научная статья по теме РОЛЬ ГОРМОНОВ В ПЕРИНАТАЛЬНОМ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ РАЗВИТИИ: ВОЗМОЖНОЕ УЧАСТИЕ В ЯВЛЕНИЯХ ИМПРИНТИНГА/ПРОГРАММИРОВАНИЯ Биология

Текст научной статьи на тему «РОЛЬ ГОРМОНОВ В ПЕРИНАТАЛЬНОМ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ РАЗВИТИИ: ВОЗМОЖНОЕ УЧАСТИЕ В ЯВЛЕНИЯХ ИМПРИНТИНГА/ПРОГРАММИРОВАНИЯ»

ОНТОГЕНЕЗ, 2015, том 46, № 5, с. 285-294

= ОБЗОРЫ

УДК 612.64

РОЛЬ ГОРМОНОВ В ПЕРИНАТАЛЬНОМ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ РАЗВИТИИ: ВОЗМОЖНОЕ УЧАСТИЕ В ЯВЛЕНИЯХ ИМПРИНТИНГА/ПРОГРАММИРОВАНИЯ © 2015 г. В. И. Гудошников

Совет Международного общества DOHaD город Санта-Мария, штат Рио-Гранди-ду-Сул, Бразилия E-mail: victorig40@hotmail.com Поступила в редакцию 07.03.2014 г. Окончательный вариант получен 10.02.2015 г.

Параллельно с формированием парадигмы DOHaD, т.е. онтогенетической природы здоровья и болезней, начался поиск механизмов импринтинга/программирования в индивидуальном развитии. Ряд недавних исследований выявил существенную роль глюкокортикоидов в таких механизмах. Однако, за последние десятилетия накопилось множество данных об участии других гормонов в онтогенетической биорегуляции. В настоящей статье мы проанализировали эти данные в отношении мелатонина, a также нейроактивных стероидов, соматолактогенов и родственных им пептидов: ин-сулиноподобного ростового фактора типа I (ИРФ-I) и окситоцина, т.е. пептидных регуляторов, связанных соответственно с ростом и лактацией. Особое внимание было уделено сведениям о взаимодействиях глюкокортикоидов с некоторыми из этих гормонов.

Ключевые слова: мелатонин, нейроактивные стероиды, соматолактогены, инсулиноподобный ростовой фактор типа I, окситоцин.

БО1: 10.7868/80475145015050067

ВВЕДЕНИЕ

Парадигма онтогенетической природы здоровья и болезней (DOHaD) начала развиваться в конце прошлого века, в основном благодаря работам английского эпидемиолога Дэвида Баркера е его коллег (Godfrey, Barker, 2001). Эти и другие авторы показали, что меньший вес младенца при рождении, связанный, например, с недостаточным питанием матери во время беременности, соответствует большему риску целого ряда хронических заболеваний: артериальной гипертонии, сахарного диабета и др., уже в зрелом и старческом возрасте (Gluckman et al., 2010). Чуть позже, ближе к началу текущего столетия было показано, прежде всего на экспериментальных моделях лабораторных животных, что введение глюкокортикои-дов во время беременности приводит к сходным патофизиологическим нарушениям у потомства: повышению артериального давления, тенденции к инсулинорезистентости и т.д. (Langley-Evans, 2006; Harris, Seckl, 2011). Эти данные были интерпретированы в рамках явлений импринтинга/программирования, когда воздействие того или иного фактора в критическом периоде онтогенеза приводит к отдаленным последствиям, наблюдаемым уже во взрослом состоянии и позже.

Однако глюкокортикоиды вовлечены в сложную гормональную регуляцию, и поэтому очень

важно определить, с какими гормонами глюкокортикоиды могут взаимодействовать именно в критических периодах онтогенеза. В настоящей работе проведен обзор сведений мировой литературы относительно роли мелатонина, а также нейроактивных стероидов, соматолактогенов и родственных пептидов в перинатальном и раннем постнатальном развитии, с тем чтобы выявить их возможный потенциал в явлениях импринтинга/программирования.

МЕЛАТОНИН И НЕЙРОАКТИВНЫЕ СТЕРОИДЫ

Прежде всего, следует отметить, что данные о более широком распределении рецепторов мелатонина и о более высоких их уровнях в раннем онтогенезе, по сравнению со взрослыми животными, позволяют преположить, что эффекты мелатонина в развитии более выражены и разнообразны (Davis, 1997). Действительно, будучи амфифиль-ным соединением, мелатонин быстро проникает через плаценту, поэтому мелатонин плода является, по-видимому, продуктом материнской природы. Более того, пренатальное установление беременной самкой циркадианных биоритмов у плода происходит, скорее всего, у всех млекопитающих, которые были исследованы в этом отношении. С другой стороны, мелатонин подвергается экскре-

ции с материнским молоком и следовательно, он может влиять, по крайней мере, на желудочно-кишечный тракт новорожденных сосунков (Val-tonen et al., 2003).

Что касается созревания продукции мелатони-на эпифизом в раннем развитии, то похоже на то, что оно осуществляется в первые 3 постнатальные недели у крыс (Oxenkrug et al., 2000) и в течение первых 1—3 лет у человека. Во время всего детского периода у человека ночной пик мелатонина прогрессивно уменьшается на 80%, вплоть до достижения уровней взрослого индивида. Такое изменение является, видимо, следствием увеличения размера тела, при неизменной продукции мелатонина в течение периода детства (Waldhauser et al., 1993).

В литературе имеются различные сведения, подтверждающие важную роль мелатонина в перинатальном развитии. В нашей предыдущей работе гипофизарные клетки неонатальных крысят в первичной культуре были более чувствительны к ингибирующему влиянию мелатонина на биосинтез ДНК, по сравнению с клетками взрослых животных (Gudoshnikov, Fedotov, 1993a).

С другой стороны, мелатонин уменьшал вызванную липополисахаридом (ЛПС) смертность плодов мышей. Кроме того, мелатонин ослаблял негативное влияние ЛПС на показатели роста плода, а также предотвращал задержку созревания скелета. Хотя мелатонин мало влиял на вызванное ЛПС уменьшение веса плодов, он ослаблял индуцированное ЛПС перекисное окисление липидов в материнской печени (Chen et al., 2006). Введение мелатонина беременным мышам, которые подвергались тепловому стрессу, уменьшало раннюю эмбриональную смертность, вызванную гипертермией, и этот эффект, по-видимому, был частично связан с поддержанием нейтрального редокс-состояния у матери (Matsuzuka et al., 2005). С введением мелатонина повышалась клеточная пролиферация в гиппокампе у сосунков крыс, подвергаемых стрессу отлучения от матери (Kim et al., 2004). Помимо того, введение мелатонина беременным крысам, по-видимому, предотвращало окислительное повреждение митохондрий незрелого мозга плода, вызванное ишеми-ей/реперфузией (Watanabe et al., 2004).

Агонист мелатонина агомелатин, вводимый постнатально после отсадки от матери, не влиял на крыс контрольной группы, но он был способен скорректировать все аспекты патологического эпигенетического программирования, вызванные пренатальным стрессом, включая индуцированное стрессом уменьшение нейрогенеза в вентральном гиппокампе (Morley-Fletcher et al., 2011). Синергично с ресвератролом, мелатонин повышал экспрессию гем-оксигеназы типа 1 (т.е. белка стресса или теплового шока) в первичных культурах нейронов и астроцитов коры мозга крыс перинатального периода развития. Та же комбинация мелатонина и ресвератрола ослабляла нейротоксичность, вызванную перекисью во-

дорода в первичных культурах нейронов коры и в органотипических культурах срезов гиппокампа крыс в перинатальном развитии (Kwon et al., 2011). Мелатонин был способен частично ослаблять негативное влияние неонатального гипотиреоза на функцию яичников у взрослых крыс (Thakkar et al., 2011).

У сибирских хомячков и некоторых других видов млекопитающих фотопериод, испытываемый беременной самкой, влиял на ее плодов, изменяя развитие семенников у потомства в более позднем онтогенезе. Возможно, мелатонин материнской природы опосредует эффект пренатального фотопериода на развитие нейроэндокринной системы плода, регулирующей постнатальный онтогенез репродуктивной функции (Horton et al., 1989). Введение мелатонина беременным крысам, подверженным влиянию постоянного освещения, имело защитное воздействие на ее потомство, согласно поведенческому тестированию, оценивающему степень волнительности и репродуктивную активность (Cisternas et al., 2010).

Крысы, рожденные самками, которые подвергались хроническому влиянию сдвига фазы фотопериода, приводящему к нарушению биоритма мелатонина в течение всей беременности, продемонстрировали повышенное содержание жировой ткани, слабую толерантность к глюкозе и повышенные уровни лептина и инсулина в плазме крови при оценке в молодом взрослом состоянии или в среднем возрасте (Varcoe et al., 2011). Потомство, рожденное самками крыс, у которых был удален эпифиз, показало нарушение толерантности к глюкозе в конце световой фазы цикла свет/темнота, но не в начале этого цикла (Ferreira et al., 2012). Ослабление секреции инсулина, стимулированной глюкозой, и резистентность к инсулину в печени могли внести свой вклад в нарушение толерантности к глюкозе у потомства крыс с удаленным эпифизом. Авторы этой работы предположили, что возможным механизмом такого нарушения является повышенный уровень глюкокортикоида в раннем равитии у крыс, рожденных самками с удаленным эпифизом.

Важно то, что у недоношенных младенцев период относительного дефицита мелатонина продлевается с 2—4 до 7—8 месяцев. К сожалению, мелатонин, потребляемый ночью вместе с материнским молоком, по-видимому, не способен скорректировать этот дефицит. С другой стороны, экскреция с мочой 6-сульфатоксимелатонина была снижена у взрослых индивидов, которые подверглись прена-тальной задержке роста (Kennaway, 2000, 2002). Более того, негативный фетальный стресс и внутриутробная задержка роста плода были связаны со значительным уменьшением секреции мелатонина в течение первых 3 месяцев у новорожденных младенцев (Gitto etal., 2009).

Подавление секреции материнского мелатонина, вследствие пребывания беременных обезъян в условиях постоянного освещения, избирательно

снижало вес надпочечников плода, не изменяя вес тела, ни вес плаценты и других фетальных органов. Уменьшение размеров надпочечников плодов сопровождалось увеличением активности Д5-3р-гидро-ксистероид-дегидрогеназы, т.е. фермента, необходимого для продукции кортизола в более позднем развитии (Torres-Farfan et al., 2006).

Недостаточное питание вызвало у беременных крыс снижение функциональной эффективности плаценты, а также внутриутробную задержку роста и уменьшение веса тела при рождении, тогда как введение беременным самкам мелатонина привело к улучшению эффективности плаценты и восстановлению веса тела, а также повышению экспрессии плацентарной Mn-супероксид-дисму-тазы и каталазы. Механизм защитного действия мелатонина во время беременности с недостаточным питанием может быть связан с увеличением эндогенной антиокислительной активности плаценты, что приводит к сдвигу редокс-состояния в сторон

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»