ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 427, № 4, с. 563-565
= ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 57.032:612.017.1
ВЛИЯНИЕ ДЕФИЦИТА СЕРОТОНИНА НА РАЗВИТИЕ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ КРЫС
© 2009 г. М. А. Афанасьева, М. С. Извольская, С. Н. Воронова, Л. А. Захарова, В. И. Мельникова
Представлено академиком Н.Г. Хрущовым 10.03.2009 г. Поступило 05.03.2009 г.
Согласно современным представлениям, формирование нейроэндокринного контроля функций иммунной системы закладывается уже в прена-тальном онтогенезе и осуществляется на протяжении всей жизни [1-3]. Однако в раннем онтогенезе в отличие от позднего постнатального периода нейроэндокринная система осуществляет не только регуляторные, но и морфогенетические функции как в пределах центральной нервной системы, так и в пределах периферических органов [4-6]. Основными сигнальными молекулами в этих взаимодействиях являются нейромедиаторы и гормоны гипоталамо-гипофизарно-надпочечни-ковой системы [7]. Одним из регуляторов развития различных тканей плода является серотонин. Известно его участие в процессах гаструляции и нейруляции, морфогенетическое влияние на формирование лицевого черепа и сердца у млекопитающих [8]. В постнатальном периоде серотонин контролирует процессы дифференцировки Т-лим-фоцитов, активность Т-клеток-помощников, дендритных клеток, макрофагов, естественных клеток-киллеров, продуцирующих про- и противовоспалительные цитокины [9]. Серотонин может реализовывать свои эффекты через специфические рецепторы различных типов: 5НТ1А, 5НТ1В, 5НТ2А, 5НТ2С, 5НТ3А, 5НТ7. Их экспрессия выявлена на Т-лимфоцитах [9]. Но если к настоящему времени накоплено достаточное количество экспериментального материала о регуляторном влиянии серотонина на функционирование иммунной системы, то данные о его участии в развитии иммунной системы отсутствуют.
Нами было исследовано морфогенетическое влияние дефицита серотонина на клеточный и гуморальный иммунный ответ в онтогенезе крыс. В качестве экспериментальной модели использовали фармакологическое ингибирование синтеза серотонина в пренатальном периоде с последую-
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской Академии наук, Москва
щим изучением отсроченных последствий у постна-тальных животных. Для подавления синтеза серотонина у плодов беременным самкам крыс линии Вистар внутрибрюшинно (в/б) вводили и-хлорофе-нилаланин (и-ХФА, 100 мг/кг массы) в 0.5 мл 0.9%-ного раствора NaCl с 13-х по 17-е сутки беременности. Контрольным животным вводили в/б 0.5 мл 0.9%-ного раствора NaCl. Функциональную активность Т-лимфоцитов тимуса и селезенки оценивали in vitro на 21-й день эмбрионального развития и на 3-, 18-, 70- и 90-й дни постнатального развития по пролиферативному ответу, индуцированному митогеном конканавалином А (Кон А, 2.5 мкг/мл), ранее описанным методом [3]. В отдельных экспериментах подавление синтеза серотонина проводили у взрослых крыс, которым также вводили и-ХФА и оценивали функциональную активность Т-лимфоцитов тимуса и селезенки через 1, 10 и 43 дня после инъекций. Гуморальный иммунный ответ оценивали по количеству антителообразующих клеток (АОК) к эритроцитам барана в селезенке 20- и 70-дневных крыс после пренатального подавления синтеза серотонина. Крыс иммунизировали введением в/б 0.5 мл 50%-ной суспензии эритроцитов барана. Количество АОК в суспензии клеток селезенки определяли на пятый день после иммунизации крыс [10]. Статистическую обработку проводили с помощью непараметрического критерия Вил-коксона.
Согласно полученным данным пренатальный дефицит серотонина приводит к существенным изменениям в Т-системе иммунитета в постнатальном периоде развития (рис. 1). У 3-дневных крысят и-ХФА вызывал снижение пролифера-тивного ответа тимоцитов в 2 раза по сравнению с контролем, в то время как во все последующие сроки наблюдалось достоверное увеличение этого параметра. Пролиферативный ответ клеток селезенки, индуцированный Кон А, не менялся по сравнению с контролем у 3- и 18-дневных крыс и значительно усиливался в последующие сроки развития. Наблюдаемое изменение функциональной активности Т-клеток связано, по-видимому, с
563
9*
564
АФАНАСЬЕВА и др.
Включение [3И]тимидина, имп/мин
6
104г
104 -
104 -
104 -
104 -
104 -
0
Э213 П3 П18 П70 Включение [3И]тимидина, имп/мин
8
П90
104 104 104 104 104 104 104 104 0
П3 П18 П70
Возраст, дни
П90
Рис. 1. Пролиферативный ответ лимфоцитов тимуса (а) и селезенки (б) крыс, индуцированный Кон А, которым вводили и-ХФА с 13-го по 17-й эмбриональный день. Э21 - 21-й эмбриональный день, П3, П18, П70, П90 - 3-, 18-, 70-, 90-й дни постнатального развития. Звездочка -р < 0.05.
тем, что дефицит серотонина в пренатальном периоде развития приводит к стойким морфогене-тическим изменениям стромальных элементов тимуса (в частности, дендритных и эпителиальных клеток). Первая волна миграции предше-
Таблица 1. Количество антителообразущих клеток (АО К) к эритроцитам барана в селезенке 20- и 70-дневных крыс, получавших инъекции и-ХФА с 13-го по 17-й день эмбрионального развития*
Число АОК на 108 ядросодержащих
Возраст, клеток селезенки, М ± т
дни контроль (0.9% р-р №0) и-ХФА
20 980± 156 5815 ±1017**
70 2170 ± 789 22093± 4371**
*Число определений п = 6. ** р < 0.05 по сравнению с контролем.
ственников Т-лимфоцитов в эпителиальную закладку тимуса происходит на 13-16-й дни эмбрионального развития [11]. В нашей модели именно в этот период был подавлен синтез серотонина. Эмбриональный тимус является динамичной системой, где элементы стромы и тимоциты взаимно поддерживают дифференцировку друг друга. От взаимодействия с первыми лимфопоэтически-ми предшественниками принципиальным образом зависит дифференцировка стромы тимуса [12]. Вероятно, серотонин является одним из медиаторов, участвующих в данном взаимодействии. В трактовке полученных данных следует учитывать также природу Т-клеток, населяющих тимус и селезенку на разных этапах онтогенеза. На третий постнатальный день в тимусе дифференцируются клетки, предшественники которых мигрировали в тимус первой волной из эмбриональной печени в период дефицита серотонина. У крыс к 14-му постнатальному дню потомки первой волны миграции предшественников полностью покидают тимус [11], поэтому на 18-й постнатальный день и позднее тимус населяют предшественники Т-лимфоцитов, которые мигрируют уже из костного мозга. Именно с этим может быть связано наблюдаемое подавление пролифе-ративного ответа тимоцитов у 3-дневных крысят в отличие от более взрослых животных. Влияние дефицита серотонина на пролиферативный ответ Т-лимфоцитов в селезенке не наблюдалось до 18-го дня развития (рис. 16) в связи с тем, что селезенка формируется в онтогенезе как полноценный лимфоидный орган лишь к третьей неделе после рождения. К 18-му постнатальному дню в селезенке происходит формирование Т-зависи-мых зон, куда начинают мигрировать наивные Т-лимфоциты из тимуса для дальнейшей диффе-ренцировки [13]. Таким образом, пролиферативная активность клеток селезенки с запаздыванием отражает изменения, наблюдаемые в тимусе (рис. 1).
Подавление синтеза серотонина у половозрелых животных в отличие от плодов оказывало обратимое регуляторное действие на пролиферативный ответ Т-лимфоцитов селезенки, индуцированный Кон А (рис. 26), и не влияло на пролиферативный ответ клеток тимуса (рис. 2а). Эти данные подтверждают морфогенетическую роль серотонина в критический период онтогенеза иммунной системы.
Оценка содержания АОК в селезенке показала, что пренатальный дефицит серотонина приводил к достоверному увеличению числа АОК к эритроцитам барана в 6 раз у 20-дневных и в 10 раз у 70-дневных крыс (табл. 1). Механизмы этого эффекта пока не ясны. Усиление функциональной активности В-лимфоцитов может быть связано с тем, что дефицит серотонина в пренатальном онтогенезе приводит к стойким морфогенетиче-ским изменениям не только в тимусе, но и в стро-
5
4
3
2
1
ВЛИЯНИЕ ДЕФИЦИТА СЕРОТОНИНА
565
Включение [3И]тимидина, имп/мин 104-
6
5
104
104
104
104
104
0
1
10 43
Дни после инъекций
Включение [3И]тимидина, имп/мин 8
104104 104 104 104 104 104 104 0
(б)
10
43
Дни после инъекций
Рис. 2. Пролиферативный ответ лимфоцитов тимуса (а) и селезенки (б) крыс, индуцированный Кон А, которым в возрасте 2 мес. вводили и-ХФА. Пролифера-тивная активность лимфоцитов на 1-, 10-, 43-й дни после инъекций. *р < 0.05.
мальных элементах селезенки и костного мозга, составляющих микроокружение для В-клеток. Хотя формирование микроокружения селезенки и костного мозга происходит после 17-го эмбрионального дня, предшественники стромальных и гемопоэтических элементов уже могли подвергнуться влиянию дефицита серотонина, начиная с 13-го эмбрионального дня [14, 15]. Однако мы предполагаем, что в этом случае более вероятно
морфогенетическое влияние дефицита серотонина на дифференцировку Т-лимфоцитов СБ4-фе-нотипа в тимусе, которые в постнатальном периоде осуществляют функцию клеток-помощников в кооперации с В-лимфоцитами селезенки при ответе на тимусзависимый антиген - эритроциты барана. Исследование механизмов морфогенети-ческого влияния серотонина на антителогенез будет являться предметом наших дальнейших исследований.
Совокупность полученных данных позволяет нам сделать вывод о морфогенетической роли серотонина в развитии иммунной системы у крыс.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 08-04-00276).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Provinciali M, Fabris N. // Adv. Neuroimmunol. 1991. V. 1. P. 124-138.
2. Besedovsky H O, delRey A. // Endoc. Rev. 1996. V. 17. P. 64-102.
3. Захарова Л.А., Малюкова И.В., Адамская Е.И. и др. // Биохимия. 2000. Т. 65. С. 1341-1346.
4. Lauder J.M. // TINS. 1993. V. 16. № 6. P. 233-240.
5. Fowden A.L., Forhead A.J. // Reproduction. 2004. V. 127. P. 515-526.
6. Zakharova L.A., Ermilova I.Y., Melnikova V.I. et al. // Neuroimmunomodulation. 2005. V. 12. № 2. P. 85-91.
7. Haddad J.J, Saade N.E., Safieh-Garabedian B. // J. Neuroimmunol. 2002. V. 133. P. 1-19.
8. Buznikov G.A., Shmukler Yu.B., Lauder J.M. // Neurosci. Behav. Physiol. 1999. V. 29. P. 11-21.
9. Cloez-Tayarani I, Changeux J.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.