Сравнительная характеристика реакции вазопрессинергических нейронов супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса при прерывистом действии гипоксической гипоксии

Abstract

Вазопрессинергическая система гипоталамуса занимает важное место в нейроэндокринных механизмах поддержания гомеостаза, контроля вегетативных реакций и процессах адаптации организма к действию острых и хронических стрессоров. Основная часть крупноклеточных вазопрессин-синтезирующих нейронов локализуется в супраоптическом ядре (SON), а также в латеральной части заднего крупноклеточного субъядра паравентрикулярного ядра гипоталамуса (PVNpml). Цель работы – изучить особенности функционального состояния вазопрессинергических нейронов крупноклеточных ядер гипоталамуса при многодневном действии прерывистой гипоксической гипоксии и в постгипоксический период. Материалы и методы. Исследование проведено на 30 самцах крыс линии Wistar. Прерывистую гипоксию моделировали ежедневным 6-часовым пребыванием крыс на высоте 6000 м (pO2 = 9,8 %) в течение 15 дней, постгипоксический период длился 10 дней. Распределение [Arg8 ]-вазопрессина (AVP), белков cFos, HIF-1α и HIF-3α исследовали методами количественной иммунофлуоресценции в серийных фронтальных срезах гипоталамуса. Результаты. Действие гипоксической гипоксии приводило к дегенеративным изменениям в нейронах SON, торможению на 40 % синтеза AVP в SON, снижению на 56 % содержания белка cFos и отсутствию реакции нейроцитов на гипоксию со стороны белков семейства HIF. В нейронах PVNpml прерывистая гипоксия стимулировала повышение содержания AVP в 6 раз и на 80 % белка cFos. Реакция нейронов PVNpml на гипоксию сопровождалась повышением содержания белков семейства HIF в 3 раза. В постгипоксический период в нейронах SON содержание AVP частично восстанавливалось, однако сохранялась депрессия синтеза белка секреторной активности cFos. В нейронах PVNpml в постгипоксический период содержание AVP и белков семейства HIF существенно снижалось, но оставалось выше, чем в группе контроля. Показатели синтеза белка секреторной активности cFos существенно не изменялись по сравнению с гипоксическим периодом. Эти данные указывают на сохранение высокого уровня функциональной активности крупноклеточных вазопрессинергических нейронов паравентрикулярного ядра гипоталамуса в 10-дневный постгипоксический период. Выводы. Прерывистая гипоксия стимулирует функциональную активность крупноклеточных нейронов PVNpml, что проявляется усилением синтеза вазопрессина, белков cFos, HIF-1α и HIF-3α. В постгипоксический период в PVNpml наблюдали незначительное уменьшение синтеза вазопрессина, белков HIF-1α и HIF-3α без уменьшения содержания белка cFos. Прерывистая гипоксия тормозит функциональную активность нейронов SON, которая частично восстанавливается в постгипоксический период.

The vasopressinergic system of the hypothalamus occupies an important place in the neuroendocrine mechanisms of maintaining homeostasis, controlling autonomic reactions and the processes of adaptation of the organism to the acute and chronic stressors. The main portion of the magnocellular vasopressin-synthesizing neurons is localized in the supraoptic nucleus (SON) and in the lateral part of the posterior magnocellular subnuclei of the paraventricular nucleus (PVNpml). The aim of study was to establish the features of the vasopressinergic neurons of the hypothalamus magnocellular nuclei functional state under the influence of prolonged intermittent hypoxic hypoxia and in the post-hypoxic period. Materials and methods. The research was carried out on 30 male Wistar rats. Intermittent hypoxia was modeled by daily 6 hour stay of rats at the simulated altitude of 6000 m (pO2 = 9.8 %) for 15 days, the post-hypoxic period lasted 10 days. The distribution of [Arg8 ]-vasopressin (AVP), cFos, HIF-1α, and HIF-3α proteins was investigated by quantitative immunofluorescence methods in serial frontal sections of hypothalamus. Results. The hypoxic hypoxia action led to SON neurons degeneration, inhibition of AVP synthesis in SON by 40 %, decrease of cFos protein content by 56 %, and the failure of reaction to hypoxia from the HIF-proteins family. In PVNpml neurons, intermittent hypoxia stimulated 6-fold increase in the AVP content along with cFos-protein increase by 80%. The response of PVNpml neurons to hypoxia was accompanied by 3-times increase of the HIF family proteins content. In the post-hypoxic period the AVP content was partially restored in SON neurons, but decrease of cFos-protein synthesis indicated inhibition of secretory activity in SON. In the post-hypoxic period the content of the AVP and the HIF-proteins decreased significantly in PVNpml neurons, but the level of all proteins remained higher than in the control group. At the same time, the level of cFos secretory activity did not change significantly as compared with the hypoxic period. These data indicate the stability of the high level of functional activity of the PVNpml vasopressinergic neurons during the 10-day post-hypoxic period. Conclusions. Intermittent hypoxia stimulates the functional activity of the PVNpml that manifests as an increase of vasopressin, cFos, HIF-1α, and HIF-3α proteins synthesis in magnocellular neurons. In the post-hypoxic period, a slight decrease in the synthesis of vasopressin, HIF-1α and HIF-3α proteins is observed without a decrease in the cFos protein content in PVNpml. Intermittent hypoxia inhibits the functional activity of SON neurons, which is partially restored in the post-hypoxic period.

Вазопресинергічна система гіпоталамуса посідає чільне місце в нейроендокринних механізмах підтримки гомеостазу, контролю вегетативних реакцій і процесах адаптації організму до дії гострих і хронічних стресорів. Основна частина великоклітинних вазопресин-синтезуючих нейронів локалізується в супраоптичному ядрі (SON) і в латеральній частині заднього великоклітинного суб’ядра паравентрикулярного ядра гіпоталамуса (PVNpml). Мета роботи – вивчити особливості функціонального стану вазопресинергічних нейронів великоклітинних ядер гіпоталамуса при багатоденній дії переривчастої гіпоксичної гіпоксії та в постгіпоксичний період. Матеріали та методи. Дослідження виконали на 30 самцях щурів лінії Wistar. Переривчасту гіпоксію моделювали щоденним 6-годинним перебуванням щурів на висоті 6000 м (pO2 = 9,8 %) протягом 15 днів, постгіпоксичний період тривав 10 днів. Розподіл [Arg8 ]-вазопресину (AVP), білків cFos, HIF-1α та HIF-3α досліджували методами кількісної імунофлуоресценції в серійних фронтальних зрізах гіпоталамуса. Результати. Дія гіпоксичної гіпоксії призводила до дегенеративних змін у нейронах SON, гальмування на 40 % синтезу AVP у SON, зниженню на 56 % вмісту білка cFos і відсутності реакції нейроцитів на гіпоксію з боку білків сімейства HIF. У нейронах PVNpml переривчаста гіпоксія стимулювала підвищення вмісту AVP у 6 разів і збільшення на 80 % білка cFos. Реакція нейронів PVNpml на гіпоксію супроводжувалася підвищенням вмісту білків сімейства HIF утричі. У постгіпоксичний період у нейронах SON вміст AVP частково відновлювався, але зберігалася депресія синтезу білка секреторної активності cFos. У нейронах PVNpml у постгіпоксичний період вміст AVP і білків сімейства HIF істотно знижувався, але залишався вищим, ніж у групі контролю. Показники синтезу білка секреторної активності cFos суттєво не змінювалися порівняно з гіпоксичним періодом. Ці дані вказують на збереження високого рівня функціональної ак тивності великоклітинних вазопресинергічних нейронів паравентрикулярного ядра гіпоталамуса протягом 10-денного постгіпоксичного періоду. Висновки. Переривчаста гіпоксія стимулює функціональну активність великоклітинних нейронів PVNpml, що проявляється посиленням синтезу вазопресину, білків cFos, HIF-1α і HIF-3α. У постгіпоксичний період у PVNpml спостерігають незначне зменшення синтезу вазопресину, білків HIF-1α і HIF-3α без зменшення вмісту білка cFos. Переривчаста гіпоксія гальмує функціональну активність нейронів SON, що частково відновлюється в постгіпоксичний період.