СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2009, том 23, № 1, с. 61-66
ОБОНЯТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
УДК 612.86
РОЛЬ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО СТРЕССА В РЕЦЕПЦИИ ПОЛОВЫХ ФЕРОМОНОВ У ДОМОВОЙ МЫШИ
© 2009 г. А. Е. Вознесенская
Институт проблем экологии и эволюции им. АН. Северцова, РАН 119071, Москва, Ленинский просп., 33 E-mail: annavoznessenskaia@gmail.com Поступила в редакцию 19.05.2008 г.
Было исследовано влияние долговременной экспозиции к стрессу на рецепцию половых феромонов у самцов домовой мыши. Использованы следующие экспериментальные подходы: поведенческий, иммуногистохимический и иммуноферментный анализ. В качестве объектов исследования были использованы мыши гетерогенной лабораторной популяции. Регистрировалась нейрональная активность в рецепторной ткани вомероназального органа (ВНО) самцов в ответ на стимуляцию химическими сигналами рецептивной самки. Уровень тестостерона и кортикостерона в плазме крови определялся методом иммуноферментного анализа. Экспрессия рецепторов глюкокортикоидов в выстилке ВНО исследовалась иммуногистохимически. У интактных самцов в ответ на стимуляцию запахом рецептивной самки мы наблюдали экспрессию белка Fos в базальной части рецепторного эпителия ВНО, т.е. в зоне, где располагаются рецепторы, специализированные для детекции феромонов (n = 8). У животных, экспонированных к запаху хищника на протяжении десяти дней, активация клеток в рецепторной ткани ВНО, отмеченная у нестрессированных животных, отсутствовала. Уровень кортикостерона в плазме крови этих животных в несколько раз превышал таковой у нестрессированных животных. Паттерн активации не зависел от уровня тестостерона в плазме крови. Долговременные экспозиции к запаху хищника привели к достоверному (p < 0.05, n = 10) снижению таких параметров полового поведения самцов домовой мыши, как количество садок с интромисси-ями и попыток садок. Кроме того, достоверно снизился интерес к рецептивной самке, что отражено в достоверном снижении количества назоназальных контактов между потенциальными партнерами. В рецепторной ткани ВНО обнаружена иммунореактивность к рецептору глюкокортикоидов (M-200, Santa Cruz). На контрольных срезах окрашивание в рецепторной зоне отсутствовало. Таким образом, нами впервые показана экспрессия рецепторов к глюкокортикоидам в рецепторной ткани ВНО. Принимая во внимание тот факт, что рецептор к тестостерону не экспрессируется в выстилке ВНО (Nunez Chichet et al., 2007), можно сделать заключение, что глюкокортикоиды играют важную роль в рецепции половых феромонов у домовой мыши.
Ключевые слова: иммуногистохимия, кортикостерон, половое поведение, вомероназальный орган, рецептор к глюкокортикоидам.
ВВЕДЕНИЕ
В основе организации сложных форм поведения большинства видов млекопитающих лежит восприятие и анализ запаховых раздражителей. В регуляции внутривидового поведения грызунов химические сигналы играют особую роль. Гены, кодирующие обонятельные рецепторы, составляют от 1 до 2% всего генома позвоночных, их число сопоставимо с таковым генов рецепторов иммунной системы (Buck, Axel, 1991). Данный факт свидетельствует об исключительной биологической значимости обоняния для млекопитающих. Химические сигналы играют критическую роль в регуляции репродуктивного поведения домовой мыши Mus musculus. На сегодняшний день достаточно хорошо изучены: структурно-функциональная организация основной и вомероназаль-
ной системы, механизмы трансдукции сигнала в обеих системах, описан химический состав феромонов домовой мыши и набор поведенческих реакций, которые запускаются этими феромонами (Ma et al., 1999; Novotny et al., 1999). Ряд работ посвящен роли тестостерона у самцов в реализации феромональных эффектов у грызунов, главным образом у хомяков (Licht, Meredith, 1987; Meredith et al., 1986; 1998). Однако нет ни одной работы, которая бы учитывала уровень стрессированно-сти животного при реализации феромональных эффектов. С одной стороны, в естественной среде обитания животные постоянно подвергаются воздействию стрессоров различной интенсивности, с другой - в естественной популяции наблюдается очень широкая вариабельность в стресс-реактивности особей. Это ставит вопрос о необ-
ходимости учета этого фактора как самостоятельного при оценке роли феромонов в регуляции репродукции грызунов.
Обонятельная система большинства млекопитающих состоит из двух функционально различных отделов: основной обонятельной системы (ООС) и дополнительной обонятельной системы (ДОС). Главными структурами ООС являются обонятельная выстилка носовой полости и основная обонятельная луковица, а ДОС состоит из во-мероназальноого органа (ВНО) и дополнительной луковицы (ДОЛ). В эволюционном аспекте ДОС сформировалась как специализированная система восприятия и анализа феромонов.
В сенсорных нейронах эпителия ВНО экспрес-сируются вомероназальные рецепторы, выделяемые в настоящее время в два семейства V1 и V2, (Rodriguez et al., 2002). Рецепторы семейства V1 экспрессируются преимущественно в апикальной части ВНО, в то время как рецепторы, относимые к семейству V2, экспрессируются в базаль-ной его части. Центральные проекции вомерона-зальных нейронов, экспрессирующих рецепторы V1 и V2 также пространственно разнесены. Нейроны V1 экспрессируют а-субъединицы белка Gai2 и проецируются в переднюю (ростральную) часть ДОЛ, тогда как V2 нейроны экспрессируют а-субъединицы белка Ga0 и проецируются в заднюю (каудальную) часть ДОЛ (Halpern et al., 1995; Wekesa, Anholt, 1999; Rodriguez et al., 1999). Хотя рецепторы обоих рецепторных семейств являются молекулами, связанными с G-белками, структурные отличия в концевом N-домене указывают на специализацию каждого рецепторного семейства для распознавания отдельных классов лиган-дов. В настоящее время показано, что активация Gi и Go подтипов Ga субъединиц G-белков вызывается двумя структурно различающимися классами соединений. Активация белка Gi, коэкспресси-рующегося вместе с V1 рецепторами, наблюдается только под действием липофильных, летучих компонентов, в то время как активация белка Go, ко-экспрессирующегося вместе с V2 рецепторами, вызывается а2и-глобулином липокалинового ряда (основные белки мочи, MUP). Таким образом, каждое из двух рецепторных семейств ВНО действительно активируется разными классами ли-гандов: V1 активируются под действием липофильных, возможно, летучих одорантов, V2 рецепторы специализированы для взаимодействия с соединениями типа феромонов, т.е. веществами белковой природы. В противоположность рецеп-торным клеткам обонятельной выстилки, вомероназальные нейроны не проявляют биохимической адаптации к внешнему стимулу неизменной интенсивности (Holy et al., 2000). По всей видимости, сохранение чувствительности к очень низким концентрациям химических сигналов в течение длительного промежутка времени необходимо
вомероназальной системе для реализации основной функции (Rosser et al., 1989). Ответы вомеро-назальных рецепторных нейронов на предъявление соединений типа феромонов наблюдаются при таких низких концентрациях как 0.1 nM, а при высоких концентрациях эти нейроны остаются высоко специфичными к определенным веществам (Leinders-Zufall et al., 2000). При этом наблюдается нарастание амплитуды ответа, соответствующее возрастанию концентрации лиганда от порогового значения на 2-3 порядка. Таким образом, в определенном диапазоне концентраций феромонов вомероназальные нейроны способны кодировать информацию об интенсивности стимула. Уже упоминалось о том, что вомероназальные нейроны обладают высокой специфичностью к определенным веществам, поэтому при предъявлении возрастающих концентраций одного и того же соединения, карта активности сенсорных нейронов вомероназальной выстилки не меняется -она концентрационно инвариантна. В исследовании Лейндерс-Зуфалл с соавторами (Leinders-Zu-fall et al., 2000) было показано, что конкретное соединение детектируется лишь небольшим процентом вомероназальных рецепторных нейронов (0.2-3% от их общего числа). Причем процент возбуждаемых нейронов с высокой точностью соответствует проценту рецепторных клеток, экспрессирующих один и тот же ген предполагаемого рецептора феромона. Кроме того, вомероназальные нейроны, активируемые данным химическим соединением, широко распределены по всему эпителию без значительных различий в плотности распределения между его дорсальной и вентральной поверхностями и передне-заднем направлении. Таким образом, по данным Лейндерс-Зуфалл с соавторами (Leinders-Zufall et al., 2000) вомероназальные нейроны демонстрируют высокую чувствительность и селективность только по отношению к одному или к нескольким фе-ромональным соедениниям. Такая форма репрезентации сигнала в вомероназальных нейронах резко отличается от комбинаторной схемы активации в обонятельных рецепторных нейронах (Kauer, 1991; Mori, Yoshihara, 1995; Duchamp-Viret et al., 1999; Malnic et al., 1999; Hildebrand, Shepherd, 1997). Иными словами, если диапазон специфичности к одорантам у обонятельных рецепторов определяется задачей их исчерпывающей "категоризации", то у вомероназальных рецепторов высокая степень специфичности к стимулу обуславливается необходимостью точной идентификации. Поскольку через вомероназальную систему запускаются целые комплексы поведенческих реакций, высокая адаптивность может быть достигнута только при точном соответствии реакции сигналу.
Хорошо известно, что различные животные реагируют по-разному на одни и те же стимулы.
Конкретный ответ зависит от контекста стимула и таких параметров животного, как возраст, пол, гормональный статус, социальный статус и предшествующий опыт.
Цель работы - исследование влияния стресса на восприятие феромонов астральной самки самцами домовой мыши на уровне поведения и на уровне рецепторов выстилки вомероназального органа, а также исследование возможных физиологических механизмов, обеспечивающих блокировку сигнала на уровне рецепторной ткани.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В качестве объектов исследования использовали мышей гетерогенной лабораторной популяции в возрасте 4-6 мес. Животных содержали в стандартных условиях вивария. Был использован следующий световой режим:
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.