Характеристика значения епiфiзу i секретуючих ним бiологiчно активних речовин в циркадних коливаннях систем органiзму

За допомогою  різноманітних зв’язків супрахіазматичні ядра можуть здійснювати керування часовою організацією гомеостатичних систем, синхронізуючи їх циркадіальні ритми. Растральні волокна, дифузно закінчуються в медіальній преоптичній частині гіпоталамуса, дозволяють супрахіазматичним ядрам безпосередньо контролювати циркадіальні ритми температурної регуляції. Участь зв’язків супрахіазматичних ядер у контролі ритмічності цих функцій підверджується в дослідах з хірургічною ізоляцією або полукруглими розрізами навколо цих ядер: після таких розрізів ритмічність приведених вище функцій зникає [54].

Нещодавними роботами, на відміну від раніше отриманих  даних, показано відсутність прямих еферентів супрахіазматичних ядер до серединного підвищення гіпоталамуса, його туберального ядра. Це може вказувати  на багатонейронність шляху циркадної регуляції нейроендокринної системи зі сторони ведучого осцилятора. Багатонейронний шлях може переключатися за допомогою нейронів, розташованих навколо супрахіазматичного ядра, яке має прямий зв’язок із серединним підвищенням [82]. Руйнування ділянок, розташованих каудальніше від супрахіазматичних ядер, приводить до зникнення ритму кортикостерона в плазмі крові синхронно зі зникненням ритму активності пінеальної сиротонін-N-ацетилтрансферази і естрального цикла у самок щурів [83].

Селективне  пошкодження дорзомедіальних ядер гіпоталамуса, через які проходять  вентральні шляхи супрахіазматичних  ядер до латерального гіпоталамусу –  центру харчової потрібності, викликає зникнення циркадіального контролю харчової потрібності без порушення ритмічності температурної регуляції, питного споживання і локомоторної активності. може здійснюватися супрахіазматичними ядрами [78].

 

 

2.4 Ефекти  мелатоніну в нейросекреторних  ядрах гіпоталамусу

 

На даний  час дослідження місця і ролі нейроендокринних структур у центральних механізмах циркадіанних ритмів є одним з актуальних питань сучасної хронофізіології [84]. Зміни тривалості основного часозадавача – фотоперіоду, як строковий чинник, дисинхронізують ритми соматичних і вісцеральних функцій, а також координацію і модуляцію механізмів адаптації організму до впливу різних чинників [85].

У нейроендокринну  відповідь при стресових реакціях залучені, насамперед, паравентрикулярні  ядра гіпоталамуса, як вегетативний центр  координації функцій і складаються  з низки нейронних популяцій – суб'ядер, які різняться структурно-функціональними особливостями і характером нервових зв'язків з різними відділами нервової і нейроендокринної систем [86, 87].

При вивчені  стресових реакцій і дії стрес-лімітованих  чинників (зокрема мелатоніну) постає важливим дослідження вказаних субпопуляцій нейронів ПВЯ гіпоталамуса, що синтезують стрес-релізинг гормони, які ініціюють стресорні реакції організму [88]. Одним з основних пептидів, що проявляють ефект у регуляції секреції АКТГ, є вазопресин (ВП). ВП-імунореактивна мітка виявлена, здебільшого, у латеральному великоклітинному суб'ядрі (лвПВЯ) [89]. Викликає зацікавленність з'ясування впливу світлового стресора на стан вказаних суб'ядер паравентрикулярних ядер (ПВЯ) гіпоталамуса. При цьогму важливо вивчити зміни експресії гена надранньої відповіді c-fos у структурі, а також проаналізувати можливі підвищення адаптації нейросекреторних клітин до пошкоджувальної дії стресового чинника [88].

Аналізуючи  добову експресію гена ранньої функціональної активності c-fos у латеральних великоклітинних суб'ядрах паравентрикулярного ядра гіпоталамуса, відмічено її вірогідне зростання в денні години. В особин, які перебували в умовах світлового стресу, денний показник індексу вмісту c-fos на 33,0% нижчий, а в нічний – наближався до контрольних величин [58, 88].

Ін’єкції мелатоніну (0,5 мг/кг маси) стресованих світлом  тварин виявлися о 14:00 год перевищенням індексу вмісту білка c-fos у суб'ядрах лвПВЯ майже вдвічі порівняно з даними експерименту на стресованих тваринах без введення гормону, а також нормалізацією циркадної динаміки експресії досліджуваного гена [58, 86, 88].

При застосуванні тетрапептиду епіталону (0,5 мкг/кг маси) виявлено зростання індексу концентрації білка c-fos у структурі вночі відносно особин з епіфізарною гіпофункцією без проведення експериментальної терапії епіталаном. Удень такого ефекту препарату не зафіксовано [58, 85].

 

 

2.5 Вплив  мелатоніну на стан системи  антиоксидантного захисту

 

Досліджено  вплив мелатоніну в дозі 1 мг/кг маси тіла на інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів та стан антиоксидантного захисту в базальних ядрах  мозку щурів за поєднаного впливу зміненого фотоперіоду та гострої  гіпоксії. Показано, що введення мелатоніну за 30 хв до моделювання гострої гіпоксії тваринам, що утримувалися за умов зміненого фотоперіоду, сприяє наближенню до норми показників процесів пер оксидації в базальних ядрах [89, 90].

Додаткове введення мелатоніну тваринам із високим рівнем цього гормону може провокувати зростання показників ПОЛ на фоні зменшення активності антиоксидантних ферментів, що спостерігалося у групі тварин, що перебували за умов постійної темряви [91]. Але за умов поєднаного впливу постійної темряви та гострої гіпоксії, як показали дослідження, введення мелатоніну не призводило до подібних змін [92, 93].

Введення мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг щоденно впродовж семи діб алоксандіабетичним щурам  із явним і прихованим цукровим діабетом виявляє корегувальний вплив  на рівень базальної глікемії та показники обміну вуглеводів у печінці щурів як за умов рівнодення, так і за умов гіпофункції епіфіза [94].

Введення екзогенного  мелатоніну в дозі 1 мг/кг перед моделюванням гострої гіпоксії тваринам, що утримувались за умов зміненого фотоперіоду (незалежно від зміни характеру освітлення) переважно сприяє наближенню до норми (рівня інтактних тварин) показників пероксидного окиснення ліпідів та антиоксидантного захисту в базальних ядрах [55, 91].

Дія мелатоніну є більш вираженою в тих із досліджуваних структур (прилегле ядро перегородки, бліда куля), що зазнавали більшого впливу гострої гіпоксії [93].

Впливаючи на функціональну  активність гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової  та видільної систем, мелатонін бере участь у регуляції циркадних та сезонних ритмів фізіологічних функцій [94]. Протекторний вплив мелатоніну при ПОЛ описано як у дослідних тварин, так і в людини [94, 95]. Передбачається, що механізм впливу мелатоніну на антиоксидантну систему включає безпосереднє захоплення ним АФК та/чи гальмування їхньої генерації у клітині та регуляцію активності антиоксидантних ферментів [94]. Мелатонін є сильним антиоксидантом і забезпечує захист молекул, особливо ДНК, від окислювального пошкодження, він може бути головною молекулою в системі захисту організму від окислювального стресу [56, 95, 96].

Гіпофункція епіфіза  мозку (семидобове освітлення) викликала  в старих щурів активацію процесів ліпопероксидації та окислювальної  модифікації білків крові та пригнічення  антиоксидантного захисту [73]. Гіперфункція (семидобова темрява) не впливала на показники про- та антиоксидантного стану [56].

У крові старих щурів, що зазнали одногодинного  стресу за умов зміненого семидобового фотоперіоду (12:00С:12:00Т; 24:00С:00Т; 24:00Т:00С), спостерігалася активація пероксидного окиснення ліпідів та окисної модифікації білків на фоні зниження антиоксидантного захисту (зниження активності каталази та вмісту HS-групи) [97, 98].

Триденне введення старим щурам мелатоніну на фоні іммобілізаційного  стресу та зміненого фотоперіоду викликало нормалізацію показників про- та антиоксидантного захисту [56, 72].

Вивчення впливу пептидів шишкоподібної залози за умов зміненого фотоперіоду та іммобілізаційного  стресу [56, 98].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПІДСУМКИ

 

Головні відправні  моменти фізіології епіфіза, на які спираються зараз всі дослідники, полягають в наступному. Мелатонін утворюється в клітинах епіфіза − пінеалоцитах з попередника N-цетилсеротоніна і потім секретується в кров. Секреція мелатоніна відбувається переважно в темний час доби, вночі, а на світлі, в утрішні і денні години, вироблення гормону різко пригнічується [99]. Інформацію про зовнішню освітленість епіфіз отримує по складно влаштованому нервовому шляху, в якому відіграють важливу роль супрахіазматичні ядра гіпоталамуса. Епіфіз за допомогою мелатоніна бере участь в організації добових ритмів, виступаючи посередником між пейсмекерним механізмом ядер і периферичними органами (насамперед ендокринними залозами) [8, 9].

До препаратів, яким властива антиоксидантна дія, належить мелатонін, який відноситься до основних нейрогормонів епіфізу мозку хребетних тварин і людини [95]. Інтенсивність його синтезу із триптофану та серотоніну залежить від освітленості середовища і максимальна в темновий період доби. Впливаючи на функціональну активність гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової та видільної систем, мелатонін бере участь у регуляції циркадних та сезонних ритмів фізіологічних функцій [94]. Протекторний вплив мелатоніну при ПОЛ описано як у дослідних тварин, так і в людини [54, 94]. 

Таким чином, на основі отриманих результатів можна  стверджувати, що мелатонін, крім загальновідомої  хроноритмологічної функції, здійснює і антиоксидантний вплив на організм [55, 76].

У тварин із нормо- та гіперфункцією епіфіза спостерігається  менш вірогідна зміна ритму показників антиоксидантного захисту, ніж за умов подовженої тривалості світлового періоду доби, що може вказувати на значний вплив тривалості фотоперіоду на стан про/антиоксидантного гомеостазу організму [56, 73, 99].

Список  використаної літератури

 

1. Барабой В.А. Антиокослительная и биологическая активность мелатонина // Укр..біохім.ж. – 2000. – Т.72,№3. – с.5-9.

2.  Пішак В.П., Булик Р.Є. Механізм участі  шишкоподібної залози в забезпеченні  циркадіанної ритмічності фізіологічних  функцій // Бук.мед.вісник. – 2006. – Т.10,№4. – с.5-8.

3. Заморский И.И., Пишак В.П. Функциональная организация фотопериодической системы головного мозга // Успехи физиол. наук. – 2003. – Т.34, №4. – С.37-53.

4.  Арушанян  Е.Б., Бейер Е.В. Имунотропные свойства епифизарного мелатонина // Экспер. и клин. фармакол., 2002. - Т.65. - №5. -С.73 - 80.

5. Арушанян Е.Б. Антистрессорные возможности эпифизарного мелатонина // В кн.: Мелатонин в норме и патологии. М., 2004. -С. 198 - 222.

6.  Пішак В.П. Клінічна анатомія шишкоподібного тіла.- Тернопіль.-2000.-158 с.

7.  Fujita T., Kanno T., Kobayachi S. Pinealocyte // The paraneuron. Tokyo ets.: Springer-Verlag.- 1988.- Р. 245-253.

8.  Kunvar P.B. The Uitrastructure of Mammalian Pinealocytes: A Systematic Investigation // Microspory Res. & Techn.- 1992.- Vol.21.- P.85-115.

9.  Kunvar P.B. Ultrastructure of the pineal bodi of the common vampire bat, Desmodus Rotundus // The Amer. J. Anat.- 1988.- Vol.181.- P.163-178.

10. Ichimura T. The ultrastructure of the monkey pineal // Microsc. Res. And Techn. – 1992. – Vol. 21, № 2. – P. 124 – 135.

11.  Sato T., Kaneko M., Fujieda H., Deguchi T., Wake K. Analysis of hte heterogeneity within bovine pineal gland by immunohistochemistry and in situ hybridization // Cell. Tissue Res.- 1994.-Vol.224, №2.- P. 201-209.

12. Анисимов В.Н. Мелатонин в норме и патологии / В.И. Анисимов. -  М.: ИД Медпрактика – М, 2004. – 308с.

13.  Karasek M., Reiter R. Morphofunctional aspects of the mammalian pineal gland // Microsc. Res. and Techn., 1992. -V. 21.-Р. 136-157.

14. Wurtman R.J., Axelrod J., Kelly D. The pineal. N.Y.-London: Acad. Press.- 1968.- 498p.

15.  Brooks C.M., Ishikava T., Koizumi K. Automatic system control of the pineal gland and the role of this complex in the integration of body function // Brain Res. 1975. V.87.№ 2-3. P. 181-190.

16.  Nishino T., Koizumi K., Brooks C. The role of suprachiasmatic nuclei of  the hipothalamus in the production of circadian rtythm // Brain Res. 1976. V. 112. №1. P. 45-49.

17. Poeggeler B., Introduction. Melatonin and the lightdark zeitgeber in vertebrayes, invertebrates and unicellular organisms // Experientia. 1993. V. 49. № 8. P. 611-613.

18. Moller M., Ravault J.P., Cozzi B. The chemical neuroanatomy of the mammalian pineal-gland-neuropeptides // Neurochem. Int. 1996. V. 28. № 1. P. 23-33.

19. Пішак В.П. Клінічна анатомія шишкоподібного тіла. Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. 160с.

20.  Ebadi M., Govitrapong P. Neural pathways and neurotransmitters affecting melatonin synthesis // J. Neural. Transmiss. 1986. Suppl. 21. P. 125-155.

21. Lewinski A. Melatonin and the thyroid gland / A. Lewinski, M. Karbownik // Neuro Endocrinol. Lett. – 2002. – Vol. 48, Suppl.1. – p. 173-181.

22. Анисимов В.Н. Мелатонин: перспективы применения для профилактики рака и преждевременного старения / В.Н. Анисимов // Вестн.восстановит.мед. – 2007. - №1(19). – С. 4-7.

23.  Cardinali D.P., Rosentein R.E., Chulnyan H.E., Vacas M.T. Regulation of melatonin synthesis and release: paracrine relationship in mammalian pineal gland // Life Sci. (ser. A).- 1991.- Vol. 204. - P. 47 – 53.

24. Srinivasan V. Melatonin, immune function and aging / V. Srinivasan // Immune and Ageing. –  2005. – Vol.2. – P.1-10.

25.  Коваленко Р.И. Эпифиз // Нейроэндокринология.- 1993.-ч.1, кн.2 СПб.- С.300-323.

26. Anisimov V.N. Pineal peptides as modulators of aging / V.N. Anisimov, V.Kh. Khavinson // Aging interventions and therapies – World Scientific-Suresh I S Rattan (ed.). – 2005. – P. 127-146/

27. Arendt J. Melaonin: characteristics, concerns and prospects / J. Arendt // J. Biol. Rhythms. – 2005. – Vol. 20. – P.291-303.

28.  Рапопорт С.И. Эпифиз – орган – мишень биотропного действия естественных магнитных волн / С.И. Рапопорт, Н.К. Малиновская // Бук.мед.вісник. – 2006. – Т.10, №4. – с. 14-16.

29. Владимиров С.В., Угрюмов М.В. Супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса: роль в регуляции циркадианных ритмов, строение, нервные связи, развитие в онтогенезе // Успехи современной биологии.– 1995.– Т. 115, № 2.– С. 185–197.