Изменения уровня кортикостерона и активностей ферментов метаболизма либерина тиреотропного гормона у крыс при холодовом плавательном стрессе
Аннотация
Введение. Холод, являясь одним из самых сильных стрессовых воздействий, активирует симпатоадреналовую систему, увеличивая высвобождение гипофизом тиреотропного гормона, уровень которого регулируется его гипоталамическим рилизинг-фактором (TRH). Глюкокортикоиды влияют на содержание в мозге TRH, уровень которого в гипоталамусе изменяется после кратковременного воздействия холода, а затем возвращается к исходным значениям, указывая на активацию в клетках коры надпочечников транскрипции нейрогормонов, участвующих в регуляции тиреотропной оси. При этом возможны и изменения активности ферментов его метаболизма. Цель исследования – изучение влияния холодового плавательного стресса у крыс на активности пироглутамилпептидазы I (КФ 3.4.19.3., ПГП-1), пироглутамилпептидазы II (КФ 3.4.19.6., ПГП-2), пролилэндопептидазы (КФ 3.4.21.26., ПЭП) и дипептидилпептидазы IV (КФ 3.4.14.5., ДПП-4) в мозге, а также уровень кортикостерона в плазме крови.
Методика. Эксперимент выполнен на 42 самцах крыс линии Вистар массой 180-220 г. Плавательный стресс моделировали опусканием животных в воду с температурой 5°± 1°С или 20° ± 1°С на 15 мин однократно или многократно (до 3 дней по 1 разу в день). В гомогенате мозга крыс флуориметрически определяли активность ПЭП, ДПП-4, ПГП-1и ПГП-2. Для определения кортикостерона в плазме крови использовали унифицированный флуоресцентный метод. Статистическую обработку проводили в программе Statistica 10.0. Нормальность распределения проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка с последующей оценкой равенства дисперсий по критерию Левена. При отсутствии нормального распределения в экспериментальных группах, либо при несоблюдении межгруппового равенства дисперсий дальнейшую обработку проводили с помощью метода непараметрической статистики Манна–Уитни.
Результаты. При холодовом воздействии наблюдали параллельные изменения уровня кортикостерона в плазме крови и активности метаболизирующих TRH пептидаз в гомогенате мозге. После однократного плавания в воде наблюдается существенное повышение концентрации кортикостерона в плазме крови и увеличение активностей ферментов гидролиза тиролиберина – ПЭП, ДПП-4 и ПГП-1 и ПГП-2 в гомогенате лобной коры мозга крыс. Плавание крыс на второй и третий день приводит к постепенному падению уровня этих показателей, указывая на возможную адаптацию животных к плавательному стрессу.
Заключение. Наблюдаемые при холодовом стрессе изменения активности пептидаз, субстратами которых кроме TRH являются аргинин вазопрессин, окситоцин, нейротензин и вещество P, играют определенную роль в социальных взаимодействиях, эмоциях и стрессоустойчивости. Возможно также использование ингибиторов этих ферментов и особенно ПЭП для устранения поведенческих и когнитивных нарушений, вызванных стрессовыми ситуациями.
Скачивания
Литература
2. Nordström C G, Peltola O. Determination of 11-hydroxycorticosteroids in plasma. Scand J Rheumatol.1974; 3(3), 143-144. https://doi.org/10.3109/03009747409097140
3. Ranabir S., Reetu K. Stress and hormones. Indian Journal of Endocrinology and Metabolism. 2011; 15 (1); 18-22. https:// doi.org/10.4103/2230-8210.77573
4. Гусакова Е.А., Городецкая И.В. Значение глюкокортикоидов в организации стресс-реакции организма. Вестник ВГМУ. 2020; 19 (1); 24-35. https://doi.org/10.22263/2312-4156.2020.1.24
5. Rauhala P., Männistö P T.,∙Tuominen R K. Effect of chronic morphine treatment on thyrotropin and prolactin levels and acute hormone responses in the rat. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 1988; 246 (2) 649-654. https://doi.org/10.1111/J.1600-0773.1996.TB00193.X
6. Idänpään-Heikkilä J.J., Rauhala P., Tuominen R.K.,Tuomainen P, Zolotov N., Männistö P.T. Morphine withdrawal alters anterior pituitary hormone secretion, brain endopeptidase activity and brain monoamine metabolism in the rat. Pharmacol Toxicol 1996; 78(3):129-135. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1996.tb00193.x.
7. Fröhlich E.; Wahl. The forgotten effects of thyrotropin-releasing hormone: metabolic functions and medical applications. Frontiers in Neuroendocrinology, 2018; 52(1), 19-23. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2018.06.006
8. Rage F, Lazaro J B, Benyassi A, Arancibia S, Tapia-Arancibia L. Rapid changes in somatostatin and TRH mRNA in whole rat hypothalamus in response to acute cold exposure. J Neuroendocrinol. 1994; 6(1):19-23. https://doi.org/10.1111/j.1365-2826.1994.tb00550.x
9. Кубасов Р.В. Гормональные изменения в ответ на экстремальные факторы внешней среды. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014; 69(9-10).102-109. https://doi.org/10.15690/vramn.v69i9-10.1138
10. Sánchez E, Uribe R M, Corkidi G, Zoeller R T, Cisneros M, Zacarias M, Morales-Chapa C, Charli J L, Joseph-Bravo P. Differential responses of thyrotropin-releasing hormone (TRH) neurons to cold exposure or suckling indicate functional heterogeneity of the TRH system in the paraventricular nucleus of the rat hypothalamus. Neuroendocrinology. 2001; 74(6):407-22. https://doi.org/10.1159/000054707
11. Bellemère G., Vaudry, H., Morain P; Jégou S. Effect of Prolyl Endopeptidase Inhibition on Arginine-Vasopressin and Thyrotrophin-Releasing Hormone Catabolism in the Rat Brain Journal of Neuroendocrinology.2005; 17(5) 306-313(8). https://doi.org/ 10.1111/j.1365-2826. 2005.01308.x
12. Joseph-Bravo P, Uribe R M, Vargas M A, Pérez-Martínez L, Zoeller T, Charli J L. Multifactorial modulation of TRH metabolism. Cell Mol Neurobiol. 1998; 2: 231-47: https://doi.org/10.1023/a:1022521020840
13. Khlebnikova N.N.; Krupina N.A. I. N. Orlova I.N. Bogdanova N.G., Zolotov N.N., Kryzhanovskii G.N. Effect of a Prolyl Endopeptidase Inhibitor Benzyloxycarbonyl-Alanyl-Proline on the Development of Experimental Depressive Syndrome in Rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine., 2009; 147(3), 291–295. https://doi.org/10.1007/s10517-009-0494-2
14. Yakovleva A.A., Micheeva I.G., Zolotov N.N., Kolyasnikova K.N., Sokolov O.Y., Kost N.V. Dipeptidylpeptidase 4 (DPP4, CD26) activity in the blood serum of term and preterm neonates with cerebral ischemia Neuropeptide., 2015; 52, 113-117. https://doi.org/10.1016/j.npep.2015.05.001
15. Bellemère G., Vaudry, H., Morain P; Jégou S. Effect of Prolyl Endopeptidase Inhibition on Arginine-Vasopressin and Thyrotrophin-Releasing Hormone Catabolism in the Rat Brain Journal of Neuroendocrinology.2005; 17(5) 306-313(8). https://doi.org/ 10.1111/j.1365-2826. 2005.01308.x
16. Salers P., Ouafik L., Giraud P., Maltese J., Dutour A., Oliver C. Ontogeny of prolyl endopeptidase, pyroglutamyl peptidase I, TRH, and its metabolites in rat pancreas. Am. J. Physiol. 1992; 262. 845-850. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1992.262.6.E845
17. Toide K., Okamiya K., Iwamoto Y., Kato T. Effect of a Novel Prolyl Endopeptidase Inhibitor, JTP-4819, on Prolyl Endopeptidase Activity and Substance P and Arginine-Vasopressin-Like Immunoreactivity in the Brains of Aged Rats. J. Neurochem.1995; 65. 234-240 https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.1995.65010234.x
18. Castillo-Campos A , Gutiérrez-Mata A., Charli J.L., Joseph-Bravo P. Chronic stress inhibits hypothalamus-pituitary-thyroid axis and brown adipose tissue responses to acute cold exposure in male rats. J Endocrinol Invest. 2021; 44(4). 713-723. https://doi.org/ 10.1007/s40618-020-01328-z.
19. Parra-Montes de Oca M.A., Sotelo-Rivera I., Gutiérrez-Mata A., Charli J.L., Joseph-Bravo P. Sex Dimorphic Responses of the Hypothalamus-Pituitary-Thyroid Axis to Energy Demands and Stress. Front Endocrinol (Lausanne). 2021; 12. https://doi.org/10.1007/s40618-020-01328-z
20. Yu Li S., Zhang Z., Yang L., Lian X., Xie Y., Li S., Xin S., Cao P., Lu J. The MERS-CoV receptor DPP4 as a candidate binding target of the SARS-CoV-2 spike. iScience.,2020; 23(6), 222-231. https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101160
