The reaction of the neuroendocrine hypothalamus on intermittent hypoxia in rats with streptozotocine-induced diabetes

Abstract

Effects of stress leads to activation of the hypothalamo-pituitary-adrenocortical system. The central link of this system is neuroendocrine cells of the hypothalamus, which synthesize corticotrophin-releasing hormone (corticotrophin), as well as the proopiomelanocortin derivative – beta-endorphin. The aim of this research was to determine the peculiarities of the functional state and synthesis of corticotrophin and beta-endorphin by neurons of the medial parvocellular subnucleus of the paraventricular nucleus in rats with the experimental diabetes and with combined influence of intermittent hypoxia. The research was carried out in 30 male Wistar rats with the weight of 230-250 g. Diabetes mellitus in rats was modeled by a single injection of streptozotocine in the dose of 50 mg/kg. Corticosterone and insulin in the blood serum was identified by the immunoenzyme method and the glucose concentration was determined by the glucose oxidase method. Intermittent hypoxic trainings were carried out in the vented pressure chamber by 6 hours exposure in rats on the “altitude” of 6000 m (рО2=9.8%) within 15 days. Neuropeptides were detected by the immunofluorescent method of analysis. Development of diabetes in rats within 4 weeks led to the persistent hyperglycemia, hypoinsulinemia and increase of the corticosterone level by more than 2.5 times. Immunoreactivity to corticotrophin in paraventricullar nuclei (PVN) raised by 2.1 times and the corticotrophin concentration had 3.7 times increase in the immunoreactive zone. The specific area of immunoreactivity to beta-endorphin increased by 2.6 times and the beta-endorphin concentration increased by 3.8 times. Development of diabetes mellitus in rats resulted in 8 times increase of the specific content of corticotrophin in PVN and 10 times increase of beta-endorphin. Hypoxic trainings led to decrease of the area of immunoreactivity to corticotrophin in PVN by 64% and to beta-endorphin by 53%. The concentration of corticotrophin in neurons decreased by 47% and the concentration of beta-endorphin decreased by 35%. Therefore, the content of corticotrophin decreased by 80% and the content of beta-endorphin decreased by 69%. Hypoxic trainings of the diabetic animals cause decrease of the activity of the stress-limiting beta-endorphinergic hypothalamus system less than the corticotrophinergic one.Вплив стресу призводить до активації гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикальної системи. Центральною ланкою її є нейроендокриноцити, що синтезують кортикотропін-рилізінг-гормон (кортиколіберин), а також похідне проопіомеланокортину – бета-ендорфін. Метою дослідження було встановлення особливостей синтезу кортиколіберину та бета-ендорфіну нейронами медіального дрібноклітинного суб’ядра паравентрикулярного ядра при розвитку експериментального діабету та при поєднанні переривчастої гіпоксії. Дослідження прове¬дено на 30 самцях щурів лінії Вістар вагою 230-250 г. Цукровий діабет моделювали однократним введенням стрептозотоцину в дозі 50 мг/кг. Кортикостерон та інсулін у сироватці крові визначали імуноферментним методом, а рівень глюкози крові – глюкозоксидазним методом. Переривчасті гіпоксичні тренування проводили у барокамері 6-годинною експозицією на «висоті» 6000 м (рО2=9,8%) протягом 15 днів. Нейропептиди визначали імунофлюоресцентним методом. Розвиток діабету протягом 4-х тижнів призводив до стійкої гіперглікемії, гіпоінсулінемії та підвищення рівня кортикостерону більш ніж у 2,5 рази. Імунореактивність до кортиколіберину у ПВЯ збільшувалась приблизно у 2,1 рази, а концентрація кортиколіберину у зоні імунореактивності підвищувалась у 3,7 рази. Питома площа імунореактивності до бета-ендорфіну зростала у 2,6 рази, а концентрація бета-ендорфіну – у 3,8 рази. В результаті розвиток цукрового діабету призводив до збільшення питомого вмісту кортиколіберину в ПВЯ у 8 разів, а бета-ендорфіну – у 10 разів. Гіпоксичні тренування зменшували площу імунореактивності до кортиколіберину на 64%, а до бета-ендорфіну – на 53%. Концентрація у нейронах корти¬коліберину знижувалась на 47%, а бета-ендорфіну – на 35%. Відповідно вміст кортиколіберину у ПВЯ зменшився на 80%, а бета-ендорфіну – на 69%. Гіпоксичні тренування діабетичних тварин викликають зниження активності стрес-лімітуючої бета-ендорфінергічної системи в меншій мірі, ніж кортиколіберинергічної