Функціональний стан вазопресинергічної системи гіпоталамуса внаслідок дії переривчастої гіпоксичної гіпоксії

Abstract

У дисертації наведене теоретичне обґрунтування і експериментальне вирішення актуальної наукової задачі, яка полягає у встановленні механізмів участі вазопресинергічної системи гіпоталамуса в нейроендокринній відповіді мозку на багатоденну переривчасту дію гіпобаричної гіпоксичної гіпоксії та особливості відновлення морфофункціонального стану вазопресинергічних нейронів у постгіпоксичний період. На підставі кількісного імуногістохімічного та імунофлюоресцентного дослідження серійних зрізів гіпоталамуса було показано, що гіпоксичний вплив призводив до гіпертрофії нейронів задньолатерального крупноклітинного суб'ядра паравентрикулярного ядра гіпоталамуса (ПВЯ) зі збільшенням площі цитоплазми і ядерець нейронів, а також накопиченням у цитоплазмі РНК. У крупноклітинних нейронах відзначалося підвищення концентрації вазопресину в тілах нейронів та їх аксонах, що призводило до істотного зростання сумарного вмісту вазопресину в задньолатеральному крупноклітинному суб'ядрі ПВЯ. Гіпоксичний вплив спричиняв підвищення імунореактивності до білків cFos, HIF-1α і HIF-3α в ділянці задньолатерального крупноклітинного суб'ядра ПВЯ у поєднанні з підвищенням концентрації цих білків у нейроцитах та зростанням сумарного вмісту цих білків у суб'ядрі. Підвищення функціональної активності нейронів задньолатерального крупноклітинного суб'ядра ПВЯ зі збільшенням синтезу і секреції вазопресину у відповідь на гіпоксичну стимуляцію поєднувалося з підвищенням концентрації мРНК до білків HIF-1α і HIF-3α у медіобазальному гіпоталамусі. Показовим є те, що через 10 днів після закінчення гіпоксичних впливів у нейронах задньолатерального крупноклітинного суб'ядра ПВЯ зберігались ознаки гіпертрофії і додатково зростала концентрація РНК в ядерцях нейроцитів, а основні показники нейросекреторної активності крупноклітинних нейронів залишались підвищеними порівняно з контрольними показниками, що свідчило про збереження високої функціональної активності крупноклітинних вазопресинергічних нейронів у постгіпоксичний період. Таким чином, характер змін функціональної активності нейронів задньолатерального крупноклітинного суб'ядра ПВЯ у відповідь на гіпоксичні впливи та у постгіпоксичний період свідчить про залучення крупноклітинних вазопресинергічних нейронів до процесу нейроендокринної адаптації до гіпоксії. Вивчення морфофункціонального стану медіального дрібноклітинного суб'ядра ПВЯ показало високу реактивність нейросекреторних клітин на багатоденну гіпоксичну стимуляцію. Проведений морфометричний аналіз довів, що гіпоксичний вплив призводить до гіпертрофії нейронів, збільшення в них площі цитоплазми і зростання в ній концентрації РНК. У цитоплазмі нейронів збільшувалася площа імунореактивності до вазопресину, підвищувалася його концентрація і сумарний вміст у структурі, що свідчило про посилення процесів синтезу нейропептиду внаслідок гіпоксичної стимуляції. Аналогічне підвищення імунореактивності та вмісту вазопресину відзначалось в аксонах нейронів у ділянці медіального дрібноклітинного суб'ядра ПВЯ, що свідчило про стимуляцію процесів нейросекреції за умов переривчастої гіпоксичної гіпоксії. Внаслідок дії переривчастої гіпоксичної гіпоксії в медіальному дрібноклітинному суб'ядрі ПВЯ зростала імунореактивність до білків cFos, HIF-1α і HIF-3α, що призводило до зростання їх вмісту в структурі і підвищення концентрації в медіобазальному гіпоталамусі. The dissertation presents a theoretical justification and an experimental solution to an urgent scientific problem, which is to establish the mechanisms of the vasopressinergic system of the hypothalamus participation in the neuroendocrine response of the brain to the long term intermittent hypobaric hypoxic hypoxia and to study the features of the morphofunctional state of vasopressinergic neurons in the posthypoxic period. Based on quantitative immunohistochemical and immunofluorescence studies of serial sections of the hypothalamus, it was shown that the long term intermittent hypoxic hypoxia led to hypertrophy of the neurons of the lateral subdivision of the posterior magnocellular subnucleus of the paraventricular hypothalamic nucleus (PVNpml) with an increase in the area of the cytoplasm and nucleoli, as well as accumulation of cytoplasmic RNA. The increase of vasopressin concentration was noted in the magnocellular neurons and their axons, which led to a significant increase in the vasopressin total content in the PVNpml. Hypoxia resulted in an increase in immunoreactivity to cFos, HIF-1α, and HIF-3α proteins in the PVNpml in combination with an increase of these proteins’ concentration in neurocytes and an increase in the total content of these proteins within the subnuclei. An increase in the functional activity of neurons of the PVNpml with an increase of vasopressin synthesis and secretion in response to hypoxic stimulation was combined with an increase in the concentration of mRNA for the HIF-1α and HIF-3α proteins in the mediobasal hypothalamus. It is noteworthy that 10 days after the end of hypoxic conditions, signs of neurons hypertrophy were present in the PVNpml while RNA concentration increased in the nucleoli of neurocytes, and the main parameters of the neurosecretory activity of magnocellular neurons remained higher compared with the control parameters that indicated the prolongation of high functional activity of magnocellular vasopressinergic neurons in the posthypoxic period. Thus, the nature of PVNpml neurons functional activity alteration in response to hypoxia and in the posthypoxic period indicates the involvement of magnocellular vasopressinergic neurons in the processes of neuroendocrine adaptation to hypoxia. The study of the morphofunctional state of the medial pavocellular subnuclei of the paraventricular hypothalamic nucleus (PVNmp) demonstrated a high reactivity of neurosecretory cells to the 15 day hypoxic stimulation. Morphometric analysis showed that hypoxic influence result in the hypertrophy of neurons and an increase in the area of the cytoplasm with the increase in RNA concentration. The area of vasopressin immunoreactivity in the cytoplasm of neurons its concentration and total content in the subnuclei increased, that testified an increase in the synthesis of neuropeptide under the influence of hypoxia. A similar increase in immunoreactivity and vasopressin content was observed in neuronal axons in the region of the PVNmp, which indicated that intermittent hypoxic hypoxia stimulated neurosecretion processes. The immunoreactivity to cFos, HIF 1α and HIF-3α proteins increased under the influence of hypoxia in the PVNmp, that was accompanied with an increase in their content in the structure and an increase in their concentration in the mediobasal hypothalamus.