Вплив імунізації, введення мелатоніну, серотоніну та епіфізектомії на гіпоталамо-гонадну систему птахів

Размещено на http://allbest.ru

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 612.43; 591.147; 611.018.591.8

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ВПЛИВ ІМУНІЗАЦІЇ, ВВЕДЕННЯ МЕЛАТОНІНУ, СЕРОТОНІНУ ТА ЕПІФІЗЕКТОМІЇ НА ГІПОТАЛАМО-ГОНАДНУ СИСТЕМУ ПТАХІВ

(гістофізіологічний аналіз)

03.00.11.- цитологія, клітинна біологія, гістологія

ПУСТОВАЛОВ АндрІй сергІйович

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, старший науковий співробітник КВІТНИЦЬКА-РИЖОВА Тетяна Юріївна, Інститут геронтології АМН України, завідувач лабораторії морфології і цитології

кандидат біологічних наук, старший. науковий. Співробітник БОНДАРЕНКО Людмила Олександрівна,

Харківський державний медичний університет ім. В.Я. Данилевського МОЗ України, лабораторія хроноендокринології

Провідна установа: Національний аграрний університет КМ України, м.Київ, кафедра гістології, цитології та ембріології

Захист дисертації відбудеться “25” лютого 2004 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 26.001.38 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, Спецрада Д 26.001.38,

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

Автореферат розісланий “23” січня 2004р.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради: О.В. Цимбалюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Репродуктивна функція - відтворення собі подібних - є однією з ключових функцій, що забезпечують виживання виду. Регуляція функції статевої системи відрізняється надзвичайною складністю. Вона здійснюється внаслідок поєднання ряду тонких, пов'язаних між собою, залежних один від одного процесів. Провідну роль у регуляції репродуктивної функції вищих хребетних тварин відіграє комплекс гіпоталамус-гіпофіз-гонади. Проте чільне місце у процесах регуляції статевої системи посідають інші складові імунонейроендокринної надсистеми, які здатні змінювати активність гіпоталамо-гонадної вісі. Особливу увагу привертають епіфіз, який є джерелом великої кількості гормонів та гормоноподібних речовин, безпосередньо пов'язаних з регуляцією репродуктивної функції (Larsen et al., 1979; Теппермен, Теппермен, 1989; Pierpaoli, Regelson, 1996), та імунна система, клітини якої здатні також синтезувати цілий ряд гормонів та гормоноподібних речовин (Акмаев, 1997).

Серед інших гуморальних чинників, які можуть впливати на функціональний стан гіпоталамо-гонадної вісі, важливе місце відводять моноамінам і, зокрема, індоламінам: серотоніну та мелатоніну (Дзержинський, 1996; Dawson et al., 2001). Ці біологічно-активні речовини, значні кількості яких синтезуються у епіфізі, здатні впливати як на репродуктивну, так і на імунну функцію (Теппермен, Теппермен, 1989; Абрамов, 1991; Moore, Siopes, 2000) і можуть виконувати роль посередників у процесах узгодження функціональної активності різних систем організму.

Вплив на статеву систему з боку інших систем організму є особливо важливим у період статевого дозрівання - процесу набуття репродуктивною системою функціональної зрілості. Незважаючи на значну кількість досліджень, присвячених статевому дозріванню, загальновизнаної теорії цього процесу поки що не створено. Без сумніву, подібна теорія має враховувати і міжсистемні взаємозв'язки, і визначати роль індоламінів у цьому процесі.

Однак даних про роль індоламінів та імунної системи у процесі статевого дозрівання мало, і більшість їх отримана на ссавцях. Досліджень на птахах значно менше. Водночас птахи мають цілий ряд відмінностей в організації нейроімуноендокринної системи (Болотников, Конопатов, 1993; Селезнев, 1996; Skwarlo-Sonta, Markowska, 1999), що не дозволяє механічно переносити на них дані, отримані в дослідах з представниками іншого класу хребетних. З іншого боку, порівняння результатів досліджень, проведених на ссавцях і птахах, може наблизити до більш точного розуміння фундаментальних закономірностей організації нейроімунноендокринної надсистеми загалом та зокрема регуляції статевого дозрівання. Все це обумовлює необхідність проведення подальших досліджень.

Коли йдеться про регуляцію будь-якої функції організму, часто постає питання взаємозв'язку різних нейромедіаторів, гормонів, факторів імунної системи. Як правило, одна і та ж функція регулюється кількома чинниками, які в організмі діють одночасно. При цьому жоден з них, як правило, не змінюється самостійно, одночасно з ним можуть змінюватися й інші фактори. При дослідженні інтимних механізмів дії того чи іншого гормона часто виявляється, що його дія на досліджувану функцію не безпосередня, а опосередкована цілим каскадом гормонів та нейромедіаторів. З іншого боку, один і той самий гормон чи нейромедіатор може активувати (чи гальмувати) функції, що самі тим чи іншим чином впливають одна на одну (наприклад, імунна та репродуктивна функції).

В цьому випадку інтенсивність впливу гормона чи нейромедіатора на досліджувані системи виявляється залежною від загального гормонального (нейромедіаторного) стану організму, іншими словами, від активності інших нейромедіаторних (гормонпродукуючих) систем організму. Для розв'язання питань, пов'язаних з подібними взаємодіями, корисним виявляється порівняння ефектів окремих нейромедіаторів та гормонів з ефектами комплексного введення кількох гормонів (нейромедіаторів), їх агоністів та антагоністів.

У зв'язку з цим, існує необхідність проведення комплексного дослідження функціонального стану репродуктивної системи при дії індоламінів, епіфізектомії, імунізації та поєднанні цих чинників під час статевого дозрівання птахів. При цьому мають обов'язково фіксуватися зміни не тільки у репродуктивній, але і в імунній системі, в епіфізі.

Зв'язок із науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі цитології, гістології та біології розвитку в межах 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: “Роль моноамінергічних систем головного мозку в гіпоталамічному контролі стресорних реакцій у наднирниковій і щитовидній залозах та епіфізарної регуляції гонад в онтогенезі (№ теми 01БФ033-02, № держреєстрації 0102 U 001161).

Мета і задачі дослідження. Метою цього дослідження було з'ясувати вплив серотоніну, мелатоніну, імунізації та епіфіза на гістофізіологію репродуктивної системи під час статевого дозрівання самців курей (Gallus domesticus).

Для цього були поставлені такі задачі:

1. Проаналізувати наслідки поєднання дії екзогенного мелатоніну з одночасним введенням серотоніну, імунізацією та епіфізектомією на гістофізіологію репродуктивної системи птахів; наслідки впливу комбінованої дії мелатоніну, серотоніну та імунізації на епіфіз птахів.

2. Проаналізувати наслідки поєднання імунізації з введенням серотоніну, мелатоніну та з епіфізектомією на гістофізіологію репродуктивної системи та антитілоутворення у птахів; наслідки дії імунізації на епіфіз птахів.

3. Порівняти результати поодинокої та комбінованої дії екзогенного мелатоніну та імунізації на гіпоталамо-гонадний комплекс птахів.

4. Визначити характер впливу епіфіза на окремі елементи гіпоталамо-гонадної системи птахів.

5. Визначити вплив комбінованого введення мелатоніну та серотоніну на вагу гонад та відношення ваги гонад до ваги тіла.

6. Проаналізувати зв'язок синтетичної активності преоптичного, аркуатного та паравентрикулярного ядер гіпоталамуса та функціональної активності гонад піддослідних птахів.

Об'єкт дослідження - нейроендокринна регуляція статевого дозрівання птахів.

Предмет дослідження - гістофізіологічна характеристика репродуктивної системи та епіфіза при дії імунізації, екзогенного серотоніну, мелатоніну та після епіфізектомії у статевонедозрілих птахів п'ятитижневого віку.

Методи дослідження: в роботі застосовано такі методи дослідження: гістологічні та морфометричні (для кількісної оцінки морфологічних параметрів гонад та нейроцитів ядер гіпоталамуса і лактотропних клітин гіпофіза), імуногістохімічні (для виявлення пролактинвмісних клітин гіпофіза), імунологічні (для визначення титру антитіл).

Наукова новизна одержаних результатів. Показано стимулюючий вплив імунізації на репродуктивну систему статевонедозрілих птахів.

Показано наслідки комбінованої дії мелатоніну, серотоніну, імунізації, епіфізектомії на репродуктивну систему та антитілоутворення.

Показано наслідки комбінованої дії мелатоніну, серотоніну, імунізації на епіфіз. При цьому встановлено, що екзогенний мелатонін та імунізація здатні підсилювати гальмівний вплив серотоніну та епіфізектомії на репродуктивну систему, дія мелатоніну на фоні імунізації викликає менш значні зміни, ніж вплив мелатоніну чи імунізації окремо.

Показано, що імунізація здатна гальмувати денну синтетичну активність епіфіза як самостійно, так і в поєднанні з хронічним введенням мелатоніну, але не з хронічними ін'єкціями серотоніну, а мелатонін зменшує цей параметр тільки в комбінації з імунізацією чи екзогенним серотоніном. Показано, що мелатонін стимулює антитілоутворення як на тлі епіфізектомії, так і при введенні серотоніну.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведеного дослідження мають, по-перше, теоретичне значення, оскільки поглиблюють уявлення про взаємодію гормонів епіфіза та імунної системи у регуляції репродуктивної системи.

По-друге, отримані дані можуть бути використані при розробці більш ефективних, багатофакторних схем регуляції процесів розвитку тварин у сільськогосподарській практиці за допомогою фармакологічних препаратів, зокрема регуляції статевого дозрівання птахів. Результати дослідження можуть бути використані у порівняльних дослідженнях ролі імунної системи та епіфіза в різних класах хребетних тварин.

Зміна результатів введення мелатоніну та серотоніну під дією імунізації має бути врахована при плануванні майбутніх експериментів у галузі нейроімуноендокринології, тобто, робота має і методичне значення. Матеріали даної дисертації впроваджені в спецкурси “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 проведено підбір і аналіз наукової літератури з теми дисертації, проведена гістологічна та морфометрична обробка матеріалу, статистична обробка й аналіз отриманих даних, а також - написання роботи. Автор брав участь у розробці методики епіфізектомії птахів, використаній у даній роботі. Планування експерименту, інтерпретація наукових положень та висновків зроблені спільно з науковим керівником, завідувачем кафедри цитології, гістології та біології розвитку д.б.н. М.Е. Дзержинським. У проведенні хронічного експерименту брали участь співробітники кафедри цитології, гістології та біології розвитку.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації доповідались на конференції професорсько-викладацького складу біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка (19 вересня 2002 року); на конференції “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі та патології” у інституті фізіології Київського національного університету імені Тараса Шевченка (19-20 вересня 2002 року); на конференції професорсько-викладацького складу НаУКМА “Дні науки НаУКМА”(секція Біологія) (27-31 січня 2003 року).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 4 роботи: 3 статті у наукових журналах та збірниках наукових праць (3 - у виданнях, рекомендованих ВАК України) і 1 тези доповідей наукової конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, переліку умовних скорочень, 4 розділів (з яких 1 розділ присвячений огляду літератури, 1 - викладу матеріалів та методів досліджень і 2 - опису результатів досліджень та їх обговоренню), висновків та списку літератури. Робота викладена на 159 сторінках; вона ілюстрована 3 таблицями і 40 рисунками. Список літератури включає 259 джерел, серед яких 31 - з України та країн СНД і 228 - з інших зарубіжних країн.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження: Дослідження проводили на 103 самцях Gallus domesticus (порода HyLine) п'ятитижневого віку. Птахів утримували в умовах одного віварію, на стандартному раціоні. Птахи кожної експериментальної групи знаходились в окремій клітці. До кожної експериментальної групи входило 8-10 птахів.

Дослідження проводили в період травень-червень. Птахів утримували за умов довгого світлового дня при штучному освітленні. Світловий режим становив 16 годин - світло (з 4⁰⁰ до 20⁰⁰), 8 годин - темрява. Температура повітря у віварії в період проведення досліджень складала 22-24 ^оС. На початку проведення досліджень (у 3-тижневому віці) жива маса птахів становила в середньому 150-170 грамів. Наприкінці досліджень (у віці 5 тижнів) - 350-450 грамів.

Було сформовано 12 експериментальних груп по 8-10 птахів у кожній групі. Птахам контрольної серії, які складали 1 групу, кожного дня протягом двох тижнів, що передували взяттю матеріалу, о 18⁰⁰ вводили парентерально фізіологічний розчин у дозі 50 мкг/100 г ваги тіла. Птахів 2, 4, 6, 8, 10 та 12 груп за 7 днів до забою імунізували шляхом введення в/в 0,5 мл 10% суспензії еритроцитів людини.

Птахи інших груп у цей же час отримали в/в ін'єкцію 0,5 мл фізіологічного розчину. Птахи 3, 4, 7, 8, 11 та 12 груп раз на добу протягом двох тижнів, що передували взяттю матеріалу, отримували мелатонін перорально у дозі 50 мкг/100 г ваги тіла о 18⁰⁰. Птахи 5, 6, 7 та 8 груп раз на добу протягом двох тижнів, що передували взяттю матеріалу, отримували серотонін парентерально у дозі 50 мкг/100 г ваги тіла о 18⁰⁰. Птахи 9, 10, 11 та 12 груп були епіфізектомовані у семиденному віці. У віці п'яти тижнів (тобто після 14 днів введення препаратів) птахів декапітували в середині світлової фази доби.

Гіпоталамічну ділянку головного мозку, епіфіз, гіпофіз та сім'яники фіксували в рідині Буена та заливали у парафін за загальноприйнятою методикою. За допомогою мікротома виготовляли зрізи товщиною 5 мкм. Зрізи епіфіза та сім'яників фарбували гематоксиліном Бьомера та еозином. З гіпоталамічної ділянки головного мозку виготовляли серійні зрізи, які забарвлювали за Гоморі-Габу.

Площина зрізів була паралельна фронтальній площині головного мозку. Зрізи гіпофіза забарвлювали імуногістохімічно (авідин-біотин-пероксидазним методом) для виявлення пролактину в клітинах гіпофіза. Для цієї методики були використані антитіла до пролактину Gallus domesticus, отримані у лабораторії фізіології хребетних тварин біологічного факультету Варшавського університету.

В епіфізах піддослідних птахів за допомогою напівавтоматичного цитоаналізатора “Інтеграл-2МТ” визначали площу перерізу ядер пінеалоцитів. Також за допомогою напівавтоматичного цитоаналізатора “Інтеграл-2МТ” вимірювали площу перерізу ядер нейросекреторних клітин преоптичного, паравентрикулярного та аркуатного ядер гіпоталамуса. В гіпофізі також за допомогою напівавтоматичного цитоаналізатора “Інтеграл-2МТ” визначали площу перерізу ядер клітин, в цитоплазмі яких імуногістохімічно було виявлявлено пролактин, тобто лактотропних клітин гіпофіза (Ramesh et al., 1996). У сім'яниках піддослідних тварин за допомогою окуляр-мікрометра вимірювали діаметр сім'яних канальців та за допомогою напівавтоматичного цитоаналізатора “Інтеграл-2МТ” - площу перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів (клітин Лейдіга).

Плазму крові піддослідних птахів було використано для визначення титру антитіл проти еритроцитів людини методом прямої гемаглютинації (Зигль, 1979).

Статистичну обробку результатів дослідження проводили методами варіаційної статистики за допомогою комп'ютерної програми STATISTICA-5.0 for Windows. Вірогідність різниці між значеннями даного параметра у контрольній та дослідних групах оцінювали за t-критерієм Cтьюдента. Вірогідною вважали різницю між порівнюваними показниками при P<0,05. Підраховували також коефіцієнти кореляції між вимірюваними параметрами.

Результати досліджень та їх обговорення: Серед досліджених 11 параметрів виділяються три групи параметрів, в середині яких параметри більш - менш тісно корелюють один з одним. До першої групи параметрів відносяться наступні: площа перерізу ядер лактотропних клітин гіпофіза, площа перерізу ядер нейросекреторних клітин аркуатного ядра гіпоталамуса, площа перерізу ядер нейросекреторних клітин преоптичного ядра гіпоталамуса, площа перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів (клітин Лейдіга) та діаметр сім'яних канальців.

Параметри першої групи є найбільш показовими відносно стану репродуктивної системи і відповідають активності гіпоталамо-гонадного комплексу та системи синтезу пролактину. До другої групи параметрів відносяться площа перерізу ядер нейросекреторних клітин паравентрикулярного ядра гіпоталамуса, площа перерізу ядер пінеалоцитів, а також титр антитіл та вага тіла.

Параметри другої групи менш тісно пов'язані між собою і, можливо, відповідають епіфізарній тиреоїд-залежній системі, що, імовірно, здійснює свій вплив безпосередньо на гонади.

До параметрів третьої групи відносяться вага гонад та відношення вага гонад/вага тіла, які майже не зазнають достовірних змін.

ЛТ - площа перерізу ядер лактотропних клітин гіпофіза;

АЯ - площа перерізу ядер нейросекреторних клітин аркуатного ядра;

ПОЯ - площа перерізу ядер нейросекреторних клітин преоптичного ядра;

КЛ - площа перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів (клітин Лейдіга);

СК - діаметр сім'яних канальців;

ВГ - вага гонад; Г/Т - відношення ваги гонад до ваги тіла;

ВТ - вага тіла;

ПВЯ - площа перерізу ядер нейросекреторних клітин паравентрикулярного ядра;

ПЦ - площа перерізу ядер пінеалоцитів;

АТ - титр антитіл проти еритроцитів людини.

Напівжирним шрифтом та сірою заливкою виділені коефіцієнти кореляції менші за -0,50 та більші ніж 0,50.

На сьомий день після імунізації спостерігалась активація лише центральних ланок репродуктивного комплексу (лактотропні клітини гіпофіза, преоптичне та аркуатне ядро), проте на периферії достовірні зміни не фіксувались. Хронічне введення мелатоніну піддослідним птахам викликало більш помітну активацію репродуктивного комплексу, ніж імунізація, прискорювало статеве дозрівання птахів. При цьому зміни спостерігались не тільки на рівні гіпофіза й гіпоталамуса, а й на рівні гонад (діаметр сім'яних канальців, ядра інтерстиціальних ендокриноцитів).

Подібність змін у репродуктивній системі після імунізації та введення мелатоніну, синтез якого посилюється після імунізації (Markowska et al., 2000), дозволяє сформулювати припущення про мелатонін-опосередкований шлях гонадостимулюючої дії імунізації.

При поєднанні введення мелатоніну та імунізації сумаційного стимулюючого ефекту не спостерігається, навпаки, у репродуктивній системі спостерігаються ознаки гальмування функціональної активності як на рівні гіпоталамуса (аркуатне ядро), так і на рівні гонад.

Якщо вважати, що ефекти імунізації опосередковуються мелатоніном, то можливе пояснення несподіваного гальмівного впливу полягає в дозозалежному характері відповіді репродуктивної системи на введення мелатоніну. При цьому припускається, що активуючий вплив на репродуктивну систему має певний діапазон концентрацій мелатоніну, в той час, як високі та низькі дози цього гормону гальмують репродуктивну функцію мелатоніну (Дзержинський та ін., 2001).

Введення серотоніну незначно пригнічує репродуктивну систему п'ятитижневих птахів. Ці зміни відчутні у аркуатному ядрі та на рівні інтерстиціальних ендокриноцитів.

Поєднання ж введення серотоніну з імунізацією призводить до більш помітного гальмування репродуктивної функції, що виявляється у зменшенні ядер нейроцитів преоптичного та аркуатного ядер гіпоталамуса, збільшенні розмірів ядер лактотропних клітин гіпофіза, зменшенні діаметрів сім'яних канальців та площі перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів (клітин Лейдіга).

Тому природнім є висновок, що поєднання хронічного введення серотоніну та імунізації відміняє ефекти імунізації, а прояви хронічного введення серотоніну, навпаки, підсилює.

Аналогічні зміни спостерігаємо і після комбінованого введення мелатоніну та серотоніну. Знов-таки спільного з наслідками введення одного мелатоніну практично нічого немає, а прояви гальмування репродуктивної системи, властиві групі, якій вводили серотонін, посилені. Так зменшені розміри мають ядра нейросекреторних клітин преоптичного й аркуатного ядер гіпоталамуса, інтерстиціальних ендокриноцитів. Ядра ж лактотропних клітин гіпофіза навпаки збільшені. Знов слід відзначити, що імунізація і мелатонін викликають подібні зміни у репродуктивній системі, хоча зараз їх вплив має гальмівний характер.

Подібність у дії мелатоніну та імунізації знаходить підтвердження і при розгляді групи птахів, що були імунізовані, отримували мелатонін та серотонін. Зараз поєднання введення двох досліджуваних речовин на тлі імунізації послаблює гальмівні ефекти мелатоніну та імунізації при поєднанні з введенням мелатоніну.

Загалом зміни у цій групі за напрямком не відрізняються від зафіксованих у попередніх групах, однак у деяких випадках (лактотропні клітини, діаметр сім'яних канальців) зміни стають недостовірними, в інших - абсолютні значення, зафіксовані в цій групі, менше відрізняються від контрольних, ніж отримані у попередніх групах. Це розміри ядер нейроцитів преоптичного і, особливо, аркуатного ядер гіпоталамуса, інтерстиціальних ендокриноцитів. Як ми пам'ятаємо, поєднання самих лише імунізації та введення мелатоніну також не давало сумаційного ефекту і призводило до змін менших, ніж виникали внаслідок дії кожного чинника окремо.

Гальмування репродуктивної функції спричиняло і видалення епіфіза. Розміри ядер нейроцитів преоптичного та аркуатного ядер достовірно менші за контрольні значення. Також зменшені і ядра інтерстиціальних ендокриноцитів. Однак інші параметри не зазнають достовірних змін, і, в цілому, стан репродуктивної системи в групі епіфізектомованих птахів можна оцінити як стан помірного гальмування. Поєднання епіфізектомії з імунізацією піддослідних птахів також веде до помірного гальмування репродуктивної системи. Це проявляється у зменшенні ядер клітин преоптичного й аркуатного ядер гіпоталамуса, інтерстиціальних ендокриноцитів. Гальмування репродуктивної системи посилюється після імунізації епіфізектомованих птахів. В цьому випадку достовірно зменшується діаметр сім'яних канальців і збільшуються ядра лактотропних клітин гіпофіза. Хоча у аркуатному ядрі вірогідність зафіксованих змін не доведено, абсолютні значення і в цьому випадку менші за контрольні значення. репродуктивний мелатонін імунний птах

Подібні зміни фіксуємо і після введення мелатоніну епіфізектомованим птахам . Репродуктивна система знов реагує на імунізацію та мелатонін однотипно, щоправда, у цьому випадку про повну стереотипність відповіді казати не можна. Особливо це проявляється при поєднанні епіфізектомії, імунізації та введення мелатоніну.

Виходячи з попередніх спостережень (групи 1-8), слід було б очікувати відсутності сумаційного впливу і в цьому випадку (і це ми справді бачимо в деяких параметрах, наприклад, "площа перерізу ядер інтерстиціальних ендокриноцитів"), проте в параметрі "діаметр сім'яних канальців" ми стикаємось з проявом сумації дії цих двох впливів.

Отже мелатонін та імунізація справляють на репродуктивну систему п'ятитижневих птахів подібний вплив, який є активуючим, чи гальмівним, в залежності від наявності чи відсутності епіфіза та введення серотоніну піддослідним птахам. При цьому поєднання мелатоніну з імунізацією призводить загалом до менших змін у репродуктивній системі, ніж використання досліджуваних впливів поодинці.

Серед другої групи параметрів найбільш тісний взаємозв'язок демонструє пара параметрів: "площа перерізу ядер пінеалоцитів" та "площа перерізу ядер нейросекреторних клітин паравентрикулярного ядра гіпоталамуса". При цьому, як здається, епіфіз здійснює гальмівний вплив на синтетичну активність нейросекреторних клітин паравентрикулярного ядра гіпоталамуса. Принаймні, найбільші розміри ядер нейроцитів паравентрикулярного ядра спостерігаються саме у групах епіфізектомованих тварин.

Але виникає питання: чому при цьому розміри ядер пінеалоцитів зменшуються після імунізації і не зазнають змін після введення мелатоніну? Порівнюючи зміни у сім'яниках із змінами у епіфізі, бачимо, що мають місце як одночасне збільшення морфологічних показників активності цих двох органів (вплив імунізації), так і їх одночасне зменшення (імунізація на тлі введення мелатоніну). Звернемо увагу на те, що у попередніх дослідах (Дзержинський та ін., 2001) при вечірньому введенні малих доз мелатоніну також спостерігались протилежно спрямовані зміни у епіфізі та сім'яниках.

Можливо, пояснення цього феномена полягає у особливостях циклічної секреції мелатоніну в епіфізі.

Стимулюючий вплив імунізації на епіфіз був показаний на птахах, які були забиті опівночі (Markowska et al., 2000), в той час, як ми робили забій у середині світлової фази доби (див. вище). Отже зменшення розмірів ядер пінеалоцитів удень, можливо, відбиває реакцію епіфіза на стимуляцію синтезу мелатоніну епіфізом уночі. При введенні мелатоніну в епіфізі в період безпосередньо після введення (тобто вночі), навпаки, слід очікувати скоріш гальмівного ефекту за принципом негативного зворотного зв'язку, а вдень - відповідно або проявів ефекту слабкої стимуляції, або й зовсім відсутність достовірних змін, що й відповідає отриманим нами даним.

Зазначимо, що при імунізації на тлі введення мелатоніну помітно переважає саме гальмівний ефект імунізації, хоча абсолютні значення вимірюваного параметра й виявляються в четвертій групі дещо вищими, ніж у другій групі. Навпаки, на фоні введення серотоніну гальмівний ефект на епіфіз здійснює саме мелатонін, так як імунізація на тлі введення серотоніну не викликає гальмівного ефекту. Тобто серотонін робить епіфіз нечутливим до дії імунізації і, навпаки, робить пінеалоцити чутливими до дії мелатоніну.

Загалом за даними кореляційного аналізу вимірювані параметри функціональної активності епіфіза та паравентрикулярного ядра виявляються більше зв'язаними з активністю саме гонад, а не інших ядер гіпоталамуса чи лактотропних клітин гіпофіза. Складається враження, що паравентрикулярне ядро здійснює вплив безпосередньо на периферію репродуктивної системи, оминаючи, чи частково оминаючи її центральні ланки. Можна припустити, що цей вплив опосередковується тиреоїдною системою, до регуляції якої причетне паравентрикулярне ядро гіпоталамуса (Угрюмов, 1989).

Титр антитіл у птахів на сьомий день після імунізації складав 1,30,1. Ця цифра майже не відрізняється від літературних даних (Moore, Siopes, 2000; Markowska et al., 2000). Водночас після введення мелатоніну достовірно збільшувався титр антитіл. Ці результати узгоджуються з даними інших дослідників, які показали збільшення титру антитіл у птахів при введенні мелатоніну (Moore, Siopes, 2000).

Водночас титр антитіл після імунізації в епіфізектомованих птахів був достовірно вищим, ніж у контролі (2,00,3). Збільшення титру антитіл після епіфізектомії може викликати подив, оскільки мелатонін, гормон епіфіза, викликає збільшення титру антитіл як сам по собі, так і на тлі введення серотоніну, що можна вважати свідченням активації гуморальної імунної відповіді. Чому ж зниження вмісту мелатоніну теж спричинює аналогічні зміни?

Імовірно, причиною цього є те, що епіфіз не є єдиним джерелом мелатоніну. Серед екстрапінеальних джерел цього гормону поряд із Гардеровою залозою, ретіною та кишечником постає і кістковий мозок (Conti et al., 2000). Як здається, посилення синтезу мелатоніну на локальному рівні у відповідь на видалення епіфіза і призвело до прояву ефекта екзогенного мелатоніна на цьому, локальному, обмеженому клітинами імунної системи, рівні. Зазначимо, що й в інших дослідженнях відмічається неоднозначність ефектів епіфізектомії на імунну систему (Skwarlo-Sonta, 1996; Nowak J.Z., Zawilska, 1998).

Такий параметр, як вага тіла, достовірно змінювався в нашому експерименті лише в трьох групах. Імунізація викликає збільшення цього показника. Водночас після епіфізектомії імунізація викликає зменшення ваги тіла, яке не відміняє і введення екзогенного мелатоніна.

Параметри третьої групи параметрів (вага гонад та відношення вага гонад/вага тіла) виявляються менш зв'язаними з параметрами першої групи, ніж це можна було б очікувати з даних літератури. Можливо, це є наслідком того, що досліджувані птахи є нестатевозрілими, а, отже, статеві продукти не впливають на вагу гонад. Достовірне збільшення цих параметрів зафіксоване лише один раз після комбінованого хронічного введення мелатоніну та серотоніну.

У підсумку досить імовірним здається, що обидві досліджувані речовини (серотонін та мелатонін), рівно як і імунізація (вплив якої, як ми вважаємо, опосередковує саме мелатонін), мають спільні регуляторні схеми впливу на стан репродуктивної системи, ключову роль в яких відіграє вихідний стан репродуктивної системи, в залежності від якого і визначається напрямок змін самої репродуктивної системи під дією досліджених, а можливо, й інших чинників.

ВИСНОВКИ

У дисертації, відповідно до поставленої мети, вирішено актуальне наукове завдання, що стосується впливу серотоніну, мелатоніну, імунізації та епіфіза на гістофізіологію репродуктивної системи під час статевого дозрівання самців курей (Gallus domesticus), та зроблено наступні висновки:

Мелатонін підсилює гальмівний вплив серотоніну та епіфізектомії на репродуктивну систему. При одночасному введенні із серотоніном чи імунізацією мелатонін зменшує синтетичну активність епіфіза.

Імунізація активує репродуктивну систему птахів та підсилює гальмівний вплив серотоніну та епіфізектомії на репродуктивну систему. Імунізація зменшує синтетичну активність епіфіза, збільшує вагу тіла піддослідних птахів та зменшує цей параметр після епіфізектомії. Епіфізектомія при цьому збільшує титр антитіл.

Дія мелатоніну на фоні імунізації викликає менш значні зміни у гіпоталамо-гонадному комплексі ніж вплив мелатоніну чи імунізації окремо.

Епіфіз здійснює активуючий вплив на гонади птахів і гальмує нейросекреторну активність клітин паравентрикулярного ядра гіпоталамуса.

Хронічне комбіноване введення серотоніну та мелатоніну збільшує вагу гонад та відношення ваги гонад до ваги тіла,

Синтетична активність нейроцитів преоптичного та аркуатного, але не паравентрикулярного ядер гіпоталамуса прямо пропорційна, а синтетична активність лактотропних клітин гіпофіза обернено пропорційна функціональній активності гонад піддослідних птахів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. 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 Київського університету імені Тараса Шевченка. Серія : Біологія.- Вип. 36-37; Київ.- 2002.-с. 152 - 155.

2. Пустовалов А.С., Дзержинський М.Е., Мацюх О.С., Дзюбенко Н.В., Фролкіна І.О. Вплив імунізації, введення мелатоніну та пінеалектомії на показники функціональної активності системи епіфіз-гіпоталамус-гонади // Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології. Тези доп. Всеукр. наук. конф., присвяченій 160-річчу кафедри фізіології людини і тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Київ, 3-4 жовтня 2002 року- Київ.- 2002.-с. 95.

3. Пустовалов А.С., Дзержинський М.Е., Мацюх О.С., Дзюбенко Н.В., Фролкіна І.О. Вплив імунізації та індоламінів епіфіза на функціональну активність нейроцитів аркуатного ядра гіпоталамуса // Науковий вісник Національного аграрного університету. - Вип. 58; Київ.- 2002.- С. 21 - 25.

4. 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 імені Тараса Шевченка. Серія : Біологія.- Вип. 38; Київ.- 2002.- С. 66 - 68.

АНОТАЦІЯ

ПУСТОВАЛОВ А.С. Вплив імунізації, введення мелатоніну, серотоніну та епіфізектомії на гіпоталамо-гонадну систему 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.

У дослідженні на п'ятитижневих самцях Gallus domesticus показано, що імунізація, як і екзогенний мелатонін активують репродуктивну систему. Разом з тим гальмування репродуктивної системи, викликане введенням серотоніну або епіфізектомією, екзогенний мелатонін та імунізація посилюють. Дія мелатоніна на тлі імунізації є менш значною, ніж дія імунізації чи мелатоніну поодинці. Припускається можливість опосередкованості дії імунізації мелатоніном. Продемонстровано, що активуючий вплив денної синтетичної продукції епіфіза на гонади може опосередковувати гіпоталамо-тиреоїдний комплекс, завдяки пригніченню синтетичної активності нейроцитів паравентрикулярного ядра гіпоталамуса. Денна синтетична активність епіфіза може бути зменшена завдяки імунізації, або комбінованого введення мелатоніну та серотоніну. Також показано, що екзогенний мелатонін, як і епіфізектомія, здатні збільшувати титр антитіл у піддослідних птахів. Вага тіла піддослідних птахів збільшувалась після імунізації та зменшувалась після імунізації епіфізектомованих птахів, навіть після введення мелатоніну. Вага гонад та відношення вага гонад/вага тіла майже не зазнавали достовірних змін. Збільшення цих показників показано тільки після введення мелатоніну та серотоніну у відсутності імунізації.

Ключові слова: птахи, імунізація, серотонін, мелатонін, епіфіз, епіфізектомія, сім'яники, гіпоталамус.

АННОТАЦИЯ

ПУСТОВАЛОВ А.С. Влияние иммунизации, введения мелатонина, серотонина и эпифизэктомии на гипоталамо-гонадную систему 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.

В исследовании на пятинедельных самцах Gallus domesticus показано, что иммунизация, равно как и экзогенный мелатонин, способны активировать гипоталамо-гонадную систему. Вместе с тем, экзогенный мелатонин и иммунизация усиливают подавление репродуктивной системы, вызванное введением серотонина и епифизэктомией. Действие мелатонина на фоне иммунизации вызывает менее значительные изменения, чем действие иммунизации или мелатонина поодиночке. Делается вывод, о возможности опосредования влияния иммунизации на репродуктивную систему мелатонином.

Подтверждаются данные об активирующем влиянии на активность гонад нейросекреторных клеток преоптического и аркуатного, но не паравентрикулярного ядра гипоталамуса, и об угнетающем влиянии лактотропных клеток гипофиза. При этом показано, что активирующее влияние продуктов дневной синтетической продукции епифиза на гонады птиц может быть опосредовано гипоталамо-тиреоидным комплексом, посредством угнетения синтетической активности нейросекреторных клеток паравентрикулярного ядра гипоталамуса. При этом иммунизация способна уменьшать дневную синтетическую активность эпифиза, в отличие от мелатонина, который уменьшает дневную синтетическую активность эпифиза только при одновременном введении с серотонином или на фоне иммунизации. Также показано, что как введение экзогенного мелатонина, так и эпифизэктомия способны увеличивать титр антител у подопытных птиц. В последнем случае активация иммунной системы вызвана, возможно, компенсаторным увеличением продукции мелатонина клетками костного мозга. Иммунизация, в отсутствие экзогенного мелатонина, вела к увеличению веса подопытных птиц, однако после эпифизэктомии вызывала противоположные изменения, сохранявшиеся даже после введения мелатонина. Вес гонад и отношение вес гонад/вес тела в нашем исследовании проявляли незначительные изменения, что, возможно, связано с неполовозрелостью подопытных животных, вследствие чего на вес гонад не влияет вес половых продуктов. Увеличение веса гонад показано только после комбинированного введения мелатонина и серотонина, причем иммунизация отменяла этот эффект.

Ключевые слова: птицы, иммунизация, серотонин, мелатонин, эпифиз, эпифизэктомия, семенники, гипоталамус.

ANNOTATION

PUSTOVALOV A. S. Influences of immunisation, melatonin and serotonin treatment and pinealectomy on hypothalamic-gonadal system in bird.- Manuscript.

Dissertation for candidate degree in biology by speciality 14.03.09.- histology, cytology, embryology. Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2003.

It was shown, that both immunisation and exogenous melatonin caused to activate hypothalamic-gonadal system of five-week male Gallus domesticus. At the same time both immunisation and exogenous melatonin to increase suppression of reproductive system caused by exogenous serotonin or pinealectomy. Combined immunisation and melatonin treatment caused less significant changes, than immunisation or exogenous melatonin alone. It is possible that immunisation influenced on reproductive system indirectly by melatonin. It was shown that day pineal synthetic production caused to activate gonads by hypothalamus-thyroid axis by way of oppression of synthetic activity of paraventricular nucleus neurocytes. Immunisation or combined melatonin and serotonin treatment could decrease day pineal synthetic production. It was shown that both exogenous melatonin and pinealectomy caused to increase antibody titre in birds. Birds body weight increased after immunization and decreased after immunization of pinealectomised birds in spite of melatonin treatment. Gonad weight and ratio gonad weight/body weight showed generally insignificant changes. The increase of these indexes was shown only after combined melatonin and serotonin treatment in immunization absence.

Keywords: birds, immunisation, serotonin, melatonin, pineal gland, pinealectomy, testis, hypothalamus.

Размещено на Allbest.ru