дозрівання птахів в АЯ при дії моноамінів та тестостерону найбільш часто змінюється спектральна потужність д₂-ритму, рідше - ₁-, - і -ритмів, і практично відсутні зміни спектральної потужності -ритму. Встановлено наявність прямої кореляції між спектральною потужністю АЯ та площею поперечного перерізу нейроцитів цього ядра, тобто, між морфометричними та електрофізіологічними показниками функціональної активності АЯ гіпоталамуса.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведеного дослідження мають, перш за все, теоретичне значення, оскільки детально характеризують електричну активність АЯ гіпоталамуса птахів при різних функціональних станах і демонструють зв'язок між електричною активністю цього ядра та морфометричними характеристиками нейроцитів АЯ. Результати цих досліджень також можуть бути теоретичною основою для розробки практичних засобів регуляції статевого дозрівання птахів. Матеріали даної дисертації використані в спецкурсах “Гістофізіологія нейроендокринної системи” та “Біологія постембріонального розвитку”, що читаються на кафедрі цитології, гістології та біології розвитку біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно проведено підбір і опрацювання наукової літератури, всі експериментальні дослідження, статистичну обробку й аналіз отриманих результатів, а також,- написання роботи. Методика вживлення електродів в аркуатне ядро гіпоталамуса японських перепелів та методика відведення електричної активності від вивчаємих ділянок головного мозку розроблялись спільно із завідувачем кафедри фізіології людини і тварин д.б.н. Макарчуком М.Ю. та ст.н.с. наукової групи кафедри цитології, гістології та біології розвитку к.б.н. Птицею О.М. Інтерпретація наукових положень та висновків здійснювались спільно з науковим керівником, завідувачем кафедри цитології, гістології та біології розвитку д.б.н. Дзержинським М.Е.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації доповідались на конференції професорсько-викладацького складу біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка (12-13 квітня 1999 року); на XV з'їзді Українського фізіологічного товариства (м. Донецьк, 12-15 травня 1998 року); на Всеросійській науковій конференції з міжнародною участю, присвяченій 150-річчю з дня народження І.П. Павлова (м. Санкт-Петербург (Росія), 15-17 вересня 1999 року); на 19-й та 20-й конференціях Європейського товариства порівняльних ендокринологів (м. Наймеген (Голландія), 1-5 вересня 1998 року та м. Фаро (Португалія), 5-9 вересня 2000 року); на міжнародній конференції з проблем розмноження птахів (м. Тур (Франція), 22-24 вересня 1999 року); на 33 щорічному з'їзді товариства по вивченню репродукції (м. Медісон (Вісконсін, США), 15--18 липня 2000 року).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 робіт: 7 статтей у наукових журналах та збірниках наукових праць (6 - у виданнях, рекомендованих ВАК України) і 4 тези доповідей до наукових конференцій, із яких 3 - міжнародні.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, переліку умовних скорочень, 6 розділів (з яких 1 розділ присвячений огляду літератури, 1 - викладу матеріалів та методів досліджень і 4 - опису результатів досліджень та їх обговоренню), висновків та списку літератури. Робота викладена на 179 сторінках; вона ілюстрована 7 таблицями і 61 рисунком. Список літератури включає 288 джерел, серед яких 54 - з України та країн СНД і 234 - з інших зарубіжних країн.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проводили на 90 самцях японських перепелів (Coturnix coturnix japonica). Птахів утримували на довгому світловому дні (16 годин - світло (з 5⁰⁰ до 21⁰⁰); 8 годин - темрява).

З метою оцінки електричної активності (ЕА) аркуатного ядра (АЯ) гіпоталамуса в період статевого дозрівання птахам у 4-тижневому віці (тобто, перед самим початком статевого дозрівання) за допомогою стереотаксичного приладу СЭЖ-3 вживляли ніхромові електроди товщиною 0,15 мм в це ядро. Для того, щоб перевірити, чи ті зміни ЕА, які будуть спостерігатися в АЯ гіпоталамуса при змінах функціонального стану репродуктивного комплексу, є властивими саме аркуатному ядру і в ділянках головного мозку, які не приймають безпосередньої участі в регуляції репродуктивної системи, не спостерігаються, електроди вживляли також і в лобні ділянки переднього мозку (ЛД).

Вивчення впливу моноамінів на функціональну активність гіпоталамо-гонадного комплексу під час статевого дозрівання проводили шляхом фармакологічної стимуляції або блокади відповідних рецепторів. Для цього через кілька днів після вживлення електродів птахам 1 раз на день протягом 10 днів давали відповідно стимулятор в-адренорецепторів ізадрин (по 50 мкг) (тут і далі всі дози вказані у розрахунку на 100 г маси тіла), блокатор в-адренорецепторів анаприлін (по 250 мкг), стимулятор б-адренорецепторів мезатон (по 100 мкг), блокатор б-адренорецепторів празосин (по 100 мкг), серотонін (по 30 мкг), антагоніст серотоніну перитол (по 50 мкг), тестостерон (по 12 мкг), синтетичний попередник дофаміну L-ДОФА в складі фармакологічного препарату накому (по 4000 мкг), антагоніст дофаміну галоперидол (по 30 мкг) і мелатонін. Мелатонін давали перорально за такою схемою: 1-ша група - вранці (о 8³⁰ - 9³⁰) по 5 мкг; 2-га група - ввечері (о 18⁰⁰ - 19⁰⁰) по 5 мкг; 3-тя група - вранці (о 8³⁰ - 9³⁰) по 50 мкг; 4-та група - ввечері (о 18⁰⁰ - 19⁰⁰) по 50 мкг. Тестостерон розчиняли в соняшниковій олії і вводили перитонеально о 18⁰⁰ - 19⁰⁰. Всі інші препарати розчиняли у фізіологічному розчині і також вводили перитонеально о 18⁰⁰ - 19⁰⁰. Птахи контрольної групи отримували ін'єкції чистого фізіологічного розчину.

До введення та після 4, 7 і 10 днів від початку введення препаратів, тобто, починаючи з 4,5-тижневого віку піддослідних тварин і закінчуючи 6-тижневим віком (цей період онтогенезу практично повністю охоплює процес статевого дозрівання японських перепелів) оцінювали електричну активність АЯ та ЛД. З метою виключення короткотривалих ефектів впливу вищевказаних препаратів на головний мозок реєстрацію ЕА проводили через 15-20 годин після останнього їх введення. Записи ЕА АЯ та ЛД проводили на 8-канальному електроенцефалографі EEG-8S “Medicor” (Угорщина), з'єднаному через АЦП з комп'ютером. Епоха аналізу складала 5 та 10 секунд. Аналіз записаних кривих проводили за допомогою комп'ютерної програми “Neurotools”, розробленої фірмою “Neurotools-Lab” (Україна). Оцінювали спектральну потужність (СпП) ЕА досліджуваних структур в частотному діапазоні від 0 до 25 Гц, роздільна здатність за частотою - 0,195 Гц. Визначали також сумарну СпП д₁-, д₂-, и-, - і -ритмів.

Після 10 днів введення препаратів птахів декапітували. Для морфологічних досліджень брали головний мозок та гонади, які фіксували в рідині Буена і виготовляли постійні гістологічні препарати за загальноприйнятою методикою. Проводили гістологічний контроль локалізації вживлених електродів. Препарати гіпоталамічної області мозку фарбували метиленовим синім, або крезиловим фіолетовим за Нісслем і вимірювали площу поперечного перерізу ядер нейросекреторних клітин (S-НСКл) АЯ. Препарати сім'яників забарвлювали гематоксиліном Бемера, або гематоксиліном Гоморі та еозином і вимірювали площу поперечного перерізу ядер клітин Лейдіга (S-КлЛ), діаметр сім'яних канальців (Ш-СмК) та кількісне співвідношення між сперматоцитами 1-го порядку та сперматогоніями (Сц/Сг). Зростання кожного з цих показників є морфологічним еквівалентом зростання функціональної активності гонад (рис. 2). Брали також плазму крові, в якій за допомогою набору для радіоімунологічного визначення концентрації тестостерону “РИА-Тестостерон-ПР” (м. Мінськ, Бєларусь) визначали концентрацію тестостерону (С_тест.).

Статистичну обробку результатів дослідження проводили методами варіаційної статистики за допомогою комп'ютерної програми STATISTICA-5.0 for Windows. Вірогідність різниці між контрольними та дослідними вимірами оцінювали за t-критерієм Стьюдента. Вірогідною вважали різницю між порівнюваними показниками при P<0,05. Підраховували також коефіцієнти кореляції між спектральною потужністю АЯ і ЛД кожного з ритмів до введення і після 10 днів уведення препаратів та площею поперечного перерізу ядер нейросекреторних клітин АЯ після 10-денного введення препаратів, тобто, між цитометричними та електричними параметрами АЯ гіпоталамуса.

Результати досліджень та їх обговорення

Результати проведених досліджень свідчать, що в ЕА АЯ гіпоталамуса птахів значно переважають повільні хвилі (-ритм), які складають 75-80 % від потужності всього спектру. Інші дослідники також відмічають переважання повільних хвиль в ЕА головного мозку птахів (Фролкова, 1962; Баклаваджян и др., 1993).

Приведені дані дозволяють також зробити висновок про майже повну відсутність достовірних змін СпП д₁-, д₂-, и- і -ритмів в ЕА АЯ гіпоталамуса птахів всіх експериментальних груп, записаній до введення препаратів. Оскільки, як буде показано нижче, СпП -ритму майже не зазнає закономірних змін при дії вивчаємих препаратів, то потужність цього ритму можна не брати до уваги і вважати, що на початок експерименту тварини різних експериментальних груп мають приблизно однакову функціональну активність АЯ.

В ході статевого дозрівання самців японських перепелів (приблизно з 4,5- до 6-тижневого віку) в АЯ спостерігається зростання СпП д-ритму в 1,5-2 рази. СпП інших ритмів суттєво не змінюється.

Введення тестостерону веде до значно швидшого зростання СпП майже всіх основних ритмів ЕА АЯ (табл. 1), що узгоджується з даними інших дослідників (Ткаченко, 1974 Малишенко, 1974 Кахана, 1985). Зростанню цього показника при введенні тестостерону відповідає зростання S-НСКл цього ядра порівняно з контролем.

Прямо протилежні дані отримані при мікроскопічному дослідженні сім'яників: при введенні тестостерону відбувається зменшення S-КлЛ та Ш-СмК порівняно з контролем. Зменшується також число сперматоцитів 1-го порядку в сімяних канальцях. Іншими словами, спостерігається пригнічення функціональної активності гонад при введенні тестостерону в дозі 12 мкг на 100 г маси тіла піддослідних особин. Зростання С_тест., яке спостерігається у птахів, що отримували тестостерон, на нашу думку, обумовлене наявністю в крові піддослідних птахів залишків екзогенного тестостерону.

Отже, можна зробити висновок, що тестостерон, в зазначених умовах експерименту, поряд з активацією центральних ланок гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу (АЯ гіпоталамуса) викликає пригнічення функціональної активності периферійних ланок цього комплексу (гонади). При цьому відбувається зростання СпП основних ритмів ЕА АЯ гіпоталамуса, яке виражене в більшій або меншій мірі на всіх, за винятком -, ритмах.

При введенні стимулятора -адренорецепторів мезатону в АЯ також спостерігаються вищі темпи зростання СпП спочатку ₁- та -ритмів, а потім також і ₂- та -ритмів порівняно з птахами контрольної групи. Під впливом блокатора -адренорецепторів празосину, навпаки, спостерігається зниження СпП ₁-, ₂- та -ритмів порівняно з птахами контрольної групи. При цьому S-НСКл АЯ зростає після 10-денного введення мезатону та знижується після 10-денного введення празосину.

В гонадах під дією мезатону зростає Ш-СмК та Сц/Сг, що свідчить про активізацію сперматогенезу під впливом цього препарату. Зростає також С_тест.. Однак S-КлЛ залишається на рівні контролю. Під дією празосину спостерігається зменшення Ш-СмК, С_тест., S-КлЛ та Сц/Сг порівняно з птахами контрольної групи, що є свідченням зниження активності гонад під впливом празосину.

Отже, стимуляція -адренорецепторів мезатоном веде до значного прискорення, а їх блокада празосином - до значного уповільнення швидкості статевого дозрівання птахів. При цьому відбувається відповідно зростання або зниження СпП, головним чином, ₁-, ₂- та -ритмів ЕА АЯ гіпоталамуса.

При введенні -адреноблокатора анаприліну темпи зростання СпП основних ритмів ЕА АЯ уповільнюються порівняно з контрольною групою. Цьому відповідає зменшення S-НСКл АЯ. Після 10-денного введення ізадрину в АЯ зростає порівняно з аналогічним показником птахів контрольної групи лише СпП -ритму. При цьому S-НСКл цього ядра від контролю вірогідно не відрізняється.

В гонадах при введенні ізадрину мають місце різноспрямовані зміни морфометричних та біохімічних характеристик, що не дає змоги зробити чіткий висновок про характер впливу цього препарату на дозрівання гіпоталамо-сім'яникового комплексу. При введенні анаприліну більшість морфометричних характеристик різних структур сім'яника не змінюються, хоча і є певна тенденція до їх зниження, що дає змогу говорити про слабкий пригнічуючий вплив анаприліну на дозрівання репродуктивної системи.

Отже, на основі вимірів сумарної ЕА АЯ гіпоталамуса, морфометричного аналізу нейроцитів цього ядра та гонад можна зробити висновок, що активація -адренорецепторів ізадрином не викликає помітного прискорення дозрівання репродуктивної системи. Блокада -адренорецепторів анаприліном веде до незначного сповільнення темпів дозрівання гіпоталамо-гонадного комплексу птахів.

Таким чином, адренергічна система головного мозку бере участь у стимуляції статевого дозрівання; при цьому провідну роль відіграють -, а не -адренорецептори. І це веде не лише до відповідних морфологічних змін у гіпоталамо-гонадному комплексі, а й до зростання СпП д₁-, д₂-, - і б-ритмів в АЯ.

Введення екзогенного серотоніну веде до зниження СпП д₁- і д₂-ритмів ЕА АЯ. Натомість, при введенні блокатора серотонінових рецепторів перитолу СпП основних ритмів ЕА АЯ значно зростає. Найбільших змін зазнає СпП ₂-ритму, менше - ₁-, - і -ритмів, і майже не змінюється СпП -ритму.

S-КлЛ, Ш-СмК та Сц/Сг також зменшуються під впливом серотоніну та зростають під впливом перитолу. С_тест. при введенні перитолу зростає, а при введенні серотоніну вірогідно від контролю не відрізняється.

Таким чином, введення серотоніну веде до значного сповільнення, а блокада серотонінових рецепторів перитолом - до прискорення статевого дозрівання птахів. Отже, серотонінергічна система головного мозку пригнічує статеве дозрівання птахів. При цьому спостерігається зниження в АЯ гіпоталамуса СпП д₁- і д₂-ритмів.

При введенні попередника дофаміну L-ДОФА СпП ₁- й ₂-ритмів АЯ не зростає (на відміну від аналогічного показника у перепелів контрольної групи) і спостерігається зниження СпП -, - й -ритмів. При цьому зменшується S-НСКл АЯ. Зменшується також S-КлЛ та Ш-СмК в сім'яникові. З усього цього можна зробити висновок, що введення L-ДОФА веде до зниження функціональної активності гіпоталамо-сім'яникового комплексу.

При введенні галоперидолу (антагоніст дофаміну), окрім підвищення СпП д- і и-ритмів в АЯ, спостерігається зростання порівняно з контрольною групою птахів також Ш-СмК. Інші вимірювані показники функціональної активності гонад та АЯ достовірно не змінюються. Отже, можна зробити висновок, що введення галоперидолу веде до незначного підвищення функціональної активності гіпоталамо-сім'яникового комплексу.

Таким чином, дофамінергічна система головного мозку здійснює гальмівний вплив на гіпоталамо-гонадну систему птахів в процесі статевого дозрівання. При цьому виникають закономірні зміни як електрофізіологічних параметрів АЯ, так і морфометричних характеристик АЯ та сім'яників.

Ін'єкції мелатоніну о 8.30-9.30 год. у дозі 5 мкг на 100 г маси тіла ведуть до зростання СпП спочатку д₂-ритму, потім - також і д₁- й и-ритмів, а пізніше - й СпП -ритму як порівняно з записом ЕА АЯ, отриманим у цих же птахів до введення мелатоніну, так і порівняно з записами ЕА АЯ, отриманими на відповідні дні у птахів контрольної групи. При цьому зростає також S-НСКл АЯ та Ш-СмК. S-КлЛ, Сц/Сг і С_тест. достовірно від контролю не відрізняються. Отже, можна зробити висновок, що введення мелатоніну в такому режимі веде до незначної активації гіпоталамо-сім'яникового комплексу.

Ін'єкції мелатоніну о 18.00-19.00 год. у дозі 5 мкг на 100 г маси тіла ведуть до зростання потужності майже всіх основних ритмів ЕА АЯ. Спочатку підвищується СпП д₂-ритму, потім - також і д₁-ритму, а пізніше - ще й и- та -ритмів як порівняно зі СпП відповідних ритмів ЕА АЯ, отриманою у цих же птахів до введення мелатоніну, так і порівняно з аналогічними показниками, отриманими на відповідні дні у птахів контрольної групи. Такому зростанню СпП основних ритмів ЕА АЯ у птахів, що отримували ввечері мелатонін у вищевказаній дозі, відповідають більш високі порівняно з птахами, що отримували фізіологічний розчин, морфометричні параметри АЯ гіпоталамуса та сім'яників. Має тенденцію до зростання і С_тест.. Таким чином, при даному режимі введення мелатоніну функціональна активність гіпоталамо-сім'яникового комплексу зростає.

Після 10 днів ранкових (о 8.30-9.30 год.) ін'єкцій мелатоніну в дозі 50 мкг на 100 г маси тіла в АЯ не відбувається достовірного зростання СпП основних ритмів ЕА. При цьому не зазнають вірогідних змін порівняно з контролем й всі вимірювані морфометричні і біохімічні характеристики сім'яників та АЯ гіпоталамуса, за вийнятком S-КлЛ, яка при вищезгадуваному режимі введення мелатоніну знижується. Отже, введення мелатоніну вранці в дозі 50 мкг на 100 г маси тіла не веде до помітних змін функціональної активності гіпоталамо-сім'яникового комплексу порівняно з контролем.

При введенні мелатоніну ввечері (о 18.00-19.00 год.) в дозі 50 мкг на 100 г маси тіла в АЯ спостерігається підвищення СпП д₂- й и-ритмів порівняно з контрольною групою. СпП д₁- і -ритмів теж має тенденцію до зростання. При морфометричному дослідженні сім'яників виявляється вірогідне зростання Ш-СмК. Сц/Сг та С_тест. хоча і є вищими, ніж в контролі, однак ці зміни не є вірогідними. S-КлЛ від контролю не відрізняється, а S-НСКл АЯ - зростає. В цілому ж, можна зробити висновок, що введення мелатоніну ввечері в дозі 50 мкг на 100 г маси тіла викликає незначне зростання функціональної активності гіпоталамо-сім'яникового комплексу.

Таким чином, введення мелатоніну в низьких дозах (5 мкг/100 г маси тіла) активує діяльність гіпоталамо-сім'яникового комплексу незалежно від часу введення цього гормону, хоча й введення мелатоніну у вечірній час (о 18⁰⁰ - 19⁰⁰) більш ефективне, ніж у ранковий час (о 8³⁰ - 9³⁰). Високі дози мелатоніну (50 мкг/100 г маси тіла), введені у вечірній час, також активують гіпоталамо-сім'яниковий комплекс. Однак при введенні такої ж дози мелатоніну у ранковий час активуючого впливу на діяльність гіпоталамо-сім'яникового комплексу не спостерігається. Такі зміни функціональної активності репродуктивного комплексу супроводжуються відповідними змінами ЕА АЯ гіпоталамуса.

Записи електричної активності лобних ділянок переднього мозку, зроблені до введення препаратів у птахів різних експериментальних груп, досить часто достовірно відрізняються поміж собою за показниками СпП основних ритмів ЕА. Це, на нашу думку, унеможливлює порівняння між собою записів ЕА цієї ділянки головного мозку, отриманих в один і той же день у птахів різних експериментальних груп. СпП основних ритмів ЕА ЛД всередині кожної експериментальної групи протягом періоду введення препаратів, як правило, або не зазнає вірогідних змін, або ж спостерігається зниження СпП деяких ритмів (як наприклад, при введенні таких різнорідних за характером впливу на репродуктивний комплекс препаратів, як мезатон, анаприлін, фізіологічний розчин). Це дає нам підставу для ствердження, що ті закономірні зміни СпП основних ритмів ЕА, які спостерігаються в АЯ при зміні функціональної активності гіпоталамо-гонадної системи шляхом ведення блокаторів або стимуляторів б- і в-адрено-, серотонінових та дофамінових рецепторів, а також,- мелатоніну і тестостерону, в інших ділянках головного мозку, які не приймають безпосередньої участі у регуляції репродуктивного комплексу, мабуть, не виявляються.

Як було показано при описі змін в АЯ гіпоталамуса, що виникають при введенні вищевказаних препаратів, досить часто зниженню СпП основних ритмів електричної активності АЯ відповідає зниження S-НСКл АЯ; і навпаки, при зростанні в АЯ СпП основних ритмів електричної активності S-НСКл АЯ також зростає.

Результати, представлені в цій таблиці, демонструють, що не існує вірогідної кореляції між СпП жодного з ритмів ЕА АЯ гіпоталамуса, отриманої до введення препаратів, і S-НСКл АЯ після 10-денного введення препаратів. Це свідчить про те, що ЕА АЯ, яка була записана до введення препаратів, ніяк не пов'язана з тими змінами цитометричних характеристик АЯ, які виникають при введенні вищевказаних препаратів. Однак, після 10 днів введення препаратів в АЯ СпП д₁-, д₂-, и- і -ритмів прямо корелює з S-НСКл АЯ. Отже, у відповідь на введення стимуляторів або блокаторів б- і в-адрено-, серотонінових та дофамінових рецепторів, а також,- мелатоніну та тестостерону, які змінюють функціональну активність репродуктивної системи, в АЯ гіпоталамуса виникають односпрямовані зміни як цитометричних, так і електрофізіологічних параметрів.

В той же час, не спостерігається вірогідної кореляції між S-НСКл АЯ і СпП ЛД ні до введення, ні після 10 днів введення препаратів. Тобто, ЕА інших ділянок головного мозку не змінюється таким закономірним чином, як це має місце в АЯ гіпоталамуса при зміні функціонального стану репродуктивного комплексу, і не пов'язана напряму зі змінами цитометричних параметрів АЯ.

Таким чином, існує пряма кореляція між електричною активністю АЯ та цитометричними параметрами нейроцитів цього ядра.

ВИСНОВКИ

1. В електричній активності АЯ гіпоталамуса самців японських перепелів переважають повільні хвилі (д-ритм).

2. Під час статевого дозрівання в АЯ гіпоталамуса зростає спектральна потужність д₁- і д₂-ритмів, а спектральна потужність и-, - і в-ритмів суттєво не змінюється.

3. Існує пряма кореляція між спектральною потужністю д-, и- і б-ритмів електричної активності АЯ гіпоталамуса та морфометричними параметрами нейроцитів цього ядра. Зміни спектральної потужності цих ритмів у птахів опосередковано свідчать також і про відповідні зміни функціонального стану гіпоталамо-гонадного комплексу в цілому.

4. Катехоламіни головного мозку прискорюють статеве дозрівання птахів через -, а не -адренорецептори, що супроводжується зростанням спектральної потужності д₁-, д₂-,- і б-ритмів в АЯ.

5. Дофамінергічна система головного мозку пригнічує функціональну активність гіпоталамо-гонадного комплексу під час статевого дозрівання. При цьому знижується спектральна потужність АЯ.

6. Серотонінергічна система головного мозку бере участь в уповільненні статевого дозрівання птахів, що веде до зниження в АЯ гіпоталамуса спектральної потужності д₁- і д₂-ритмів.

7. Вплив мелатоніну на гіпоталамо-гіпофізарну систему птахів є дозозалежним: з підвищенням дози цього гормону його активуюча дія послаблюється. Характер дії мелатоніну визначається також часом доби: більший активуючий вплив мають вечірні ін'єкції мелатоніну, ніж ранкові.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Дзержинський М.Е., Воронін К.Ю., Варенюк І.М., Бузинська Н.О. Вплив стимуляторів та блокаторів адрено- і серотонінових рецепторів на морфофункціональні особливості гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу птахів в онтогенезі // Доповіді НАН України.- 1998.- № 10.- С. 165-171.

Дзержинський М.Е., Птиця О.М., Варенюк І.М. Вплив індоламінів на електричну активність аркуатного ядра гіпоталамуса та морфофізіологію гонад птахів // Науковий вісник Національного аграрного університету.- 1999.- Вип. 16.- С. 55-57.

Дзержинський М.Е., Птиця О.М., Варенюк І.М. Вплив тестостерону на електричну активність аркуатного ядра гіпоталамуса та морфофізіологію гонад птахів // Доповіді НАН України.- 1999.- № 12.- С. 165-169.

Дзержинський М.Е., Птиця О.М., Варенюк І.М. Вплив блокади та стимуляції б-адренергічних рецепторів на електричну активність аркуатного ядра гіпоталамуса та морфофізіологію гонад птахів // Доповіді НАН України.- 2000.- № 2.- С. 153-157.

Дзержинський М.Е., Птиця О.М., Варенюк І.М. Електрична активність аркуатного ядра гіпоталамуса та морфофункціональна характеристика гонад птахів при блокаді та стимуляції в-адренергічних рецепторів // Фізіологічний журнал.- 2000.- Т. 46, № 3.- С. 38-44.

Дзержинський М.Е., Варенюк І.М., Барчук Р.О. Вплив блокади та стимуляції дофамінових рецепторів на функціональну активність гіпоталамо-гонадного комплексу птахів (морфометричне та електрофізіологічне дослідження) // Науковий вісник Національного аграрного університету.- 2000.- Вип. 24.- С. 32-36.

Варенюк І.М., Дзержинський М.Е. Корелятивні взаємозв'язки між електрофізіологічними і морфометричними показниками аркуатного ядра гіпоталамуса та морфометрія сім'яників в ході статевого дозрівання птахів при дії моноамінів і тестостерону / Київський національний університет імені Тараса Шевченка.- Київ, 2000.- 20 с.- Укр.- Деп. в ДНТБ України 11.12.2000, № 212- Ук 2000.

М.Е. Дзержинський, О.М. Птиця, К.Ю. Воронін, І.М. Варенюк, Н.О. Бузинська. Участь адрено- та серотонінергічних систем головного мозку в регуляції репродуктивної системи самців птахів в ранньому постнатальному онтогенезі // Матеріали XV з'їзду Українського фізіологічного товариства.- Фізіологічний журнал.- 1998.- Т.44, № 3.- С. 208.

Dzerzhinsky M.E., Voronin K.Y., Pazyuk L.M., Buzinska N.O., Varenyuk I.M. Brain neuromediators in mechanisms of hypothalamic control of endocrine glands // 19-th conference of European comparative endocrinologists. Programme and abstract.- Nijmegen (Netherlands).- 1998.- P. 21.

Dzerzhinsky M.E., Varenyuk I.M., Ptitsa O.M. Influences of catechol-, and indoleamines, and testosterone on the hypothalamic arcuate nucleus electrical activity and testicular morphophisiology in birds during maturation // International conference on bird reproduction.- Tours (France).- 1999.

Dzerzhinsky M.E., Varenyuk I.M., Barchuk R.O., Ptitsa O.M., Voronin K.Y., Buzinska N.O. Correlation between electrical activity and morphology of arcuate nucleus under the influence of monoamines and melatonin during sexual maturation in bird // 20-th conference of European comparative endocrinologists. Programme and Abstract.- Faro (Portugal).- 2000.- P. 102.

АНОТАЦІЯ

ВАРЕНЮК І.М. Вплив моноамінів та тестостерону на електричну активність аркуатного ядра гіпоталамуса та гістофізіологію гонад птахів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 14.03.09.- цитологія, гістологія, ембріологія.- Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.

Вивчався вплив тестостерону, катехоламінів, серотоніну та мелатоніну на електричну активність (ЕА) аркуатного ядра (АЯ) гіпоталамуса і гістофізіологію АЯ та гонад під час статевого дозрівання самців японських перепелів.

Показано, що в ЕА АЯ гіпоталамуса птахів переважають хвилі д-ритму. Під час статевого дозрівання в нормі у цьому ядрі зростає спектральна потужність д₁- і д₂-ритмів, а спектральна потужність и-, - і в-ритмів суттєво не змінюється. Катехоламіни головного мозку прискорюють статеве дозрівання птахів через -, але не через в-адренорецептори; а серотонінергічна та дофамінергічна системи головного мозку сповільнюють ці процеси. Введення мелатоніну вранці і ввечері в малій дозі й увечері у великій дозі прискорює, а введення вранці у великій дозі - не викликає суттєвих змін швидкості статевого дозрівання птахів. Такі зміни функціональної активності репродуктивного комплексу під впливом моноамінів супроводжуються відповідними змінами ЕА АЯ гіпоталамуса. Встановлено наявність прямої кореляції між спектральною потужністю д-, и- і б-ритмів ЕА АЯ та каріометричними параметрами нейроцитів цього ядра.

Ключові слова: японські перепели, сім'яники, аркуатне ядро, гіпоталамус, електрична активність, катехоламіни, серотонін, тестостерон, мелатонін.

АННОТАЦИЯ

ВАРЕНЮК И.Н. Влияние моноаминов и тестостерона на электрическую активность аркуатного ядра гипоталамуса и гистофизиологию гонад птиц.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 14.03.09.- цитология, гистология, эмбриология.- Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2001.

Изучалось влияние тестостерона, катехоламинов, серотонина и мелатонина на динамику электрической активности аркуатного ядра гипоталамуса (АЯ) и на морфометрические характеристики семенников и нейроцитов АЯ у самцов японских перепелов (Coturnix coturnix japonica) во время полового созревания.

Результаты проведлнных исследований показывают, что в электрической активности АЯ японских перепелов преобладают медленные колебания (-ритм), которые составляют 60-80 % от мощности всего измеряемого спектра. На отрезке от 4,5 до 6 недель постнатальной жизни перепелов (то есть, во время полового созревания) в норме спектральная мощность ₁- и д₂-ритмов в АЯ постепенно возрастает, а спектральная мощность и-, б- и в-ритмов изменяется слабо. Моноаминэргические системы головного мозга вызывают изменение скорости полового созревания: адренэргическая система ускоряет половое созревание (главным образом, через б-адренорецепторы), а дофаминэргическая и серотонинэргическая системы - замедляют этот процесс. Влияние мелатонина зависит от дозы и времени введения: введение мелатонина утром и вечером в малой дозе и вечером в большой дозе ускоряет, а введение утром в большой дозе - не вызывает существенных изменений скорости полового созревания птиц. При этом электрическая активность АЯ изменяется таким образом, что введение препаратов, ускоряющих половое созревание, ведлт к более быстрому и сильному возрастанию спектральной мощности основных ритмов электрической активности АЯ, а введение препаратов, замедляющих половое созревание - вызывает обратные изменения. Установлено наличие прямой корреляционной связи между спектральной мощностью д-, и- и б-ритмов электрической активности АЯ и кариометрическими параметрами нейроцитов этого ядра. Изменения морфометрических характеристик семенников также очень часто следуют изменениям электрической активности АЯ, поэтому изменения спектральной мощности д-, и- и б-ритмов у птиц опосредствованно свидетельствуют также и о соответствующих изменениях функционального состояния гипоталамо-гонадного комплекса в целом.

Ключевые слова: японские перепела, семенники, аркуатное ядро, гипоталамус, электрическая активность, катехоламины, серотонин, тестостерон, мелатонин.

SUMMARY

VARENYUK I.M. Influences of monoamines, and testosterone on the hypothalamic arcuate nucleus electrical activity and testicular histophysiology in birds.- Manuscript.

Dissertation for candidate degree in biology by speciality 14.03.09.- histology, cytology, embryology. Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2001.

Effects of catecholamines, indolamines, testosterone and melatonin both on the developing electrical activity (EA) of hypothalamic arcuate nucleus (ARC) and morphology of testis and ARC neurocytes during maturation in birds (Coturnix coturnix japonica) were tested.

It was shown that slow д-frequency prevails in ARC EA. During sexual maturation, ARC spectral power enlarges in д₁- and д₂-frequencies, while in и-, б-, and в-frecuencies it does not change. Catecholamines are determined to cause earlier puberty via б-, not в-adrenoreceptors; serotonin and dopamine cause some delay in maturation. Morning and evening melatonin treatment at low dose as well as evening melatonin treatment at high dose seem to activate hypothalamic-gonadal axis, while evening high-dose melatonin injections had no influence on gonads. Such morphological changes corresponds to changes of ARC EA. The clear correlation was found between ARC spectral power in д-, и-, б-frecuencies and size of ARC neurocytes' nuclei.

Keywords: Japanese quail, testis, arcuate nucleus, hypothalamus, electrical activity, catecholamine, serotonin, testosterone, melatonin.

Размещено на Allbest.ru