Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Окситоцин — это гормон, зачастую незаслуженно остающийся в тени своих братьев-товарищей вазопрессина и эндорфина. А ведь для нас он также колоссально важен. Если бы не его работа, возможно, мы бы с вами даже не появились на свет!

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2021/2022.

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Партнер номинации — некоммерческая школа-пансион «Летово».

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Генеральный партнер конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Итак, окситоцин — это гормон, название которого переводится с греческого как «быстрые роды». Назван он так за свою важную способность стимулировать сокращение гладкой стенки матки [1]. Естественно, его деятельность причастна не только к родам. Как раз-таки нет — его действие очень обширно. Но не будем бежать впереди гипоталамуса !

Открыт окситоцин был благодаря исследованиям сэра Генри Халлетта Дэйла. Разумеется, за такой вклад ученый не мог избежать Нобелевской премии, и в 1936 году разделил ее с Отто Лёви — по физиологии и медицине [1].

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

А в 1955 году окситоцин принес Нобелевскую премию еще одному ученому — Винсенту дю Виньо, который смог выявить аминокислотную последовательность гормона и впоследствии успешно его синтезировал. Таким образом, окситоцин стал первым искусственно синтезированным полипептидным гормоном [3].

Что насчет структуры окситоцина?

Химия окситоцина сравнительно проста — это пептидный гормон, и состоит он всего лишь из девяти аминокислот.

Их последовательность я приведу здесь для особо заинтересованных: Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly .

А для тех, кто забыл или еще не знает сокращения аминокислот, я оставлю полную версию последовательности окситоцина: цистеин — тирозин — изолейцин — глутамин — аспарагин — цистеин — пролин — лейцин — глицин [1].

Стоит отметить, что окситоцин по структуре крайне сходен с вазопрессином. Как два брата, они расположены в одном локусе хромосомы (у человека это — 20 хромосома), разве что процесс их транскрипции происходит раздельно.

Аминокислотные последовательности этих двоих также различаются в двух (двух! да это же настоящая атака клонов!) положениях. Оттого и действия их на организм во многих аспектах схожи [4].

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

О функциях

Важными функциями окситоцина являются регуляция лактации и сокращение гладкой стенки матки. Помимо этого, естественно, он также играет большую роль в нашем социальном поведении.

Детки для мамаши всего другого краше

Как известно, роды — дело весьма болезненное. Несмотря на это, как только роженица слышит плач малыша и берет чадо на руки, вся агония мгновенно забывается. Казалось бы, тело испытало невиданную нагрузку, почему же оно не чувствует никакого страха или отвращения к причине страданий? Все дело в главном дипломате нашего организма — окситоцине.

Во время родов наблюдается особое повышение уровня окситоцина. Это способствует снижению стресса и страха, соответственно установлению позитивной социальной связи матери с ребенком и закрепление ее в памяти [5].

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Гормон привязанности

Окситоцин можно назвать гормоном привязанности. Он влияет на повышение доверия и сохранение его даже в случае предательства. Также он может выборочно воздействовать на память: наши реакции на социальные стимулы могут меняться из-за действия окситоцина.

Их совместное с дофамином действие влияет на оценивание положительных эмоциональных взаимодействий. Наглядные примеры их работы встречаются нам сплошь и рядом. Два друга поругались однажды, из-за чего перестали общаться.

Как бы то ни было, в их памяти постепенно исчезали негативные воспоминания, оттого впечатления о годах, проведенных вместе, остались исключительно приятными [6].

Помимо этого, некоторые исследования показали важность окситоцина при регуляции пищевого и сексуального поведения, иммунных функций ЦНС [4], [6].

В жизни мира не бывает

Казалось бы, складывается прекрасная картина: окситоцин работает себе, отношения со всеми налаживаются, матери детей любят, пары живут, друзья общаются. Загляденье, не правда ли? Но почему же тогда люди вообще ссорятся? Почему, проявляя такое же дружелюбие к представителям других групп, мы сталкиваемся с осуждением?

Сложно поверить, но ко всему вышеперечисленному также причастен окситоцин! Оказывается, у его действия есть и обратный эффект — он, помимо установления «теплых» отношений между друзьями, партнерами, членами семьи и т.д., также может породить недоверие и впоследствии враждебность между представителями разных групп [7]. Вот тебе и «гормон счастья»!

Стоит, однако, учесть, что такая злость проявляется только при угрозе, то есть при защите «своих» от «чужих». Его действие не заставит организм нападать просто так, от скуки или желания навредить [8].

Кроме этого, исследования показали, что при повышении уровня окситоцина также может появляться тревожность. Такой поворот событий имеет свое объяснение: небольшая часть гормона вырабатывается в ядре ложа терминальной полоски, то есть области мозга, которая отвечает за реакции на стресс [9].

Как ни стараюсь, окситоцин не выделяется! 🙁

Логично, что если окситоцин не выделяется, то и функции его выполнять будет некому. Соответственно, при нарушении выработки этого пептидного гормона будут возникать патологии, создающие трудности в социальных контактах. Наиболее важными и известными из них являются аутизм и большое депрессивное расстройство [4].

У детей с аутизмом наблюдалось меньшее содержание окситоцина в крови, чем у здоровых, и с годами его количество не возрастало [10]. С депрессией та же ситуация — более того, низкое содержание окситоцина в крови у женщин после родов было связано с послеродовой депрессией [11].

Иногда спутником депрессии выступает синдром «беспокойных ног» — расстройство, при котором человек испытывает дискомфорт от навязчивых движений ног во сне, а при бодрствовании страдает от тяги к длительным бессмысленным передвижениям [4].

Напомним, что окситоцин также связан с регуляцией пищевого поведения.

Некоторые исследования продемонстрировали, что с нарушениями его выработки приходят еще и проблемы с весом, например, в крайнем случае это могут быть нервная анорексия, нервная булимия, синдром раздраженного кишечника [6]. Однако нельзя пока точно ответить, именно ли сниженный уровень гормона приводит к этим неприятностям.

А лечить он что-нибудь может?

Логичный вопрос, ведь пока что были описаны только проблемы, которые вызывает его недостаток. Как говорится, ломать — не строить, так можно ли окситоцином вылечить названные болезни?

Различные исследования на животных позволили выявить антидепрессантный эффект окситоцина. В теории, он может применяться не только в случаях депрессии, но еще и при лечении шизофрении и тревожных расстройств [11].

Хорошей новостью является, что окситоцин не проявил каких-либо побочных эффектов при лечении аутизма, во время испытаний были выявлены улучшения в социальном поведении больных. Однако эффекты отличались от человека к человеку [12].

Помимо этого, также после опытов с животными, пришли к выводу о пользе нашего гормона при лечении различного рода зависимостей.

Его терапевтическое влияние состоит в облегчении физических симптомов, уменьшении эмоционального напряжения и помощи в восстановлении социальных связей зависимого.

В совокупности, это также может помочь свести на нет устойчивость организма к предмету аддикции — человек, так сказать, станет «чистым» [11].

Однако это пока только оптимистичные теории. Какого-то конкретного доказанного влияния окситоцина на названные проблемы нет, также впоследствии могут выявляться побочные эффекты. Не стоит забывать, насколько серьезны психические расстройства и зависимости, поэтому важно не усугубить ситуацию, ведь это и есть главный принцип медицины — не навреди.

Пропажа гормона

Кто вы: мужчина или женщина? От вашего ответа зависит то, насколько расстроены вы будете после следующего факта.

Так вот, как оказалось, по мере нашего взросления концентрация окситоцина в организме падает. Не стоит пугаться: возможно, жизнь не становится грустной и серой, а просто по мере взросления мы находим другие источники радости, не так тесно связанные с социумом.

Но это еще не все. Удивительно, но уже в подростковом возрасте проявляются половые различия в содержании окситоцина. Так, у парней уровень этого гормона становится ниже, чем у девушек. И с течением жизни они (различия) никуда не пропадают.

С другой стороны, это может обусловливать разницу между обычными реакциями мужчин и женщин на стрессовые ситуации.

В то время как дамы в такие моменты жаждут утешения и поддержки со стороны окружения, господа склонны защищаться (или убегать) самостоятельно, не желая в первую очередь одобрения друзей [6].

Эпилог: две стороны одной медали

Как мы выяснили, действие окситоцина довольно неоднозначно. С одной стороны, функция-то у него одна: порождать у нас любовь к «своим» и отторжение к «чужим».

Такой настрой, кстати, называется парохиальным альтруизмом.

И скорее всего, именно окситоцин является одной из главных причин распространенности такого поведения не только среди людей, но и всех животных на протяжении всей истории [8].

Читайте также:  Диагностика туберкулеза органов дыхания. Проявления туберкулеза.

С другой стороны, этот факт усложняет понимание работы окситоцина как лекарства при различных болезнях (например, уже упомянутом аутизме). Нельзя предугадать, как станет вести себя человек: может, правда, станет добрее и общаться станет легче. А может, и наоборот! Воспримет остальных как врагов и только навредит самому себе [7].

Это уже игра-угадайка, а в медицине такое, понятное дело, не приветствуется.

  1. Википедия: «Окситоцин»;
  2. Тепляшина Е.А., Лопатина О.Л., Екимова М.В., Пожиленкова Е.А., Салмина А.Б. (2013). Роль окситоцина и окситоциновых рецепторов в регуляции репродуктивных функций и фолликулогенеза. «Сибирский медицинский журнал (Иркутск)». 123, 21–26;
  3. Vincent du Vigneaud, Charlotte Ressler, John M. Swan, Carleton W. Roberts, Panayotis G. Katsoyannis. (1954). The Synthesis of Oxytocin1. J. Am. Chem. Soc.. 76, 3115-3121;
  4. Чернышева М.П. и Ноздрачев А.Д. (2009). Нонапептид окситоцин: соматические и висцеральные функции при некоторых психопатологиях. «Психофармакология и биологическая наркология». 9;
  5. Шкурко А.В. (2011). На пути к нейросоциологии. «Социологические исследования». 4, 13–22;
  6. Терещенко С.Ю. и Смольникова М.В. (2019). Окситоцин—нейрогормон доверия и эмоциональной привязанности: влияние на поведение у детей и подростков. «Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова». 12, 148–153;
  7. Bergland C. (2020). Oxytocin’s paradox: the “Love Hormone” can fuel aggression. Psychology Today ;
  8. Элементы: «Окситоцин усиливает любовь к “своим”, но не улучшает отношения к чужакам»;
  9. Маслова С. (2020). Ученые показали, как «гормон любви» может повышать тревожность. «Хайтек+»;
  10. Charlotte Modahl, Lee Anne Green, Deborah Fein, Mariana Morris, Lynn Waterhouse, et. al.. (1998). Plasma oxytocin levels in autistic children. Biological Psychiatry. 43, 270-277;
  11. Mitsuhiro Matsuzaki, Hiroaki Matsushita, Kazuhito Tomizawa, Hideki Matsui. (2012). Oxytocin: a therapeutic target for mental disorders. J Physiol Sci. 62, 441-444;
  12. Karen J. Parker, Ozge Oztan, Robin A. Libove, Raena D. Sumiyoshi, Lisa P. Jackson, et. al.. (2017). Intranasal oxytocin treatment for social deficits and biomarkers of response in children with autism. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. 114, 8119-8124.

Вазопрессин и окситоцин

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Гормоны вазопрессин и окситоцин синтезируются рибосомальным путем, причем одновременно в гипоталамусе синтезируются 3 белка: нейрофизин I, II и III, функция которых заключается в нековалентном связывании окситоцина и вазопрессина и транспорте этих гормонов в нейросекреторные гранулы гипоталамуса. Далее в виде комплексов нейрофизин–гор-мон они мигрируют вдоль аксона и достигают задней доли гипофиза, где откладываются про запас; после диссоциации комплекса свободный гормон секретируется в кровь. Нейрофизины также выделены в чистом виде, и выяснена первичная структура двух из них (92 из 97 аминокислотных остатков соответственно); это богатые цистеином белки, содержащие по семь дисульфидных связей.

Химическое строение обоих гормонов было расшифровано классическими работами В. дю Виньо и сотр., впервые выделивших эти гормоны из задней доли гипофиза и осуществивших их химический синтез. Оба гормона представляют собой нонапептиды следующего строения:

Физиология задней доли гипофиза. Структура вазопрессина и окситоцина

Вазопрессин отличается от окситоцина двумя аминокислотами: он содержит в положении 3 от N-конца фенилаланин вместо изолейцина и в положении 8 – аргинин вместо лейцина. Указанная последовательность 9 аминокислот характерна для вазопрессина человека, обезьяны, лошади, крупного рогатого скота, овцы и собаки.

В молекуле вазопрессина из гипофиза свиньи вместо аргинина в положении 8 содержится лизин, отсюда название «лизин-вазопрессин». У всех позвоночных, за исключением млекопитающих, идентифицирован, кроме того, вазотоцин.

Этот гормон, состоящий из кольца с S—S мостиком окситоцина и боковой цепью вазопрессина, был синтезирован химически В. дю Виньо задолго до выделения природного гормона.

Высказано предположение, что эволю-ционно все нейрогипофизарные гормоны произошли от одного общего предшественника, а именно аргинин-вазотоцина, из которого путем одиночных мутаций триплетов генов образовались модифицированные гормоны.

Основной биологический эффект окситоцина у млекопитающих связан со стимуляцией сокращения гладких мышц матки при родах и мышечных волокон вокруг альвеол молочных желез, что вызывает секрецию молока.

Вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов, оказывая сильное вазопрессорное действие, однако основная роль его в организме сводится к регуляции водного обмена, откуда его второе название антидиуретического гормона.

В небольших концентрациях (0,2 нг на 1 кг массы тела) вазопрессин оказывает мощное антидиуретическое действие – стимулирует обратный ток воды через мембраны почечных канальцев. В норме он контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс организма человека.

При патологии, в частности атрофии задней доли гипофиза, развивается несахарный диабет – заболевание, характеризующееся выделением чрезвычайно больших количеств жидкости с мочой. При этом нарушен обратный процесс всасывания воды в канальцах почек.

Относительно механизма действия нейрогипофизарных гормонов известно, что гормональные эффекты, в частности вазопрессина, реализуются

через аденилатциклазную систему (см. далее). Однако конкретный механизм действия вазопрессина на транспорт воды в почках пока остается неясным.

  • Предыдущая страница | Следующая страница
  • СОДЕРЖАНИЕ

Перспективы терапии аутизма и шизофрении гормонами задней доли гипофиза (эффекты окситоцина и вазопрессина )

     Введение

      После века изучения два крошечных пептидных гормона из девяти аминокислот продолжают привлекать внимание и подпитывать научное любопытство в самых разных областях, от биологии до социологии.

  Многочисленные дисциплины внесли свой вклад в не менее  многочисленные исследования, указывающие на роль систем и эффектов окситоцина и вазопрессина в социальном поведении.

  Мы знаем, что манипулирование этими системами во взрослом возрасте изменяет мозг и поведение, так почему же мы не должны учитывать окситоцин и вазопрессин в развитии мозга и поведения, например , при лечении аутизма? 

    Учитывая распространенность нарушений развития и вклад раннего жизненного опыта в устойчивые результаты, важно раскрыть основные механизмы зависимого от опыта развития.

 Каковы эффекторные молекулы социальной среды раннего периода жизни, которые приводят к типичным для вида траекториям развития социального поведения, таким как предпочтение социальных контактов с окружающими людьми, что требует вовлечения в процесс развития.

 В результате своей важной роли в социальном поведении взрослых системы окситоцина и вазопрессина в мозге кажутся низко висящими фруктами в саду потенциальных эффекторных молекул, лежащих в основе механизмов развития социального поведения.

 Их активность, зависящая от опыта, в периоды, чувствительные к развитию, вероятно, способствует индивидуальным, половым и видовым различиям в социальном поведении в более позднем возрасте. Существует долгая история изучения окситоцина и вазопрессина в социальном поведении взрослых животных, что подготовило почву для изучения окситоцина и вазопрессина в развитии мозга и социального поведения человека. 

Роль окситоцина и вазопрессина в социальном поведении взрослых 

   Питер Клопфер ( Klopfer and Klopfer, 1968 ; Klopfer, 1971 ) впервые предположил роль окситоцина в мозге для модуляции социального поведения взрослых, в частности перехода к материнскому поведению у коз.

Проверяя эту гипотезу другие исследователи показали на примере  крыс, что эстроген-зависимым образом окситоцин, действующий в головном мозге, облегчал переход к материнскому поведению (группирование детенышей, облизывание, приседание, строительство гнезда и поиск детенышей).

 За этим последовала гипотеза о том, что окситоцин, действующий на мозг у взрослых, может способствовать развитию социосексуальных связей между взрослыми партнерами .

 Это исследование было проверено на степных полевках — видах грызунов с нейронной способностью формировать избирательную социальную связь во взрослом возрасте с другим взрослым (например, моногамия). Центральное введение окситоцина способствовало формированию избирательного предпочтения партнера в лабораторном тесте предпочтения партнера. 

   Вазопрессин и окситоцин являются эволюционными паралогами, поэтому неудивительно, что впоследствии вазопрессин был испытан на степной полевке, а также было обнаружено, что он способствует выборочному предпочтению партнера , тем более что вазопрессин уже ценился за его центральную роль в боковых полевках. маркировки у хомяков, что является типичным обонятельным поведением при социальной коммуникации. В настоящее время имеется множество доказательств того, что как окситоцин, так и вазопрессин способствуют социальному поведению, типичному для взрослых видов, включая влияние на социальное поведение человека. Поскольку на такие примеры типичного для вида социального поведения влияют как генетика , так и ранний жизненный опыт , полное понимание механизмы социального поведения должны включать в себя раскрытие генетических и нейронных механизмов зависимого от опыта развития. 

    Несколько линий доказательств указывают как на долгосрочные, так и на краткосрочные поведенческие эффекты воздействия вазопрессина на новорожденных.

 Одно исследование повышенного воздействия вазопрессина в неонатальный период на степных полевок привело к усилению агрессии у взрослых полевок, в то время как воздействие антагониста снизило агрессию, не влияя на исследование в приподнятом крестообразном лабиринте и поведение предпочтения партнера .

 Несколько исследований неонатального периода у крыс также указывают на роль вазопрессина в социальном поведении. Новорожденные мыши и крысы издают ультразвуковые звуки, когда их разлучают с матерью, возможно, рефлекторно, чтобы привлечь ее внимание.

 Большие дозы (100 нг) вазопрессина вводили интрацеребровентрикулярно новорожденным крысам уменьшая ультразвуковую вокализацию, а также внутреннюю температуру тела, и хотя вазопрессин уменьшал латентный период для выпрямления в анализе с наклонной поверхностью, что указывает на потенциальную регуляцию сенсорно-моторной интеграции, он также снижал двигательную активность в целом. В соответствии с ингибирующим моторным эффектом центральных инъекций больших доз вазопрессина, новорожденные крысы Brattleboro с дефицитом вазопрессина гиперактивны, и социальный контакт не вызывает типичной реакции покоя у этой мутантной линии. 

  Новорожденные некоторых видов издают звуки, что при необходимости может вызвать родительскую заботу.

Читайте также:  Кровь при кишечных инфекциях. Гемограмма при сальмонеллезе

 Как у мышей с нокаутом окситоцина, так и у мышей с нокаутом OXTR наблюдается низкий уровень вокализации, вызванной изоляцией, но вместо усиления ультразвуковой вокализации окситоцин, доставляемый в мозг новорожденных крыс, фактически подавляет индуцированные изоляцией вокализации.

 Следовательно, поскольку наличие окситоцина, полное отсутствие окситоцина или плохая секреция окситоцина приводят к уменьшению вокализации, вызванной разлукой или стрессом, роль окситоцина в ультразвуковой вокализации у новорожденных грызунов неясна.

 Поскольку окситоцин часто используется для стимуляции родов,  попытались определить долгосрочные поведенческие эффекты, если таковые имеются, от однократного перинатального применения окситоцина.

 Ранние постнатальные манипуляции с степными полевками окситоцином или антагонистом окситоцина оказывают влияние полового диморфизма на более позднее поведение, при этом самцы, по-видимому, более подвержены такому перинатальному воздействию. Однократная постнатальная инъекция окситоцина самцам степных полевок увеличивала вероятность предпочтения партнера и снижала тревожное поведение во взрослом возрасте. Та же перинатальная доза у женщин не влияла на поведение предпочтения партнера во взрослом возрасте, хотя более высокие дозы действительно влияли на поведение предпочтения партнера, но нелинейным образом . 

Инструменты исследования систем окситоцина и вазопрессина 

  Основными инструментами, используемыми для исследования систем окситоцина и вазопрессина в социальном поведении, являются фармакологические, генетические (вирусные векторы, трансгенные и нокаутные мыши), исследования биомаркеров и генных ассоциаций.

 Хотя фармакологические манипуляции с нейропептидными системами у взрослых и развивающихся животных могут дать ключ к пониманию того, как активация рецепторов изменяет поведение, исследования нокаута и ассоциации генов могут сказать нам только о наличии связи между геном и поведением: исследования врожденного нокаута и ассоциации генов не позволяют провести различие между генетическим вкладом в процессы развития («организационные» эффекты) и генетическим вкладом во взрослую функцию самого генного продукта («активационные» эффекты). Таким образом, роль этих систем в развитии должна быть непосредственно исследована и рассмотрена отдельно от активационных эффектов во взрослом возрасте. Фармакологическая активация рецепторов во время развития, а также регулируемые во времени генетические манипуляции во время развития могут использоваться для ответа на вопросы развития. До сих пор нейробиологические исследования окситоцина, вазопрессина и развития подпадали под две не исключающие друг друга категории: одна отвечала на вопрос : влияют ли события развития на уровни окситоцина и вазопрессина у взрослых, а другая  задается вопросом, влияет ли активность окситоцина и вазопрессина в чувствительные периоды на развитие мозга и поведения . Оба вида вопросов информативны и ведут к лучшему пониманию роли окситоцина и вазопрессина в зависимом от опыта развитии социального поведения.

Значимость и эффекты окситоцина и вазопрессина 

   Можно выделить следующие положения , которые характеризуют значимость и эффекты окситоцина и вазопрессина : 1) окситоцин и вазопрессин играют важную роль в типичном для взрослых видов социальном поведении; 2) необходимы более прямые исследования функции окситоцина и вазопрессина в развитии, зависящем от опыта; 3) вазопрессин и окситоцин доступны для развивающегося мозга: вазопрессин появляется раньше окситоцина и достигает более высоких уровней у мужчин, чем у женщин; 4) рецепторы вазопрессина (V1aR) и рецепторы окситоцина (OXTR) демонстрируют динамические профили развития. Паттерны их распределения в мозге зависят от возраста и вида, а количественные уровни модулируются гонадными гормонами и опытом; 5) и вазопрессин, и окситоцин влияют на изначальное социальное поведение , но в противоположных направлениях —  окситоцин способствует, в то время как вазопрессин ингибирует предпочтение неонатальной ориентации; 6) участие родителей активирует систему окситоцина у младенца; 7) активность вазопрессина и окситоцина у новорожденных влияет на поведение во взрослом возрасте, что указывает на роль зависимого от активности этих гормонов  развития; 8) активность окситоцина и вазопрессина во время развития оказывает долгосрочное воздействие на мозг; 8) если окситоцин и вазопрессин опосредуют опыт развития, то генетическая изменчивость компонентов системы должна взаимодействовать со средой развития, чтобы способствовать индивидуальным, половым и видовым различиям в социальном поведении; 9) окситоцин (и, возможно, другие нейроэндокринные гормоны) может играть ключевую роль в зависимом от опыта программировании сенсорных систем во время развития типичных для вида социальных навыков во взрослом возрасте; 10) доклинические данные свидетельствуют о том, что на клиническую эффективность окситоцина и вазопрессина во время развития сильно влияют факторы окружающей среды. 

Продукция окситоцина и вазопрессина во время развития мозга 

  Замечено, что у всех исследованных видов мРНК и белок вазопрессина появляются раньше, чем мРНК и белок окситоцина, и в больших количествах.

 У людей вазопрессин был обнаружен уже на 11-й неделе беременности, а окситоцин — на 14-й неделе беременности, и оба пептида, по-видимому, имеют уровни числа иммунореактивных клеток в паравентрикулярном ядре (PVN) у взрослых к 26-й неделе беременности , хотя объем PVN еще незрелый.

 У крыс и мышей, на основании исследований гибридизации in situ, иммуногистохимии и количественного иммуноанализа, вазопрессин постоянно обнаруживался пренатально, в то время как окситоцин иногда обнаруживался пренатально, а иногда не обнаруживался до первого или второго дня постнатального развития . Клетки, продуцирующие вазопрессин и окситоцин, продолжают развиваться постнатально.

 Окситоцин и вазопрессин продуцируются как в PVN, так и в супраоптическом ядре (SON) гипоталамуса, в то время как в супрахиазматическом ядре продуцируется только вазопрессин, который появляется несколько позже при дневно-ночном ритме содержания вазопрессина на E21 у крыс.

 Внегипоталамическая вазопрессиновая система крыс (продуцирующие вазопрессин клетки в ядре ложа терминальной полоски и медиальной миндалине) формируется в раннем постнатальном периоде и имеет половой диморфизм с гораздо большей выработкой вазопрессина у самцов.

 Половые различия в продукции внегипоталамического вазопрессина, которые проявляются у крыс к 12 дню жизни, зависят от тестостерона, что приводит к большему количеству иммунореактивных волокон в латеральной перегородке и уздечке.

 Выработку вазопрессина изучали у золотистых хомячков , и, хотя самцы хомячков вырабатывают больше вазопрессина, чем самки, половые различия у хомяков очевидны в гипоталамусе, а не в экстрагипоталамических областях. Также сообщалось о транзиторной иммунореактивности вазопрессина в коре головного мозга в первую неделю постнатального периода у золотистых хомяков . Нейроны вазопрессина также обнаруживаются в голубом пятне крыс , а также в обонятельных луковицах взрослых крыс , но развитие этой популяции неизвестно.    Каждый ген, кодирующий окситоцин и вазопрессин, включает нейрофизин, который служит белком-носителем. Обнаружение компонента нейрофизина предшествует обнаружению у плода либо вазопрессина, либо окситоцина . 

Окситоцин , как средство лечения аутизма и шизофрении

  Поскольку окситоцин рассматривался как потенциальное терапевтическое средство при аутизме и шизофрении, Bales et al (2013 ) проверили влияние хронического воздействия экзогенного окситоцина на постнатальный мозг.

 Ежедневная интраназальная доставка окситоцина степным полевкам в ювенильном периоде влияет на типичное для вида поведение предпочтения партнера во взрослом возрасте у самцов, но не у самок.

  Сразу после введения препарата у молодых самцов, получавших интраназальный окситоцин, наблюдалось увеличение социального поведения (время контакта) со знакомым соседом по клетке и уменьшение времени, затрачиваемого на аутогруминг при низких, средних и высоких дозах окситоцина.

 Недавнее исследование на взрослых самцах мышей также выявило контринтуитивное снижение социальных исследований после хронического интраназального введения окситоцина . В совокупности эти данные указывают на осторожность и тщательный дизайн исследования в отношении будущего постоянного использования окситоцина в клинических популяциях.

 Если окситоцин способствует кодированию окружающей среды или социальному обучению, то контекст, в котором применяется окситоцин, заслуживает особого внимания. Для достижения клинического успеха, вероятно, важно, чтобы окситоцин вводился вместе с поведенческими и/или экологическими вмешательствами. Хроническое лечение окситоцином в отсутствие этологически приемлемой социальной среды может фактически снизить ценность окситоцина как социального сигнала.

  Недавно было показано, что окситоцин усиливает пластичность неокортекса, зависящую от опыта, во время постнатального развития мышей.

 Окситоцин и вазопрессин могут действовать в синапсах как классические нейротрансмиттеры посредством синаптического высвобождения, а также как гормоны путем болюсного высвобождения и диффузии через внеклеточное пространство после дендритного высвобождения или путем перфузии путем прямого высвобождения в спинномозговую жидкость.

 Мы еще не знаем, играют ли в младенчестве окситоцин и вазопрессин больше гормональную роль (омывая ткани через спинномозговую жидкость и внеклеточное пространство) или путем модуляции синапсов от прямых проекций клеток окситоцина и вазопрессина.

 Кроме того, мы не знаем, являются ли постоянные контакты или, возможно, переходы между социальными контекстами более мощными выбросами окситоцина и вазопрессина. У младенцев мы не знаем, передают ли сигналы окружающей среды амплитуда, частота или и то, и другое высвобождения окситоцина и вазопрессина. Ритм секреции гипоталамических гормонов физиологически значим у взрослых. 

  Окситоцин высвобождается при родах, лактации и хроническом обезвоживании у взрослых.

Читайте также:  Циклические изменения маточных труб. Изменения влагалища

 Этот окситоцин приводит к уменьшению глии вокруг окситоциновых клеток в SON и PVN, что помещает окситоциновые нейроны в близкое соседство друг с другом.

 Это способствует пульсации высвобождения, что, например, является критическим аспектом эффективности окситоцина при выбросе молока. Окситоцин, измеренный в крови однодневных младенцев, указывает на пульсирующее выделение. 

   Как описано выше, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что у очень молодых животных окситоцин может способствовать социальной ориентации, тогда как вазопрессин может подавлять социальную ориентацию.

  Эти противоположные действия напоминают противоположные аспекты действия окситоцина и вазопрессина на эмоциональное поведение взрослых животных.

 Однако, в отличие от противоположных воздействий на социальную ориентацию у новорожденных, окситоцин и вазопрессин часто, но не всегда, регулируют социальное поведение в одном направлении у взрослых. Значение потенциального взаимодействия окситоцина и тонуса вазопрессина в развитии еще предстоит полностью изучить. 

Гормоны задней доли гипофиза

Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, содержит два гормона-нонапептида — вазопрессин и окситоцин.

Отнесение этих гормонов к гипофизу достаточно условное, так как они синтезируются в нейронах разных гипоталамических ядер, откуда с участием белка-транспортера нейрофизина поступают по аксонам в заднюю долю гипофиза, где и накапливаются в секреторных гранулах терминальных отделов аксонов до соответствующих импульсов, вызывающих их выброс. В крови период их полураспада составляет 2-4 мин.

Вазопрессин — циклический пептид, содержащий девять аминокислотных остатков:

Вазопрессин, получивший свое название за счет способности повышать артериальное давление в силу стимуляции сокращения гладких мышц кровеносных сосудов, известен также как антидиуретический гормон. Он активно стимулирует реабсорбцию воды в дистальных почечных канальцах.

Недостаток ва- зопрессина как результат травмы, опухоли, инфекции вызывает развитие несахарного диабета (Diabetes isipidus), при котором образуется и выделяется чрезмерное количество мочи. Гормон воздействует на специальные каналы, называемые ак- вапорами, усиливая транспорт молекул воды из просветов канальцев в кровяное русло.

Таким образом вазопрессин препятствует обезвоживанию организма.

Снижение объема циркулирующей крови также является фактором, побуждающим выделение вазопрессина. В этом случае передаточным звеном являются сосудистые барорецепторы, которые улавливают снижение кровяного давления.

Синтез вазопрессина стимулируется стрессовыми факторами, такими как травма, боль, и тормозится повышенным уровнем адреналина в крови. Вазопрессин находят в мозге, где он функционирует как нейропептид.

Синтезированы аналоги вазопрессина, анти- диуретический эффект которых в 30 раз превосходит активность нативного гормона.

Окситоцин — по структуре молекулы аналогичен вазопрес- сину с различием двух аминокислотных остатков:

Мишенью для окситоцина служит гладкая мускулатура. В первую очередь действие окситоцина выражается в усилении сокращения мускулатуры матки и гладкой мускулатуры альвеол цистерн молочной железы, способствуя молокоотделению. Стимулом для высвобождения окситоцина является также нервный импульс (акт сосания материнской груди) при раздражении молочных сосков.

В период лактации окситоцин активирует гормон передней доли гипофиза пролактин, усиливая таким образом выделение молока молочной железой. В организме самцов окситоцин усиливает сокращение миоэпителиальных клеток семенников.

Сокращение гладкой мускулатуры обеспечивается Са++-за- висимым фосфорилированием миозина при участии миозинки- назы. На сегодня известно, что роль окситоцина в организме животного гораздо шире, чем участие в родах и лактации самок и в процессе эякуляции у самцов. В частности, такие патологии, как астма, различные аллергии, могут быть результатом чрезмерного сокращения гладких мышц бронхов.

Окситоцин в виде раствора используется в ветеринарии в случаях родовспоможений, при атониях матки, задержаниях последа.

И в жажде, и в боли, и в любви

Жажда — естественная потребность организма. Мы хотим пить в ответ на обезвоживание после физических нагрузок, жаркого дня и ряда других факторов. 60% от общей массы тела приходится именно на жидкость.

А для поддержания ее объема в организме налажен сложный механизм. Система органов и гормонов заботится, чтобы нужное количество жидкости поступало в организм с едой и водой и выводилось из него с мочой, дыханием и потом.

Водно-солевой обмен – важный процесс, без которого человек не мог бы нормально функционировать. В его регуляцию включен мочевой пузырь, а также головной мозг. Управление чувством жажды происходит из гипоталамуса, где нейроны синтезируют вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ).

Он накапливается в нейрогипофизе (задняя доля гипофиза) и оттуда поступает в кровь, когда организму нужно удерживать воду. Гормон увеличивает концентрацию мочи и снижает ее объем. Количество выделяемого вазопрессина зависит от того, сколько лишней жидкости накопилось в организме.

Чем больше лишней жидкости, тем меньше выбросов гормона в кровь.

Шаги к открытию вазопрессина начались в 1895 году, когда ученые G. Oliver и Е. Schafer обнаружили, что задняя доля гипофиза может повышать артериальное давление. После в 1913 году ученый R.

von den Velden выяснил, что экстракт нейрогипофиза проявляет антидиуретическое действие при несахарном диабете. Стоит отметить, что диабет не всегда бывает сахарный.

Это группа болезней, сопровождаемых обильным выделением мочи.

В первой четверти XX века появилось понятие вазопрессин и понимание, для чего нужен этот гормон. Биохимик университета Джорджа Вашингтона V. Du Vigneaud синтезировал вазопрессин и окситоцин, за что получил Нобелевскую премию.

Вазопрессин состоит из 9 аминокислот и есть не только у человека, но и у большинства млекопитающих. Например, у лягушек и жаб вазопрессин определяет проницаемость клеток кожи, мочевого пузыря и почек для воды, отвечает за перенос ионов натрия в организме, чем регулирует осмотическое давление. Таким образом, через клеточные покровы вода проникает внутрь и всасывается в кровь.

Основная функция гормона – регулировать выведение воды почками. При несахарном диабете, если гормон не выделяется, человек теряет до 20 литров жидкости, хотя норма – 1,5 литра. Люди с таким заболеванием часто ощущают жажду и пьют много воды.

Ученые в течение девяти лет наблюдали за пациентами и отслеживали связь между потреблением жидкости и риском гипергликемии.

У тех пациентов, кто пил больше литра жидкости в сутки, риски заболеть сахарным диабетом были ниже на 27%, чем у людей, выпивавших меньше 500 мл.

В связи с этим ученые сделали вывод, что недостаточное употребление жидкости приводит к риску сахарного диабета и высокому уровню вазопрессина в крови.

Помимо регуляции жидкости в организме, гормон отвечает за сужение кровеносных сосудов, объем крови, циркулирующей в организме, и разведение ее плазмы. Он влияет на температуру тела, внутриглазное давление и состав жидкостей внутреннего уха.

У гормона есть кровоостанавливающий эффект, который осуществляется с помощью спазма сосудов. Если АДГ выделилось много, может произойти сужение мелких артерий и повышение артериального давления. Через рецепторы он следит за тонусом сосудов и гладкой мускулатуры внутренних органов, например ЖКТ. Также обладает обезболивающим действием. 

Согласно исследованиям, в ответ на стресс или боль повышается уровень вазопрессина, а вместе с ним и болевой порог чувствительности.

Ученые проводили эксперименты, где вводили в желудочки мозга крыс этот гормон. Изначально у животных был дефицит вазопрессина и выраженная реакция на малейшее болевое воздействие.

Но после инъекции болевой порог возрастал, что доказало обезболивающий эффект гормона.

Также экспериментально вводили вазопрессин людям с острой головной болью. И наблюдения показали, что выраженность боли снижалась.

Оказывается, вазопрессин влияет и на поведение. Например, он участвует в регуляции агрессии,  сексуальной мотивации и реакциях на стресс. Его уровень в крови повышается, когда человек испытывает шок, получает травму или имеет кровопотери, болевой синдром, психоз. Иногда на его синтез влияют лекарственные средства.

Рецепторы аргинин-вазопрессина участвуют в социальном поведении. За отцовский инстинкт у животных, поиск партнера и отцовскую любовь у мужчин частично отвечает этот гормон. Проводились наблюдения за степными и луговыми полёвками.

Первые из них моногамны, а вторые наоборот не отличаются верностью. Это зависит от длины участка ДНК перед геном рецептора. Чем он длиннее, тем вернее полевки.

Ученые выяснили, что за счет корреляции этой длины и увеличения выработки вазопрессина можно изменить поведение партнеров и сделать семейные отношения крепче даже у людей.

Также ученые исследовали физико-химический состав сыворотки крови и сравнивали показатели людей в стандартных, экстремальных условиях и при патологиях. Оказалось, что особому контролю подвергается концентрация частиц внеклеточной жидкости, различных ионов и веществ. Было обследовано около 200 космонавтов и астронавтов.

И даже после полета их показатели по концентрации растворенных частиц в крови (осмоляльность) не отличались от обычных. Т.е. организм настолько строго следит за составом крови, что даже при экстремальных условиях держит показатели в норме. От этого зависит, каким будет объем клеток. Чем больше осмоляльность, тем меньше объем.

А изменения объема приводят к нарушению клеточного метаболизма, функциональности, регуляции действия гормонов и медиаторов.

Источник фото: wikimedia.org

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector