Участь епіфіза та моноамінів у регуляції функції гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів

Размещено на http://www.allbest.ru

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

БАРЧУК РЕНАТА ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК 612.43; 591.147

УЧАСТЬ ЕПІФІЗА ТА МОНОАМІНІВ У РЕГУЛЯЦІЇ ФУНКЦІЇ ГІПОТАЛАМО-ГІПОФІЗАРНО-ГОНАДНОЇ СИСТЕМИ ПТАХІВ

(гістофізіологічний аналіз)

03.00.11 - цитологія, клітинна біологія, гістологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

ДЗЕРЖИНСЬКИЙ Микола Едуардович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри цитології, гістології та біології розвитку

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук

КВІТНИЦЬКА-РИЖОВА Тетяна Юріївна,

Інститут геронтології АМН України, завідувач лабораторії морфології і цитології

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

НОСЕНКО Надія Дмитрівна,

Інститут ендокринології та обміну речовин АМН України, завідувач лабораторії нейрогуморальної регуляції репродукції та адаптації

Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, м. Київ

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради:

кандидат біологічних наук, асистент О.В. Цимбалюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема вивчення механізмів регуляції функції розмноження протягом багатьох років привертає пильну увагу дослідників. Реалізація цієї функції у вищих хребетних відбувається завдяки координованій роботі репродуктивного комплексу, основу якого становить гіпоталамо-гіпофізарно-гонадна система.

Останнім часом значно розширилися уявлення про механізми нейроендокринної регуляції статевого дозрівання і функціонування гонад. Доведено, що в цих процесах беруть безпосередню участь гіпоталамо-гіпофізарна система, яка перебуває під контролем моноамінергічних систем головного мозку, і епіталамо-епіфізарна система, зокрема, епіфіз. епіфіз гонада самець гістофізіологія

На сьогодні вже визначені фундаментальні основи функціонування гіпоталамо-гіпофізарної системи, її регулюючий вплив на гонади, з'ясовані принципи зворотнього впливу гормонів периферійних залоз на центральний нейроендокринний апарат. Однак розуміння механізмів нейроендокринної інтеграції не може бути глибоким без дослідження ролі епіфіза.

За даними літератури, епіфіз виділяє певні гормони і гормоноподібні речовини і має досить широкий діапазон впливу на різні сторони життєдіяльності організму (Пішак, 2000; Pierpaoli et. al., 1996; Lincoln et.al., 1995; Морозов и др., 1996; Хабиб, 1996; Reiter, 1995). Але, незважаючи на значні зрушення у вивченні структури і функцій епіфіза, в літературі трапляються суперечливі та неоднозначні дані про ефекти дії пінеальної залози на статеву функцію тварин (Rasmussen, 1993; Maywood et al.,1990; Karp et.al., 1991; Арушанян, 1992; Bernard et al., 1999; Cassone et al., 1990). Неоднозначність результатів пояснюється різкими розходженнями у функціонуванні пінеальної залози різних видів тварин, у різні періоди онтогенезу, видовими варіаціями циклічних змін у них і т.і. До того ж слід додати, що більшість досліджень проведена на ссавцях. Порівняно обмежені дослідження, виконані на птахах. Оскільки фізіологія репродуктивного комплексу птахів істотно відрізняється від такої ж у ссавців, виявлені закономірності чи запропоновані гіпотези не завжди прийнятні для пояснення механізмів статевого дозрівання і функціонування гонад у птахів. Виходячи із цих позицій, існує необхідність ретельного дослідження становлення функціональної активності епіфіза птахів у зв'язку з фізіологічним станом органів репродукції, що дасть змогу простежити тісний функціональний прямий і зворотний взаємозв'язок між епіфізом і гонадами.

У даній роботі також приділяється увага вивченню епіфізарно-гонадних взаємодій при блокаді і стимуляції центральних моноамінергічних рецепторів.

Відомо, що моноамінергічні системи головного мозку відіграють провідну роль у регуляції секреції рілізинг-факторів гіпоталамуса в портальну систему аденогіпофіза, й, у такий спосіб, здатні стимулювати або пригнічувати активність гіпоталамо-гонадного комплексу ссавців (Угрюмов, 1999; Weesner et al., 1992; Qu et al., 1997; Mello et al., 1998). Слід відзначити, що систематичні дослідження на птахах у цьому напрямку нечисленні та не мають узагальнюючого характеру. У зв'язку з цим, вивчення даної проблеми є актуальним для розширення уявлень про механізми регуляції функції репродукції у птахів.

У даній роботі проведений комплексний морфофункціональний аналіз пінеалоцитів епіфіза, нонапептидергічних ядер гіпоталамуса, гонадотропоцитів аденогіпофіза, інтерстиціальних ендокриноцитів і канальцевого епітелію сім'яників досліджуваних тварин на тлі епіфізектомії, гонадектомії, ін'єкцій мелатоніну і тестостерону, а також при блокаді та стимуляції катехоламінергічних та серотонінергічних систем головного мозку.

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: “Дослідження первинних процесів цитофізіологічних ефектів пестицидів як шкідливих факторів довкілля”. Назва підрозділу: “Вивчення ролі моноамінергічних систем головного мозку в гіпоталамічному контролі стресорних реакцій у наднирниковій і щитовидній залозах та епіфізарної регуляції гонад в онтогенезі” (№ теми 01 БФ033-02, № держреєстрації 0102 U001161).

Мета і задачі дослідження. Виявити участь епіфіза та моноамінів в регуляції функції гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів. У зв'язку з цим поставлені наступні завдання:

Вивчити гістофізіологію епіфіза інтактних самців Gallus domesticus.

Проаналізувати реакцію нейроцитів гіпоталамуса, пінеалоцитів епіфіза, інтерстиціальних ендокриноцитів і канальцевого епітелію сім'яників птахів при стимуляції та блокаді ₁-, ₂-адренорецепторів головного мозку.

Вивчити характер впливу агоністів та антагоністів дофамінергічних та серотонінергичних систем головного мозку на функціональну активність епіфіза та гіпоталамо-гонадного комплексу птахів.

За допомогою епіфізектомії, гонадектомії, ін'єкцій мелатоніну і тестостерону дослідити функціональний зв'язок між гонадами та епіфізом.

З'ясувати ефективність дії мелатоніну на гонади в залежності від дози і часу його введення на протязі доби.

Об'єкт дослідження - нейроендокринна регуляція статевого дозрівання птахів.

Предмет дослідження - гістофізіологія епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу в нормі та під дією моноамінів головного мозку, екзогенного мелатоніну та тестостерону.

Методи дослідження: в роботі застосовано такі методи дослідження: гістологічні та морфометричні (для кількісної оцінки морфологічних параметрів епіфіза, гіпоталамуса, гіпофіза та гонад), радіоімунні (для визначення концентрації тестостерону в плазмі крові), хірургічні (епіфізектомія - для визначення ролі епіфіза в регуляції функціональної активності статевої залози і, навпаки, гонадектомія - для оцінки реакції епіфіза на відсутність статевого гормону) та статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено гістофізіологічне дослідження взаємозв'язків між епіфізом та гіпоталамо-гіпофізарно-гонадним комплексом птахів на тлі епіфізектомії, гонадектомії, ін'єкцій мелатоніну і тестостерону, а також при блокаді та стимуляції адренергічних, дофамінергічних і серотонінергічних систем головного мозку. В результаті виявлено низку нових фактів, які стосуються функціональної морфології епіфіза птахів та епіфізарно-гонадних взаємовідношень.

Виявлено прямий позитивний взаємозв'язок між епіфізом і гонадами у птахів. Активність пінеалоцитів епіфіза співпадає у часі з рівнем активності інтерстиціальних ендокриноцитів гонад та ступенем дифференціювання сперматогенного епітелію. Встановлений спад функціональної активності епіфіза після гонадектомії птахів. Вплив мелатоніну на репродуктивну систему залежить від дози та часу його введення.

Встановлений дозозалежний вплив тестостерону на досліджувані структури репродуктивного комплексу птахів.

Вперше виявлено, що б₁-адренергічна система головного мозку стимулює, тоді як б₂-адренергічна, дофамінергічна та серотонінергічна системи пригнічують функціональну активність усіх ланок епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження спрямовані на поглиблення і подальший розвиток теоретичних уявлень про центральні нейроендокринні механізми регуляції репродуктивної функції у птахів з урахуванням включення епіфіза в цей процес.

Результати дослідження поглиблюють сучасні уявлення про участь медіаторних систем головного мозку в регуляції репродуктивного комплексу, зокрема, статевого дозрівання птахів. Результати виконаної роботи будуть корисними при розробці найефективніших засобів стимуляції процесів розмноження та регуляції статевого дозрівання сільськогосподарських птахів.

Матеріали даної дисертації використовуються 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. Автором самостійно проаналізована спеціальна література по темі дисертації, проведена гістологічна та морфометрична обробка матеріалу, статистична обробка та аналіз отриманих даних і написання роботи. Планування експерименту, інтерпретація наукових положень і висновків проведено спільно з науковим керівником. Спільно з співробітниками наукової групи розроблена методика видалення епіфіза піддослідних птахів. Дисертантка проводила операції епіфізектомії та гонадектомії. У проведенні хронічного експерименту брали участь співробітники кафедри цитології, гістології та біології розвитку Київського національного університету ім. Тараса Шевченка

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на конференції професорсько-викладацького складу біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка (м. Київ, 2001), на 20-й конференції Європейського товариства порівняльних ендокринологів (м. Фаро, Португалія, 2000), на 33-ому щорічному з'їзді товариства по вивченню репродукції (м. Медісон, США, 2000).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 6 статей у наукових фахових часописах та збірниках наукових праць.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел та додатку. Робота викладена на 193 сторінках, включає 3 таблиці та 70 рисунків. Список літератури складає 350 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження

Відповідно до мети та завдань дослідження, експерименти виконані на 202 самцях Gallus domesticus кросу “Білорус-8” 2- та 3-місячного віку.

Робота поділяється на два основних напрямки.

Перший із цих напрямків присвячений вивченню впливу катехоламінергічних та серотонінергічних систем головного мозку на механізми функціональних зв'язків між епіфізом, гіпоталамусом та гонадами.

З птахів 2-місячного віку було сформовано 9 серій досліду.

Вивчення впливу моноамінів на функціональну активність епіфізарно-гіпоталамо-гонадного комплексу під час статевого дозрівання проводили шляхом фармакологічної стимуляції або блокади відповідних рецепторів, для цього в експерименті використані нейрофармакологічні препарати центральної дії, які дозволяли стимулювати або пригнічувати адренергічну, норадренергічну, дофамінергічну та серотонінергічну системи мозку: мезатон - активатор постсинаптичних ₁-адренорецепторів (100 мкг/100 г), празосин - блокатор ₁-адренорецепторів (25 мкг/100 г), клофелін - ₂-адреноміметик (5 мкг/100 г), йохімбін - блокатор постсинаптичних ₂-адренорецепторів (20 мкг/100 г), синтетичний попередник дофаміну L-ДОФА в складі препарату “Наком” (4 мг/100 г), галоперидол - центральний блокатор дофамінових D_1, 2_рецепторів (30 мкг/100 г), серотонін - індоламін, нейромедіатор ЦНС (30 мкг/100 г), перитол - блокатор серотонінових рецепторів (50 мкг/100 г).

Нейрофармакологічні препарати центральної дії розчиняли в 0,5 мл 0,9% розчину NaCl, та вводили тваринам перитонеально в терапевтичних дозах. Піддослідні птахи отримували ін'єкції протягом 10 діб, що передували настанню відповідного віку. Останні ін'єкції птахи отримували за 1 годину до декапітації.

Контрольну групу складали птахи, які одержували ін'єкції 0,5 мл ізотонічного (0,9%) розчину NaCl.

Другий напрямок роботи був присвячений вивченню значення епіфіза для статевої залози на тлі збагачення організму його гормоном - мелатоніном, а також після епіфізектомії і, навпаки, - дослідженню впливу різних доз тестостерона на епіфіз та після гонадектомії.

З птахів 3-місячного віку було сформовано 18 серій досліду.

Тварини були розділені таким чином, що першу половину із них склали особини, епіфізектомовані у 5-денному віці, а другу - неепіфізектомовані. З епіфізектомованих птахів були сформовані експериментальні групи, в яких піддослідні птахи протягом 10 діб, що передували забою, отримували мелатонін в таблетках в різних дозах (5, 10 та 100 мкг/100 г), причому одна половина із них одержувала препарат о 8-й годині, а друга - о 20-й годині.

Серед неепіфізектомованих птахів виділяли аналогічні групи з введенням мелатоніну в таких самих дозах та у відповідні пори доби. Крім того, до досліду входили групи, які одержували екзогенний тестостерон в дозах 1, 10 та 50 мкг на 100 г маси тіла, та птахи, гонадектомовані у 5-денному віці.

За контроль слугувала група птахів, які отримували таблетки з борошна, що не містили мелатоніну. Птахів контрольних та піддослідних груп утримували в умовах одного віварію на стандартному раціоні при 16-годинному освітленні.

Для морфологічних досліджень гіпоталамічні ділянки мозку, гіпофізи, епіфізи та сім'яники птахів обробляли за традиційними гістологічними методиками. Забарвлювали зрізи: гематоксиліном Бьомера та еозином (зрізи епіфіза та сім'яника); альциановим синім, реактивом Шиффа, оранжем G (зрізи гіпофіза); паральдегід фуксином та метиленовим синім (зрізи гіпоталамуса).

З метою оцінки функціонального стану нейроцитів паравентрикулярного, супраоптичного, супрахіазматичного та аркуатного ядер гіпоталамусу, фолітропоцитів та лютропоцитів гіпофізу, а також світлих пінеалоцитів епіфізу, вимірювали площі перерізу ядер відповідних клітин. Морфологічною ознакою посилення функціональної активності цих клітин вважали збільшення вимірюваного параметра, ознакою пригнічення функцій - його зменшення. На гістологічних препаратах оцінювали секреторні процеси в цитоплазмі цих клітин. Аналізували каріометричні криві розподілу площі перерізу ядер нейроцитів гіпоталамуса.

Функціональний стан сім'яників оцінювали на підставі даних вимірювання площі перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів та діаметру сім'яних канальців, даних радіоімунологічного визначення концентрації статевого гормону в периферійній крові та спостережень за диференціюванням сперматогенного епітелію у піддослідних птахів.

Статистичну обробку даних здійснювали методами варіаційної статистики за допомогою комп'ютерної програми STATISTICA-5.0 for Windows. Вірогідність різниці між контрольними і піддослідними групами оцінювали за t-критерієм Ст'юдента. Вірогідною вважали різницю між порівнюваними серіями досліду при Р<0,05.

Результати досліджень та їх обговорення

Результати проведених досліджень свідчать, що здійснений в експериментах вплив на катехоламінергічні та серотонінергічні системи головного мозку змінював активність епіфіза та гіпоталамо-гонадного комплексу птахів 2-місячного віку.

У особин, що одержували мезатон, виявляються морфологічні ознаки, які свідчать про підвищення секреторної активності пінеалоцитів епіфіза, нейроцитів паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса, інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яника та прискорення диференціювання сперматогенного епітелію (табл. 1). Збільшується концентрація тестостерону в плазмі крові. Слід підкреслити, що на всіх рівнях цієї системи реакція мала чітко виявлену односпрямованість. Жодних ознак антагонізму між епіфізом і сім'яником, або епіфізом та гіпоталамусом не відзначали.

Після введення піддослідним птахам ₁-адренолітика празосину площа ядер “світлих” пінеалоцитів зменшується, а в окремих частках з'являються “темні” пінеалоцити. У птахів цієї серії зменшується й площа ядер інтерстиціальних ендокриноцитів та діаметр сім'яних канальців (табл. 1), епітелій яких представлений лише сперматогоніями. Рівень статевого гормону в плазмі крові знижується відносно контролю. Як показав аналіз, нейроцити паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса нагромаджують у перинуклеарному просторі у значній кількості гранули секрету, що свідчить про зниження секреторної активності. Про це говорить також зменшення площі ядер нейроцитів.

На відміну від ₁-адренорецепторних систем при стимулюванні ₂-адренорецепторів клофеліном спостерігали гальмування епіфіза, гіпоталамуса та гонад, а при їхній блокаді ₂-адренолітиком йохімбіном - активацію всіх досліджуваних компонентів репродуктивного комплексу (табл. 1).

Результати цих серій досліду можна розглядати як наслідок стимулюючого впливу адреналіну та норадреналіну на гіпоталамо-гонадний комплекс, оскільки мезатон відомий як синтетичний аналог адреналіна, а йохімбін сприяє виведенню норадреналіна із пресинаптичних закінчень. Наведені міркування співпадають з даними інших авторів про стимуляцію гонадотропної функції гіпофіза адреналіном та норадреналіном (Адамская и др. 1984; Nicholas et al., 1987; Gitler et al., 1988; Дзержинський, 1996; Бузинська, 1997).

Таблиця 1

Морфофункціональні показники активності сім'яників, епіфіза, аркуатного та паравентрикулярного ядер гіпоталамуса в різних серіях досліду

Експериментальні групи	Діаметр сім'яних канальців, мкм	Площа перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яників, мкм2	Площа перерізу ядер пінеалоцитів, мкм2	Площа перерізу ядер нейроцитів АЯ гіпоталамуса, мкм2	Площа перерізу ядер нейроцитів ПВЯ гіпоталамуса, мкм2
Контроль	59,08±0,27	15,57±0,11	26,88±0,21	43,52±0,73	54,451,03
Мезатон	76,13±0,80*	15,92±0,20	28,19±0,23*	49,26±1,42*	58,13 0,79*
Празосин	56,10±0,44*	13,12+0,16*	23,79±0,25*	40,86±1,63*	51,33 1,42
Клофелін	54,97±0,27*	13,25±0,11*	21,72±0,21*	41,44±1,06	53,19 1,41
Йохімбін	64,12±0,65*	18,39±0,17*	28,66±0,27*	41,89±1,55	56,64 0,78*
Наком	56,40±0,34*	10,70±0,22*	22,18±0,25*	42,75±0,96	58,48 1,12
Галоперідол	56,98±0,40*	16,47±0,12*	28,42±0,27*	44,75±1,47	56,72 0,89*
Серотонін	52,17±0,33*	11,54±0,12*	25,28±0,23*	39,38±0,62*	57,22 0,83
Перітол	65,83±0,51*	17,25±0,15*	22,40±0,31*	45,65±1,07*	55,57 0,93

Примітка. *- відмінність від відповідних параметрів у контрольній групі вірогідна при Р<0,05.

В нашому досліді введення мезатону або йохімбіну підсилювало функцію нонапептидергічних нейроцитів паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса. Одержані результати співпадають з даними інших дослідників, за якими, адренергічні системи головного мозку залучаються до регуляції гонадотропної функції на рівні гіпоталамусу (Riggs et al., 1974; Pau et al., 1986; Al Homood et al., 1987; Negro-Vilar, 1985; Renaud, 1984; Серова и др., 1987).

Результати проведених досліджень свідчать, що в той самий час, коли відзначається прискорення диференціювання сперматогенного епітелію та активація інтерстиціальних ендокриноцитів, в серіях з стимуляцією ₁-адренорецепторів мезатоном та блокади ₂-адренорецепторів йохімбіном спостерігаємо і підвищення активності пінеалоцитів епіфіза. Таким чином, мова йде про синхронну роботу епіфіза, гіпоталамуса та сім'яника.

Із численних джерел літератури випливають дві основні думки про значення дофамінергічної системи головного мозку. Прихильники першої із них розглядають дофамінергічну систему як таку, що стимулює виділення гонадоліберину із гіпоталамуса (Rotsztejn et al., 1977; James et al., 1987), інші підтримують погляд про гальмівний вплив її на репродуктивний комплекс (Адамская и др., 1984; Fyxo et al., 1985; Lacau de Mengido et al., 1989). Цікавим також є уявлення, що інсерто-гіпоталамічна дофамінергічна система чинить на секрецію гонадоліберину, переважно, стимулюючу дію, тоді як тубероінфундибулярна дофамінергічна система справляє гальмівний вплив (Gunnet et al., 1986). Заслуговує також уваги точка зору, згідно якій, у малих концентраціях дофамін виступає як стимулятор виділення люліберину, а у високих - пригнічує його секрецію (Lobamo, 1986).

У проведених нами дослідах було встановлено, що попередник дофаміну L-ДОФА викликає пригнічення функціональної активності епіфіза та сім'яника. Разом з тим, нейроцити паравентрикулярного ядра гіпоталамуса птахів, які отримували L-ДОФА виглядають досить активними (табл. 1). Вірогідно L-ДОФА в організмі перетворюється не тільки в дофамін, але і в норадреналін (Bakke et al., 1978; Palkovits et al., 1987), який не пригнічує, як дофамін, а стимулює активність нейроцитів гіпоталамуса. Імовірно, що ці два ефекти можуть нівелювати один одного в організмі піддослідних птахів. І нарешті, не виключена можливість периферійного пригнічуючого впливу дофаміну безпосередньо на сім'яник, внаслідок чого, за принципом зворотних зв'язків активність гіпоталамічних ядер підсилюється. В той самий час в аркуатному ядрі спостерігається синхронне, синфазне з гонадами і епіфізом пригнічення функціональної активності нейроцитів, яке супроводжується переобтяженням цитоплазми секреторними гранулами і зменшенням площі клітинних ядер.

Натомість, блокада дофамінових рецепторів галоперидолом приводила до підвищення секреторної активності епіфіза, сім'яника та нейроцитів гіпофізотропної зони гіпоталамуса (табл. 1).

Що до гальмівного впливу серотонінергічної системи на гіпоталамо-гіпофізарний комплекс, то більшість дослідників підтримують це положення (Kordon et al., 1980; Schneider et al., 1970; Canpos et al., 1990; Saligaut et al., 1992; Mahon, 1996; Науменко и др., 1979; Дзержинський, 1996; Бузинська, 1997). Для нас же цікавим було виявити наявність зв'язків між активністю гіпоталамо-гонадного комплексу та епіфізом на тлі блокади або стимулювання серотонінергічних систем головного мозку.

Було з'ясовано, що під впливом екзогенного серотоніну у сім'янику та епіфізі виявляються морфометричні зміни, що свідчать про пригнічення їхньої функціональної активності.

Результати морфометрії нейроцитів паравентрикулярного ядра гіпоталамуса виявилися якоюсь мірою несподіваними. Кількісно переважали нейроцити 1 типу. Це активно секретуючі нейрони зі світлою цитоплазмою та великими ядрами, які за розмірами більші, ніж в контролі (табл. 1). Пояснити це можна тим, що серотонін може діяти на гонади безпосередньо, не захоплюючі в сферу свого впливу паравентрикулярне ядро гіпоталамуса. Але вже внаслідок зниження активності сім'яника, за принципом зворотних зв'язків, активність вироблення гормонів нейроцитами паравентрикулярного ядра збільшується.

Не виключено, що аркуатне ядро гіпоталамуса, на відміну від паравентрикулярного, підпадає під гальмівний вплив серотоніну. Саме через зниження секреторної активності нейронів аркуатного ядра відбувається спад секреторної і генеративної активності гонад. Про гальмівні процеси в аркуатному ядрі, під впливом серотоніну, свідчить наповнення цитоплазми гранулами секрету та зменшення розміру клітинних ядер.

Натомість, під впливом блокатору серотонінових рецепторів - перитолу, функціональна активність пінеалоцитів епіфіза, інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яника, нейроцитів паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса підвищується (табл. 1).

Зроблені висновки погоджуються з даними деяких авторів (Schneider et al., 1970; Rohnenklliv et al., 1988; Савченко та ін., 1987), що гальмівний вплив на репродуктивний комплекс чинить внутрішньогіпоталамічна серотонінергічна система. Зазначені автори спостерігали зниження лютропіна у крові після введення серотоніну у третій шлуночок мозку. Наполягають на важливому значенні медіобазального гіпоталамуса і зокрема аркуатного ядра в механізмах серотонінергічної регуляції гонадотропної функції гіпофіза (Halasz, 1969; Saavedra et al., 1974; Sar Stampf, 1975; Mc Machon et al., 1996). Отже, як за нашими даними, так і за дослідженнями інших авторів, є багато підстав вважати, що гальмівні ефекти серотоніну у механізмах регуляції репродуктивного комплексу реалізуються на рівні аркуатного ядра гіпоталамуса.

Результати введення мелатоніну 3-місячним птахам свідчать, що він може по-різному впливати на функціональну активність епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплекса залежно від дози та часу його введення.

При ранковому введенні мелатоніну в дозах 5 та 10 мкг в усіх досліджуваних структурах епіфізарно-гіпоталамо-гонадного комплексу піддослідних птахів спостерігаються морфологічні ознаки підвищення їхньої функціональної активності. Разом з тим, введення мелатоніну у великій дозі сприяло появі морфологічних ознак, що свідчать про пригнічення усіх ланок репродуктивної системи (табл. 2).

Вечірнє введення мелатоніну, незалежно від дози, негативно впливає на морфологічні показники активності епіфізарно-гіпоталамо-гонадного комплексу. При цьому слід відзначити, що із зростанням дози збільшується глибина структурних зрушень в досліджуваних залозах (табл. 2).

Про реципрокні взаємовідносини шишкоподібної залози та гонад свідчать факти, отримані у експерименті на птахах після епіфізектомії. Дослідженнями деяких авторів (Назарян и др., 1976, 1977, 1980; Назарян, 1978; Ladura et al, 1978) показано гальмування статевого дозрівання і пригнічення репродуктивної функції у птахів при епіфізектомії.

Отримані нами дані свідчать, що епіфізектомовані птахи за етапами диференціювання сперматогенного епітелію фактично не відрізняються від контрольних. Більшість з них мають в складі канальця первинні сперматоцити, але є й особини, у яких епітелій ще не почав диференціюватися і представлений лише сперматогоніями.

Пригніченими виявились інтерстиціальні ендокриноцити: цитоплазма цих клітин містить в собі значну кількість секреторних гранул, клітинні ядра стають малопрозорими, а площа їхнього перетину зменшується відносно контролю.

Спостереження за фолі- та лютропоцитами аденогіпофіза у епіфізектомованих птахів показали, що за морфологічними ознаками вони мало відрізняються від аналогічних клітин у контрольних птахів. Гіпоталамічні структури піддослідних птахів після епіфізектомії також не мають вірогідних морфологічних змін відносно контролю (табл. 3). Поясненням цього може бути те, що хірургічні операції з видалення епіфіза були виконані у 5-денному віці, тоді як аналіз досліджуваних структур здійснювали у птахів 3-місячного віку. На цей час більшою мірою вмикаються механізми заміщення, тобто ті органи, які в нормі виробляють мелатонін у меншій кількості, після втрати основного джерела гормону, розпочинають продукувати його у більшій кількості, тому ми не отримали даних про суттєве пригнічення функціональної активності репродуктивного комплексу після епіфізектомії.

Спостереження за морфологічною організацією сім'яників, гіпофізів та гіпоталамічних ділянок мозку у птахів, які одержували епіфізарний гормон мелатонін на тлі проведеної у них епіфізектомії показали, що їхня структура мало відрізняється від такої у неепіфізектомованих птахів (табл. 2, 3).

Таблиця 2

Морфофункціональні показники активності сім'яників, епіфізів та гіпофізів птахів 3-місячного віку в різних серіях досліду

Експериментальні групи	Діаметр сім'яних канальців, мкм	Площа перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яників, мкм2	Площа перерізу ядер пінеалоцитів, мкм2	Площа перерізу ядер фолітропоцитів гіпофіза, мкм2	Площа перерізу ядер лютропоцитів гіпофіза, мкм2
Контроль	64,96±1,30	16,67±0,16	32,27±5,58	25,16±0,24	23,56±0,25
Мелатонін, ранок
5 мкг	106,36±2,28	19,58±0,23	36,23±2,84	25,78±0,21	24,17±0,21
10 мкг	88,44±3,20	18,09±0,21	36,14±2,71	25,50±0,24	24,08±0,21
100 мкг	50,48±0,31	13,23±0,16	26,09±2,15	21,30±0,34	21,43±0,35
Мелатонін, вечір
5 мкг	70,60±1,18	16,75±0,13	27,06±2,10	21,97±0,26	20,97±0,26
10 мкг	57,24±0,27	13,87±0,12	26,53±2,09	22,72±0,22	21,36±0,25
100 мкг	85,73±2,39	17,99±0,20	25,43±1,96	22,10±0,27	21,00±0,28
Епіфізектомія	65,48±1,32	15,02±0,18		25,00±0,30	23,02±0,27
Епіфізектомія+мелатонін, ранок
5 мкг	81,93±1,60	18,50±0,25		25,08±0,28	24,48±0,28
10 мкг	91,38±3,76	18,68±0,24		25,58±0,19	24,30±0,23
100 мкг	76,14±2,04	15,33±0,21		22,24±0,24	21,20±0,20
Епіфізектомія+мелатонін, вечір
5мкг	57,74±0,41	12,85±0,21		21,96±0,28	21,50±0,30
10 мкг	51,51±0,21	12,70±0,15		21,69±0,30	20,80±0,33
100 мкг	90,82±3,42	18,10±0,29		22,36±0,31	21,03±0,39
Гонадектомія			25,05±1,77	23,31±0,26	22,09±0,22
Тестостерон
1 мкг	73,39±1,44	17,59±0,13	32,59±2,04	25,94±0,24	24,20±0,21
10 мкг	75,19±2,24	17,94±0,11	33,55±2,02	25,48±0,20	24,60±0,20
50 мкг	50,60±0,42	13,19±0,16	24,47±2,37	20,34±0,29	20,09±0,26

Примітка. *- відмінність від відповідних параметрів у контрольній групі вірогідна при Р<0,05.

Таблиця 3

Морфофункціональні показники активності гіпофізотропних зон гіпоталамуса птахів 3-місячного віку в різних серіях досліду

Експериментальні групи	Площа перерізу ядер нейроцитів ПВЯ гіпоталамуса, мкм2	Площа перерізу ядер нейроцитів СОЯ гіпоталамуса, мкм2	Площа перерізу ядер нейроцитів АЯ гіпоталамуса, мкм2	Площа перерізу ядер нейроцитів СХЯ гіпоталамуса, мкм2
Контроль	55,62±0,89	56,12±1,33	43,20±0,64	43,18±0,74
Мелатонін, ранок
5 мкг	51,82±1,48	57,46±1,45	44,80±0,81	45,12±1,06
10 мкг	55,86±1,15	58,24±1,41	45,52±0,80	45,78±1,01
100 мкг	52,30±0,87	53,98±1,36	39,28±0,79	39,82±0,91
Мелатонін, вечір
5 мкг	56,66±1,18	55,08±1,35	42,40±0,84	42,24±1,01
10 мкг	57,04±1,48	53,68±1,81	42,10±0,87	40,48±0,80
100 мкг	52,64±1,05	53,16±1,42	39,74±1,15	38,66±1,06
Епіфізекто-мія	54,50±0,89	56,60±1,33	42,26±0,60	43,92±0,80
Епіфізектомія+мелатонін, ранок
5 мкг	54,42±1,23	57,90±1,22	44,00±0,81	44,34±0,92
10 мкг	58,18±1,17	55,20±1,22	43,96±0,87	45,54±0,86
100 мкг	52,32±1,26	50,68±1,26	41,42±0,89	41,26±1,00
Епіфізектомія+мелатонін, вечір
5мкг	55,14±0,91	55,28±1,35	42,62±0,66	42,92±0,99
10 мкг	57,16±1,29	50,94±1,51	42,52±0,78	41,18±0,64
100 мкг	54,24±0,99	53,50±1,43	39,72±1,02	39,38±0,95
Гонадекто-мія	53,98±1,24	59,52±1,47	44,86±0,89	42,86±0,87
Тестостерон
1 мкг	57,60±0,92	59,88±1,57	44,64±0,77	44,78±0,72
10 мкг	60,42±0,96	60,28±1,55	46,10±0,68	43,42±0,61
50 мкг	53,80±0,97	55,00±1,45	39,06±0,85	40,94±0,72

Примітка. *- відмінність від відповідних параметрів у контрольній групі вірогідна при Р<0,05.

Односпрямованість реакцій у гонадах та епіфізі виявлена також у серіях досліду з гонадектомією, що свідчить про наявність прямого зв'язку між цими органами. У гонадектомованих тварин 3-місячного віку спостерігали помітне пригнічення функціональної активності епіфіза, яке виявилося у зміні морфометричних показників, а також у структурній організації залози. Виявлено перевагу “темних” клітин із зморшкуватими ядрами над “світлими”. Є збільшеною кількість ліпофусцинових гранул у стромі та паренхімі епіфіза, що відбиває гістопатологічні зміни, оскільки погіршує транспорт між пінеалоцитами та кровоносними судинами, що зрештою приводить до порушення метаболізму у клітині. Зменшуються і морфологічні показники активності гонадотропоцитів аденогіпофіза. Про це свідчать виміри площі перерізу клітинних ядер фолі- та лютропоцитів. В паренхімі залози з'являються клітини кастрації, але не в великій кількості, тому середні морфометричні показники площі ядер нейросекреторних клітин менші ніж у контролі. Середньостатистичні дані та розподіл на каріометричних кривих дає підставу констатувати, що гонадектомія веде до активації аркуатного та супраоптичного ядер гіпоталамуса.

Певні труднощі при поясненні функціональних взаємин між гонадами та епіфізом створює односпрямованість реакцій цих залоз, як відомо, регуляція залежних один від одного органів будується за принципом зворотних негативних зв'язків. Можна припустити, що епіфіз, не здійснюючи спрямованого регуляторного впливу, справляє відповідне ендокринне забезпечення життєво важливих біоритмів, необхідних для нормального функціонування репродуктивного комплексу. Епіфізарний вплив на мозкові структури може відбуватися як прямо, так і опосередковано, через зміну роботи нейроендокринних центрів гіпоталамуса та ендокринних залоз.

В серіях з введенням тестостерону встановлено, що ін'єкції його у невеликій кількості позитивно впливають на морфологічні показники функціональної активності епіфіза, гіпофіза, нейроцитів ПВЯ, СОЯ, АЯ, СХЯ та гонад. Натомість, введення великої дози тестостерону (50 мкг на 100 г маси тіла) різко зменшувало активність усіх компонентів репродуктивного комплексу піддослідних птахів (табл. 2, 3).

На основі отриманого фактичного матеріалу можна констатувати, що епіфіз птахів є необхідною ланкою в загальному ланцюгу нейрогуморальних факторів, які забезпечують нормальне статеве дозрівання та функціонування репродуктивної системи, підсистеми якої можуть функціонувати паралельно, реалізуючи в організмі ефекти однакової значущості та справляючи взаємні впливи одного рангу.

ВИСНОВКИ

Вивчені взаємозв'язки між ланками епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів в нормі та на тлі епіфізектомії, гонадектомії, ін'єкцій мелатоніну, тестостерону, а також при блокаді та стимуляції моноамінергічних систем головного мозку.

Встановлено прямий позитивний зв'язок між епіфізом та гонадами птахів. Активність пінеалоцитів епіфіза співпадає у часі з рівнем активності інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яника та рівнем диференціювання сперматогенного епітелію. При цьому виявлено спад функціональної активності пінеальної залози після гонадектомії.

3. Ранкове введення мелатоніну в дозах 5 та 10 мкг веде до підвищення функціональної активності репродуктивного комплексу. Разом з тим, введення мелатоніну у високій дозі сприяє появі морфологічних ознак, що свідчать про зниження активності епіфіза, гіпоталамуса та гонад птахів.

4. Вечірнє введення мелатоніну пригнічує функціональну активність досліджуваних структур. При цьому, із зростанням дози гормону збільшується глибина структурних зрушень, які вказують на порушення функції епіфіза та сім'яника.

5. Введення тестостерону у невеликих дозах 3-місячним особинам стимулює функціональну активність епіфіза, гіпоталамуса, гіпофіза та гонад. Великі дози цього гормону пригнічують функцію кожної із ланок епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів.

6. Стимуляція адренергічної системи ₁-адреноміметиком мезатоном підвищує функціональну активність епіфіза та гіпоталамо-гонадного комплекса 2-місячних птахів, в той час, як блокада ₁-адренолітиком празосином гальмує досліджувани залози.

7. Стимуляція ₂-адренорецепторних систем головного мозку клофеліном пригнічує секреторну активність пінеалоцитів епіфіза, нейроцитів паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса, інтерстиціальних ендокриноцитів сім'яника. Навпаки, блокування ₂-адренергічних систем головного мозку йохімбіном сприяє підвищенню активності досліджуваних компонентів репродуктивного комплексу птахів.

8. Попередник дофаміну L-ДОФА викликає пригнічення функціональної активності епіфізарно-гіпоталамо-гонадного комплексу, в той час, як, блокада дофамінових рецепторів галоперідолом приводить до підвищення секреторної активності епіфіза, сім'яника та нейроцитів гіпофізотропної зони гіпоталамуса.

9. Серотонін гальмує секреторну активність пінеалоцитів епіфіза, нейроцитів аркуатного ядра, інтерстиціальних ендокриноцитів та інтенсивність диференціювання сперматогенного епітелію. Внаслідок блокади серотонінових рецепторів перитолом функціональна активність досліджуваних компонентів репродуктивного комплексу підвищується.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. 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. Дисертантка приймала участь в проведенні експерименту, гістологічній обробці матеріалу та обговоренні результатів.

2. Дзержинський М.Е., Барчук Р.О., Варенюк І.М., Пустовалов А.С., Бузинська Н.О. Епіфізарно-гіпоталамо-гонадні взаємодії в ході статевого дозрівання самців Gallus domesticus та Coturnix coturnix japonica // Вісник Київського університету (Біологія). - 2001. - Вип. 33. - С.64-66. Дисертантка, спільно с Варенюком І.М. поставила експеримент, проводила хірургічні операції на птахах, робила гістологічну та статистичну обробку матеріалу, підібрала літературні джерела та написала статтю.

3. Дзержинський М.Е., Барчук Р.О., Бузинська Н.О., Варенюк І.М. Епіфізарно-гонадні взаємодії у птахів при блокаді та стимуляції центральних моноамінергічних рецепторів // Вісник Київського університету (Біологія). -2001. - Вип. 34. - С.74-78. Дисертантка поставила експеримент, обробила отримані дані, підібрала літературні джерела та написала статтю.

4. Дзержинський М.Е., Барчук Р.О., Бузинська Н.О., Варенюк І.М., Пустовалов А.С. Зміна гістофізіології гонад у епіфізектомованих та інтактних птахів, викликана ранковим та вечірнім введенням мелатонину // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології. - 2001. - Вип. 7 (39) -С.90-99. Дисертантка поставила експеримент, провела операції по епіфізектомії та гонадектомії, обробила отримані дані, підібрала літературні джерела та написала статтю.

5. Пустовалов А.С., Дзержинський М.Е., Барчук Р.О., Мацюх О.С., Дзюбенко Н.В., Фролкіна І.О. Залежність викликаних мелатоніном змін морфологічних показників активності гонад від імунізації, серотоніну та епіфізектомії // Вісник Киівського університету (Біологія). - 2002. - Вип. 37. - С.152-155. Дисертантка проводила операції по видаленню епіфіза, приймала участь в забої тварин та взятті органів, а також в обговоренні отриманих результатів.

6. Пустовалов А.С., Дзержинський М.Е., Барчук Р.О., Мацюх О.С., Дзюбенко Н.В., Фролкіна І.О. Вплив імунізації, введення мелатоніну та епіфізектомії на гіпоталамо-гонадну систему птахів // Вісник Київського університету (Біологія). - 2002. - Вип. 38. - С.66-68. Дисертантка проводила операції по видаленню епіфіза, приймала участь в забої тварин та взятті органів, а також в обговоренні отриманих результатів.

7. Dzerzhinsky M.E., Varenyuk I.M., Barchuk P.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 Abstrakt.- Faro (Portugal).-2000.-P.102. Дисертантка приймала участь в проведенні експерименту, забої тварин, взятті органів, гістологічній обробці отриманого матеріалу та обговоренні результатів.

АНОТАЦІЇ

БАРЧУК Р.О. Участь епіфіза та моноамінів у регуляції функції гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи птахів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.11- цитологія, клітинна біологія, гістологія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.

Вивчались функціональні зв'язки між епіфізом та гонадами на тлі блокади або стимуляції адренергічних, дофамінергічних та серотонінергічних систем головного мозку, ін'єкцій тестостерону та мелатоніну, а також при епіфізектомії та гонадектомії під час статевого дозрівання самців Gallus domesticus.

Показано стимулюючий вплив ₁-адренергічної системи головного мозку на всі ланки епіфізарно-гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу. Негативний вплив на репродуктивну систему та епіфіз чинять центральні ₂-адренергічні, дофамінергічні та серотонінергічні системи головного мозку.

Встановлено прямий позитивний зв'язок між епіфізом та гонадами птахів. Показано спад функціональної активності пінеальної залози після гонадектомії.

Введення мелатоніну та тестостерону по-різному впливає на функціональну активність епіфіза та гіпоталамо-гіпофізарно-гонадного комплексу птахів, залежно від дози та часу введення.

Ключові слова: птахи, епіфіз, гіпоталамус, гіпофіз, гонади, моноаміни, мелатонін.

БАРЧУК Р.А. Участие эпифиза и моноаминов в регуляции функции гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы птиц. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.11 - цитология, клеточная биология, гистология. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2003.

Изучались функциональные связи между звеньями эпифизарно- гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы самцов Gallus domesticus в норме и на фоне эпифизэктомии, гонадэктомии, инъекций мелатонина и тестостерона, а также при блокаде и стимуляции адренэргических, дофаминэргических и серотонинэргических систем головного мозга.

Проведен комплексный морфофункциональный анализ пинеалоцитов эпифиза, нонапептидергических ядер гипоталамуса, гонадотропоцитов аденогипофиза, интерстициальных эндокриноцитов и канальцевого эпителия семенников исследуемых животных.

Использованы следующие методы исследования: гистологические и морфометрические (для колличественной оценки морфологических параметров эпифиза, гипоталамуса, гипофиза и гонад), радиоиммунологические (для определения концентрации тестостерона в плазме крови), хирургические (эпифизэктомия - для определения роли эпифиза в регуляции функциональной активности половой железы и гонадэктомия - для оценки реакции эпифиза на отсутствие полового гормона).

Результаты проведенных исследований показывают стимулирующее влияние -адренэргической системы головного мозга на все звенья эпифизарно-гипоталамо-гонадного комплекса. Негативное влияние на репродуктивную систему и эпифиз оказывают центральные ₂-адренэргические, дофаминэргические и серотонинэргические системы головного мозга.

Установлена прямая позитивная связь между эпифизом и гонадами птиц. Показан спад функциональной активности эпифиза после гонадэктомии, что обусловлено изменениями морфометрических показателей и структурной организации железы. Негативное влияние эпифизэктомии на параметры функциональной активности семенников проявляется не столь выражено, что обусловлено включением замещающих реакций.

Показано, что мелатонин может по-разному влиять на функциональную активность гипоталамо-гипофизарно-гонадного комплекса птиц, в зависимости от дозы и времени его введения, при этом незначительные утренние дозы мелатонина позитивно влияют на морфо-функциональные показатели исследуемых структур, тогда как высокие дозы и вечернее введение мелатонина способствует появлению морфологических признаков, которые свидетельствуют о снижении их активности.

Введение тестостерона в небольших дозах стимулирует функциональную активность эпифиза, гипоталамуса, гипофиза и гонад, в то время как большие дозы этого гормона угнетают функцию каждого из компонентов эпифизарно-гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы.

Ключевые слова: птицы, эпифиз, гипоталамус, гипофиз, гонады, моноамины, мелатонин.

BARCHUK R.O. Role of pineal gland and monoamines in regulation of function of bird's hypothalamo-hypophysial-gonadal system. - Manuscript.

Thesis for scientific degree of biological science candidate for speciality 03.00.11 - cytology, cellular biology, histology. - Kiev Taras Shevchenko National University. Kiev, 2003.

Functional relation between epiphysis and testicle were investigated at a blockade or stimulation of adrenergical, dophaminergical and serotoninergical systems of cerebrum, under testosterone and melatonin injections, and at epiphysis or gonad ectonomy during pubescence of male Gallus domesticus.

A stimulating effect of -adrenergical cerebrum system on all links of epiphysis-hypothalamо-gonadal complex has been shown. Central ₂-adrenergical, dophaminergical and serotoninergical systems of cerebrum have a negative influence on reproductive system and epiphysis.

Direct positive relation between epiphysis and gonads of birds has been found out. Falling-off of pineal gland functional activity caused by gonad ectonomy has been shown here. Injection of melatonin and testosterone influences in different ways on functional activity of epiphysis and hypothalamo-hypophysial-gonadal complex of birds, depending upon dose and time of the injection.

Key words: birds, pineal gland, hypothalamus, hypophysis, gonads, monoamines, melatonin.

Размещено на Allbest.ru