ВИТАЛЬНЫЙ СТРЕСС ПРЕДЪЯВЛЕНИЯ ХИЩНИКА ВЫЗЫВАЕТ НАРУШЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ И АКТИВАЦИЮ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ МАРКЕРОВ В ГИПОТАЛАМУСЕ КРЫС



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Стресс является важнейшим фактором риска развития психоневрологических расстройств, в частности, и расстройств пищевого поведения. Одним из ключевых медиаторов стрессового ответа является грелин — гормон, участвующий в регуляции пищевого поведения и нейровоспалительных процессов. Исследование его роли в формировании стресс-ассоциированных нарушений и активации микроглии открывает новые перспективы для понимания патогенеза психических расстройств и разработки эффективных терапевтических стратегий.

Цель – изучить влияние острого психотравмирующего стресса предъявления хищника на уровень дезацил-грелина в гипоталамусе, активность микроглии и пищевое поведение крыс.

Материалы и методы. Эксперимент проводили на модели стресса предъявления хищника. Животные подвергались психотравмирующему воздействию, после чего оценивали их пищевое поведение на модели компульсивного переедания. Содержание дезацил-грелина в гипоталамусе определяли методом высокочувствительного ИФА. Активацию микроглии оценивали с использованием иммуногистохимической реакции на кальций-связывающий белок Iba-1, а уровень экспрессии гена Tlr4 в гипоталамусе — методом ПЦР с обратной транскрипцией.

Результаты. Показано, что стресс предъявления хищника приводит к достоверному снижению потребления как стандартного корма, так и высококалорийной пищи у крыс. Кроме того, выявлено существенное уменьшение концентрации дезацил-грелина в гипоталамусе стрессированных животных (в 6 раз по сравнению с контрольной группой) и двукратное повышение экспрессии гена Tlr4. Иммуногистохимический анализ продемонстрировал очаговую активацию микроглии в гипоталамусе у крыс, переживших стресс предъявления хищника.

Выводы. Острый стресс предъявления хищника сопровождается значительным снижением уровня дезацил-грелина в гипоталамусе, повышенной экспрессией гена Tlr4 и активацией микроглии, что указывает на вовлеченность воспалительных механизмов в стрессорный ответ. Также установлено, что стресс приводит к изменениям в пищевом поведении, снижая потребление как стандартного корма, так и высококалорийной пищи, что может указывать на нарушение механизмов адаптации. Снижение уровня грелина под воздействием стресса может запускать каскад иммунных реакций, включая активацию микроглии, что в свою очередь способствует развитию локального нейровоспаления и повреждению структур головного мозга. Это может лежать в основе формирования стресс-ассоциированных психоневрологических расстройств.

Полный текст

Введение

Стресс является одним из основных факторов риска развития множества нейропсихиатрических заболеваний, включая депрессию, нарушения настроения и тревожные расстройства. Он характеризуется физиологической реакцией на изменения окружающей среды и может носить как положительный (проадаптивный), так и отрицательный (дезадаптивный) характер в зависимости от обстоятельств [1]. Ключевым элементом стрессового ответа является активация автономной нервной системы и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) оси [2]. Реакция «бей или беги» (fight or flight) представляет собой характерный поведенческий и физиологический ответ на угрозу, возникающий в опасных условиях [3]. В процессе стресса активируется симпатическая нервная система, что приводит к высвобождению норадреналина из многочисленных синапсов и выбросу адреналина из мозгового вещества надпочечников [4].  При восприятии ситуации как стрессовой в головном мозге активируются различные нейронные цепи, отвечающие за соответствующую реакцию организма. В частности, четыре ключевых нейропептида — кортикотропин-рилизинг-фактор (CRF), вазопрессин (AVP), тиреолиберин и соматолиберин   — играют решающую роль как в поведенческих, так и в метаболических компонентах стрессовой реакции [5]. Эти пептиды синтезируются в гипоталамусе и активируют нейроэндокринные системы [5]. Нормальное функционирование стрессового ответа необходимо для выживания организма. Однако избыточная или патологическая активация адренокортикальной или автономной активности может нанести вред здоровью [6, 7]. В ответ на стрессовые воздействия организм высвобождает химические медиаторы, такие как катехоламины, что приводит к ряду физиологических изменений, включая повышение артериального давления, частоты сердечных сокращений и дыхания, увеличение температуры тела и активацию метаболизма, способствуя адаптации к стрессору и поддержанию гомеостаза [2, 9].

В целом, процессы, характеризующие эффективный стрессовый ответ (быстро активирующийся при необходимости и своевременно затухающий при устранении стрессора), определяются как аллостаз [10, 11]. Если же стрессовый ответ нарушается, становится чрезмерным или продолжительным, развивается состояние, известное как аллостатическая нагрузка [1, 8]. 

Одним из ключевых гормонов, участвующих в этих процессах, является грелин — пептидный гормон, известный прежде всего своей ролью в регуляции аппетита и энергетического гомеостаза []. Грелин участвует в регуляции пищевого поведения, зависимости от психостимуляторов и алкоголя, в реакциях на стрессорные воздействия [12, 13]. Грелин — это 28-аминокислотный пептид, синтезируемый преимущественно в клетках слизистой оболочки желудка, а также в меньших количествах в других тканях, включая гипоталамус, гипофиз, кишечник и поджелудочную железу [14]. Его основной формой является ацилированный грелин, обладающий биологической активностью и способный пересекать гематоэнцефалический барьер. Грелин действует через грелиновый рецептор (GHS-R1a), который экспрессируется в различных структурах мозга, например, в гипоталамус. Основная известная функция грелина — стимуляция аппетита и увеличение потребления пищи [15, 16]. Он действует на орексигенные нейроны аркуатного ядра гипоталамуса, способствуя высвобождению нейропептида Y (NPY) и агути-подобного пептида (AgRP), которые усиливают чувство голода [16]. Кроме того, грелин участвует в регуляции энергетического гомеостаза, влияя на процессы липогенеза и липолиза, а также модулирует секрецию гормона роста, участвует в регуляции сна, настроения и когнитивных функций [13].

Показано, что грелин участвует также в регуляции активности микроглии - резидентных иммунных клеток ЦНС, которые выполняют функции иммунного надзора, фагоцитоза и поддержания гомеостаза нервной системы [17]. В нормальных условиях микроглия находится в состоянии покоя, характеризующемся разветвленной морфологией и низкой экспрессией провоспалительных цитокинов [18]. Однако при воздействии различных стрессоров, инфекций или травм микроглия активируется, изменяя свою морфологию на амебоидную и повышая продукцию провоспалительных медиаторов, таких как интерлейкин-1β (IL-1β), интерлейкин-6 (IL-6) и фактор некроза опухоли-α (TNF-α) [18]. Активация микроглии является важным защитным механизмом, направленным на устранение повреждений и поддержание целостности нервной ткани. Однако чрезмерная или хроническая активация микроглии может приводить к развитию нейровоспаления — воспалительного процесса в ЦНС, который способствует повреждению нейронов и развитию нейродегенерации [19].

В связи с этим, целью представленного исследования было изучить влияние острого психотравмирующего стресса предъявления хищника на уровень дезацил-грелина в гипоталамусе, активность микроглии и пищевое поведение у крыс.

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

 

Этические правила и нормы. Эксперименты проведены в соответствии с международными европейскими биоэтическими стандартами (86/609-EEC) и этическими стандартами Российской Федерации по содержанию и обращению с лабораторными животными.

Выбор животных. В работе было использовано 20 крыс-самцов линии Вистар и сформированы две экспериментальные группы: интактный контроль (n = 10) и после стресса предъявления хищника (n = 10).

Моделирование стресса предъявления хищника. С этой целью животных помещали в террариум к тигровому питону, где одно из них становилось жертвой пищевых потребностей хищника. Пережившие гибель партнера животные далее находились в террариуме за прозрачной перегородкой в течение 30–40 мин. Во время нанесения психической травмы у крыс фиксировали выраженные реакции страха, проявившееся у животных в виде таких поведенческих актов, как «фризинг» сбивания в кучи, вертикальные стойки, продолжительный и измененный груминг. Отдельные животные могли осуществлять ажитированное бесконтрольное перемещение по террариуму. Контрольная группа крыс не подвергалась стрессорному воздействию (n=10).

Пищевую зависимость у крыс изучали на модели компульсивного переедания с ограниченным доступом к высококалорийной пище. Высококалорийная пища представляла собой пасту, приготовленную путем смешивания шоколадного пасты Nutella (Ferrero, Alba, Турин, Италия), измельченного гранулированного корма для крыс (4RF18; Mucedola; Settimo Milanese) и воды в следующем соотношении вес/вес соотношение: 52% Nutella, 33% пищевых гранул и 15% воды. Калорийность рациона при этом составляла 3,63 ккал/г. На 15 минут смесь помещали вне зоны досягаемости крыс так, чтобы животные могли воспринимать запах. Затем, смесь помещали в кормушку на 1 час, после чего измерялась масса съеденного [20].

Через 2 ч после последнего введения животных экспериментальных и контрольных групп декапитировали, выделяли гипоталамус и замораживали в жидком азоте для последующего биохимического исследования. Замороженные образцы подвергали гомогенизации при температуре жидкого азотаспомощью криогенной мельницы Cryomill (Retsch, Германия). Гомогенизацию проводили в течение 3 мин после охлаждения до нужной температуры. Полученные гомогенаты суспендировали в стандартном ЗФР (рН 7,4) с добавлением 0,5 % твин-20. Аликвоты полученной суспензии замораживали до дальнейшего исследования. Размороженные аликвоты суспензий образцов структур головного мозга исследовали на содержание дезацил-грелина с помощью высокочувствительного твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Были использованы системы Unacylated ghrelin (mouse, rat), Express enzyme immunoassay kit (SPI-BIO, Франция) с пределом чувствительности 1 пг/мл. Концентрацию белка в образцах определяли согласно традиционному методу Bredford.

ПЦР-анализ. Выделение тотальной РНК проводили из 20 мг пробы мозга с использованием реагента TRIzol («Ambion», США) в полном соответствии с инструкцией производителя. Синтез кДНК проводили методом обратной транскрипции в 25 мкл реакционной смеси с использованием РНК-зависимой ДНК-полимеразы вируса лейкемии мышей Молони (M-MuLV обратной транскриптазы, «Promega», США). ПЦР с детекцией в режиме реального времени («Mx3005P», «Stratagene», США) проводили в 20 мкл реакционной смеси, содержащей SYBR Green (“Синтол”, Россия), смесь специфических прямых и обратных праймеров, подобранных и синтезированных в компании «Beagle» (Россия) (табл. 1). Полученные данные нормированы к уровню экспрессии гена глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (Gapdh) и рассчитаны в относительных единицах по отношению к величине экспрессии гена GRLN-R для каждой структуры отдельно методом 2(-DeltaDelta C(T)). Ген домашнего хозяйства (Gapdh) был выбран, исходя из того, что ранее проведённые исследования свидетельствуют о незначительном изменении экспрессии данного гена при различных экспериментальных условиях.

 

Таблица 1. Последовательности праймеров для ПЦР.

 

Ген

Праймеры

Прямой (5’-3’)

Обратный (5’-3’)

Tlr4

ACTCTGATCATGGCATTGTT

GTCTCAATTTCACACCTGGA

Gapdh

GCCAGCCTCGTCTCATA

GTGGGTAGAGTCATACTGGA

 

Иммуногистохимический анализ. Для проведения иммуногистохимического исследования образцы головного мозга крыс экспериментальной и контрольной групп фиксировали в цинк-этанол-формальдегиде и заливали в парафин. С парафиновых блоков с использованием ротационного микротома Rotary 3003 PFM (Германия) изготавливали гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые наклеивали на предметные стекла с адгезивным покрытием Silane IV (Muto Pure Chemicals, Co. Ltd., Япония). Для идентификации микроглии проводили иммуногистохимическую реакцию с использованием кроличьих поликлональных антител против кальций-связывающего белка Iba-1 (HuaBio, КНР) в разведении 1:800. В качестве вторичных реагентов использовали компоненты набора UltraVision Quanto Detection System HRP (ThermoScientific, США). Визуализацию продукта иммуногистохимической реакции проводили с использованием DAB Quanto (ThermoScientific, США). Часть срезов подкрашивали квасцовым гематоксилином. Полученные препараты анализировали на световом микроскопе Leica DM750 (Германия) с использованием объективов HI PLAN 10×/0,22, 40×/0,65 и 100×/1,25 (Leica,  Германия), фотографировали c применением цифровой фотокамеры ICC50 (Leica,  Германия) и программного обеспечения Leica LAS EZ.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Нами проведены исследования посттравматического стрессового расстройства с использованием модели стресса предъявления хищника. Оценку влияния стресса на суточное потребление пищи проводили на 14 сутки после психотравмирующего события. В ходе работы показано, что потребление среднесуточный объём потребления стандартного гранулированного корма, который подавался в режиме аd libitum за 10 дней тестирования в группе стрессированных животных достоверно снижался относительно контрольной (интактной) группы (p <0,001). Психотравмирующее событие также уменьшало потребление высококалорийной пищи при ежедневной выдаче шоколада (p <0,05) относительно контрольной (интактной) группы.

Рис. 1. Влияние стресса предъявления хищника на среднесуточное потребление стандартного корма и шоколадной пасты при ежедневной подаче в течении 10 дней. 3 раза в неделю.

*p < 0,05; ** p < 0,001  относительно контрольной (интактной) группы животных.

Fig. 1. Effect of predator presentation stress on average daily intake of standard feed and chocolate paste when fed daily for 10 days. 3 times per week.

*p < 0.05; ** p < 0.001 relative to the control (intact) group of animals.

 

 

Рис. 2. Влияние стресса предъявления хищника на экспрессию Tlr4 в гипоталамусе крыс, уровень мРНК. Данные выражены в условных единицах и нормированы к уровню экспрессии генов бета-актина (Beta-actin) и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (Gapdh) и рассчитаны в относительных единицах по отношению к средней величине экспрессии гена Tlr4 в группах. Выравнивание производилось по среднему геометрическому двух референсных генов (Beta-actin и Gapdh)

*p < 0,05 по отношению к группе интактного контроля.

Fig. 2. Effect of predator presentation stress on Tlr4 expression in rat hypothalamus, mRNA level. Data are expressed in conventional units and normalized to the expression level of beta-actin (Beta-actin) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (Gapdh) genes and calculated in relative units to the mean of Tlr4 gene expression in the groups. The geometric mean of the two reference genes (Beta-actin and Gapdh) was equalized

*p < 0.05 relative to the intact control group.

 

Оценивая уровень экспрессии мРНК Tlr4 в гипоталамусе у стрессированных и нестрессированных крыс, нами показано, что в группе стрессированых животных уровень экспрессии исследуемого гена выросла в 2 раз по сравнению с интактными животными (p < 0,05).

При анализе срезов головного мозга после постановки иммуногистохимической реакции на кальций-связывающий белок Iba-1 было обнаружено, что в гипоталамусе у экспериментальных животных присутствует очаговая активация микроглии (рисунок 1А, стрелка). Для микроглии в очагах активации характерно увеличение размера тела, значительное утолщение отростков и уменьшение их ветвистости (рис 3Б, 3В) по сравнению с контролем (рис. 3Г).

 

 

Рис. 3. Микроглия гипоталамуса крысы. Иммуногистохимическая реакция на кальций-связывающий белок Iba-1, подкраска квасцовым гематоксилином. А-В — очаговая активация микроглии в гипоталамусе у животных экспериментальной группы; Г — микроглия без признаков активации в гипоталамусе у животных контрольной группы. Стрелка указывает на очаг активированной микроглии. 3V — стенка третьего желудочка головного мозга. Масштабный отрезок равен 200 мкм (А) и 20 мкм (Б-Г).

Fig. 3. Microglia of rat hypothalamus. Immunohistochemical reaction for calcium-binding protein Iba-1, staining with alum hematoxylin. A-B - focal activation of microglia in the hypothalamus in animals of the experimental group; D - microglia without signs of activation in the hypothalamus in animals of the control group. The arrow indicates the focus of activated microglia. 3V - wall of the third ventricle of the brain. The scale section is 200 μm (A) and 20 μm (B-G).

 

 

Рис. 4. Влияние стресса предъявления хищника на содержание дезацил-грелина (ДАГ, нг/мг белка) в гипоталамусе крыс.

*** p < 0,0001  относительно контрольной (интактной) группы животных.

Fig. 4. Effect of predator presentation stress on the content of desacyl-ghrelin (DAG, ng/mg protein) in rat hypothalamus.

*** p < 0.0001 relative to the control (intact) group of animals.

 

С помощью высокочувствительного ИФА было выявлено содержание ДАГ в гипоталамусе у стрессированых животных и контрольной группы. В ходе работы показано, что стресс предъявления хищника приводил к существенному понижению концентрации дезацил-грелина в гипоталамусе. По сравнению с контрольными данными концентрация дезацил-грелина была снижена в 6 раз (р <0,0001).

 

ОБСУЖДЕНИЕ

 

В ходе нашего исследования была использована модель стресса предъявления хищника для изучения влияния острого психотравмирующего воздействия на уровень дезацил-грелина в гипоталамусе, активность микроглии и пищевое поведение крыс. Полученные результаты подтверждают важность грелина в стресс-ассоциированных нейробиологических процессах и демонстрируют его связь с иммунной активностью центральной нервной системы.

Острый стресс приводит к ингибированию потребления пищи [21], и наши данные также показывают, что стресс приводит к изменениям в пищевом поведении. Мы наблюдали снижение потребления как стандартного корма, так и высококалорийной пищи в группе стрессированных животных. В последние годы исследователи, изучающие стресс и связанные с ним психиатрические расстройства, уделяют большое внимание нейробиологическим механизмам резильнтности — способности организма избегать негативных социальных, психологических и биологических последствий чрезмерного стресса, которые могут подорвать психическое или физическое благополучие [22, 23]. Резильентность определяется множеством факторов, включая генетические особенности, влияние окружающей среды и негативные жизненные события, способные вызывать эпигенетические изменения и, следовательно, влиять на индивидуальную реакцию на стресс [24, 25].  Это может быть связано с усиленной активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси и изменениями в нейрохимической регуляции пищевого поведения, в том числе через грелиновую систему [26]. В условиях стресса подобные изменения могут перерасти в долговременные нарушения пищевого поведения, включая снижение интереса к пище или развитие компульсивных расстройств [20]. Показано, что прерывистое потребление шоколадной смеси предсказывает переедание у крыс независимо от увеличения массы тела или ожирения, что является следствием компульсивного (приступообразного) переедания. При изучении влияния материнской депривации на потребление шоколада было показано, что среднее суточное потребление в группе материнской депривации увеличивалось относительно контрольной группы [26]. При изучении влияния материнской депривации на потребление стандартного корма было показано, что потребление в группе материнской депривации не изменялось относительно контрольной группы. Число и площадь нейроэндокринных клеток, продуцирующих грелин, в латеральной части медиального аркуатного ядра гипоталамуса снижались у крыс после материнской депривации [26].

Мы обнаружили, что стресс предъявления хищника приводит к значительному снижению концентрации дезацил-грелина в гипоталамусе, что согласуется с рядом ранее опубликованных работ, указывающих на регуляторную роль этого гормона в стрессовых реакциях. Однако литература демонстрирует противоречивые данные: одни исследования показывают увеличение уровня грелина при стрессе, другие — его снижение. Так показано, что после стрессорного воздействия у крыс Wistar выявлено снижение уровня дезацил-грелина в миндалине, гиппокампе и гипоталамусе. Также установлено, что переживание стресса гибели партнера выражается эрозивным воспалением слизистой оболочки желудка, гибелью многих слизистых клеток, а также усилением в жизнеспособных эпителиальных клетках продукции слизи [14].

Однако, у рыбок Danio rerio стрессорное воздействие (контакт с хищником) значительно повышает содержание грелина в переднем и среднем мозге, но снижает в заднем мозге [27]. Различия могут быть обусловлены типом стрессорного воздействия, длительностью наблюдения и индивидуальными особенностями животных. Например, хронический стресс в раннем онтогенезе, такие как материнская депривация или выращивание в социальной изоляции вызывали повышение уровня мРНК рецептора грелина соответственно в миндалине и гипоталамусе [12].  Психогенные стрессы вызывают дисбаланс системы регуляции грелина, что проявляется повышением уровня мРНК рецептора грелина в структурах головного мозга, а также элементами игровой зависимости у крыс [12, 15]. Показано, что периферическое или внутрижелудочковое введение грелина увеличивает экспрессию гена кортиколиберина в паравентрикулярном ядре гипоталамуса.

Таким образом, центрально образованный грелин, вероятно, участвует в модуляции нейронов, производящих кортиколиберин [28]. Вероятно, сильное стрессовое воздействие приводит к подавлению грелиновой системы. В нашем эксперименте снижение уровня дезацил-грелина может отражать истощение резервов гормона в условиях острого стресса или его усиленный захват клетками-мишенями, такими как микроглия и нейроны гипоталамуса [26].

Активация микроглии, выявленная в нашем исследовании, согласуется с известными данными о том, что стресс является мощным триггером нейровоспаления [29]. Показано, что острый и хронический стресс по-разному влияют на экспрессию генов цитокинов и нейронных маркеров в мозге Danio rerio. Хронический непредсказуемый стресс увеличивал экспрессию провоспалительных генов цитокинов (IL-1β и TNF-α), вырабатываемых микроглией в ответ на хронический стресс. Кроме того, хронический непредсказуемый стресс вызвал снижение экспрессии гена cFOS, что может указывать на снижение нейронной пластичности [30]. С другой стороны, один однократный стресс-эпизод не повлиял на экспрессию оцениваемых генов [31].

 Интересно и то, что гиперактивность ГГН оси приводила к развитию нейровоспаления в ЦНС за счет увеличения продукции цитокинов микроглией [32]. Предполагают, что глюкокортикоиды (ГК) модулируют активность микроглии через воздействие на глюкокортикоидные рецепторы (ГР) [33]. Было установлено, что ГК повышают экспрессию маркеров активации микроглии, включая про-воспалительный путь Toll-like рецептора 2 [34]. Таким образом, избыток ГК может также вызывать стойкую сенсибилизацию микроглии, поддерживая воспалительное состояние [35].

Похоже, что провоспалительные эффекты ГКС могут усиливаться в присутствии провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α. Показано, что синергетическое действие между ГКС и цитокинами стимулирует провоспалительные пути, включая индукцию некоторых целевых генов факторов (таких как TLR2, TLR4, SerpinA3 и трансдуктор сигнала и активатор транскрипции 3 – STAT3) [34].

Нами показано, что увеличение экспрессии Tlr4 в гипоталамусе стрессированных животных, что свидетельствует о вовлечении сигнального пути Toll-подобных рецепторов в стрессорный ответ. Этот путь играет ключевую роль в иммунных процессах, а его активация может приводить к высвобождению провоспалительных цитокинов, способствующих развитию нейровоспаления [36]. Ключевыми клетками, инициирующими нейровоспаление в ЦНС, являются микроглиоциты. Результаты проведенного нами иммуногистохимического анализа выявили очаговую активацию микроглии в гипоталамусе у экспериментальных животных. Характерные изменения морфологии микроглиальных клеток, такие как увеличение размера тела, утолщение и укорочение отростков, свидетельствуют о переходе микроглии из состояния покоя в активированное состояние. Это подтверждает гипотезу о том, что острый стресс может провоцировать локальное нейровоспаление через активацию микроглии, что, в свою очередь, может способствовать развитию стресс-ассоциированных нарушений [28, 29].

Снижение уровня дезацил-грелина в гипоталамусе может быть одним из механизмов, способствующих усилению воспалительного ответа [37]. Несколько исследований подтверждают иммунорегуляторную роль грелина. Он воздействует на широкий спектр лейкоцитов и непосредственно изменяет функцию иммунных клеток. В частности, было показано, что обработка грелином in vitro подавляет секрецию провоспалительных цитокинов (IL-1β, IL-6 и TNF-α) в моноцитах человека, Т-лимфоцитах и периферических мононуклеарных клетках крови (PBMCs) [37]. Аналогично, обработка грелином клеток эндотелия пупочной вены человека (HUVEC) снижала секрецию IL-8 и MCP-1, а также активацию NFκB в ответ на стимуляцию TNF-α [38]. Более того, крысы, подвергшиеся эндотоксическому шоку с липополисахаридом (LPS) и получавшие грелин, демонстрировали более высокие показатели выживаемости по сравнению с контрольной группой.

Грелин способен влиять на регуляцию воспалительного процесса через воздействие на микроглию. Связываясь с GHS-R1a, экспрессируемыми на микроглиальных клетках, грелин способен снижать активацию микроглии и уменьшать продукцию провоспалительных цитокинов. Механизмы этого эффекта включают ингибирование ядерного фактора κB (NF-κB), ключевого транскрипционного фактора, регулирующего экспрессию генов, ответственных за воспалительный ответ [16]. С этой точки зрения, снижение уровня грелина в гипоталамусе при остром стрессе может приводить к усилению экспрессии этих генов, что в свою очередь будет способствовать активации микроглии и развитию нейровоспаления в ЦНС.  В этом случае повышение уровня грелина (с помощью фармакологических средств) потенциально может ограничить чрезмерную активацию микроглии и оказать таким образом противовоспалительный эффект, снижая риск повреждения нейронов. Это представляется перспективной стратегией направленной фармакотерапии для коррекции стресс-ассоциированных нарушений работы нервной системы.

 

Рис. 5. Гипотетическая схема. Один из возможных путей взаимосвязи между грелиновой системой, стрессом и нейровоспалением.

Fig. 5. Hypothetical scheme. One possible pathway of the relationship between the ghrelin system, stress and neuroinflammation.

 

В совокупности наши результаты подчеркивают сложную взаимосвязь между грелиновой системой, стрессом и нейровоспалением. Полученные данные могут иметь важное значение для понимания механизмов формирования посттравматического стрессового расстройства и других психоневрологических состояний, связанных со стрессом. Перспективным направлением дальнейших исследований является изучение возможности модуляции грелиновой системы для коррекции стресс-ассоциированных нарушений, включая использование агонистов грелина в качестве потенциальных терапевтических агентов.

 

Заключение

Таким образом, проведённое исследование подтвердило, что острый стресс предъявления хищника оказывает значительное влияние на гипоталамическую регуляцию грелина и активацию микроглии. Существенное снижение уровня дезацил-грелина в гипоталамусе стрессированных животных, наряду с повышенной экспрессией гена Tlr4, свидетельствует о вовлечении воспалительных механизмов в формирование стрессового ответа. Полученные результаты демонстрируют, что в условиях острого психотравмирующего воздействия происходит не только нарушение пищевого поведения, но и запуск каскада иммунных реакций, что может способствовать развитию нейровоспаления и долговременных изменений в центральной нервной системе.

Возможная взаимосвязь между уровнем дезацил-грелина и активацией микроглии открывает новые перспективы для изучения роли грелиновой системы в регуляции стрессовых реакций и нейровоспаления. Важным направлением дальнейших исследований является разработка фармакологических стратегий, направленных на модуляцию грелиновой активности, что может представлять собой эффективный подход к профилактике и лечению стресс-ассоциированных психоневрологических расстройств.

Таким образом, наше исследование вносит вклад в понимание механизмов взаимодействия между гормональными и иммунными компонентами стрессового ответа и подчёркивает значение грелина как потенциальной мишени для терапевтического воздействия в условиях психической травмы.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

 

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: А.А. Лебедев, С.С. Пюрвеев — идея работы, планирование эксперимента, обсуждение, написание и редактирование статьи; Н.Д. Надбитова, Е.Р. Бычков, Г.В. Безнин, С.Г. Цикунов — постановка эксперимента, сбор данных в эксперименте, обработка данных; В.В. Гусельникова — проведение морфологического исследования, описание полученных результатов; П.Д. Шабанов — оформление, дизайн статьи.

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ “ИЭМ” FGWG-2024-0015 «Нейробиологические механизмы патогенеза социально-значимых заболеваний и посттравматических расстройств. Новые подходы к моделированию патологических процессов и коррекции нарушений».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

ADDITIONAL INFO

Authors' contributions. All authors made a significant contribution to the conceptualization and preparation of the article, read and approved the final version before publication. Personal contribution of each author: A.A. Lebedev, S.S. Pyurveev - idea of the work, planning of the experiment, discussion, writing and editing of the article; N.D. Nadbitova, E.R. Bychkov, S.G. Tsykunov - data collection in the experiment, data processing; V.V. Guselnikova - morphological study, description of the results obtained; P.D. Shabanov - execution, design of the article.

Funding sources. The work was performed within the framework of the state assignment FGWG-2024-0015 “Neurobiological mechanisms of pathogenesis of socially significant diseases and posttraumatic disorders. New approaches to modeling of pathological processes and correction of disorders”.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

×

Об авторах

Сарнг Саналович Пюрвеев

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: dr.purveev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4467-2269
SPIN-код: 5915-9767
Россия, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12; 194100, Санкт-Петербург, Литовская ул., 2

Андрей Андреевич Лебедев

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-код: 4998-5204

доктор биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12

Наталия Дмитриевна Надбитова

Институт экспериментальной медицины

Email: natali_805@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2957-226X
SPIN-код: 4153-1270

кандидат мед. наук

Россия, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12

Валерия Владимировна Гусельникова

Институт экспериментальной медицины

Email: guselnicova.valeriia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9499-8275
SPIN-код: 5115-4320
Scopus Author ID: 55354616100
ResearcherId: F-6019-2017

к.б.н.

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Рудольфович Бычков

Институт экспериментальной медицины

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-код: 9408-0799

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Глеб Владимирович Безнин

Институт экспериментальной медицины

Email: beznin.gv@iemspb.ru
ORCID iD: 0000-0001-5730-4265
SPIN-код: 7796-1107

научный сотрудник лаборатории психофизиологии эмоций физиологического отдела им. И.П. Павлова

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Георгиевич Цикунов

Институт экспериментальной медицины

Email: sercikunov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7097-1940
SPIN-код: 7771-1940
Scopus Author ID: 6506948997

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Петр Дмитриевич Шабанов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-код: 8974-7477

доктор мед. наук, профессор

Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6

Список литературы

  1. 1. Oyola MG, Handa RJ. Hypothalamic-pituitary-adrenal and hypothalamic-pituitary-gonadal axes: sex differences in regulation of stress responsivity. Stress. 2017;20(5):476-494. doi: 10.1080/10253890.2017.1369523
  2. 2. Mbiydzenyuy NE, Qulu LA. Stress, hypothalamic-pituitary-adrenal axis, hypothalamic-pituitary-gonadal axis, and aggression. Metab Brain Dis. 2024;39(8):1613-1636. doi: 10.1007/s11011-024-01393-w
  3. 3. Kinlein SA, Phillips DJ, Keller CR, Karatsoreos IN. Role of corticosterone in altered neurobehavioral responses to acute stress in a model of compromised hypothalamic-pituitary-adrenal axis function. Psychoneuroendocrinology. 2019;102:248-255. doi: 10.1016/j.psyneuen.2018.12.010
  4. 4. Lam VYY, Raineki C, Wang LY, et al. Role of corticosterone in anxiety- and depressive-like behavior and HPA regulation following prenatal alcohol exposure. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2019;90:1-15. doi: 10.1016/j.pnpbp.2018.10.008
  5. 5. Raise-Abdullahi P, Meamar M, Vafaei AA, et al. Hypothalamus and Post-Traumatic Stress Disorder: A Review. Brain Sci. 2023;13(7):1010. Published 2023 Jun 29. doi: 10.3390/brainsci13071010
  6. 6. Sominsky L, Spencer SJ. Eating behavior and stress: a pathway to obesity. Front Psychol. 2014;5:434. Published 2014 May 13. doi: 10.3389/fpsyg.2014.00434
  7. 7. Kyrou I, Tsigos C. Stress mechanisms and metabolic complications. Horm Metab Res. 2007;39(6):430-438. doi: 10.1055/s-2007-981462
  8. 8. McDermott CE, Salowe RJ, Di Rosa I, O'Brien JM. Stress, Allostatic Load, and Neuroinflammation: Implications for Racial and Socioeconomic Health Disparities in Glaucoma. Int J Mol Sci. 2024;25(3):1653. Published 2024 Jan 29. doi: 10.3390/ijms25031653
  9. 9. Possamai-Della T, Cararo JH, Aguiar-Geraldo JM, et al. Prenatal Stress Induces Long-Term Behavioral Sex-Dependent Changes in Rats Offspring: the Role of the HPA Axis and Epigenetics. Mol Neurobiol. 2023;60(9):5013-5033. doi: 10.1007/s12035-023-03348-1
  10. 10. McEwen BS, Seeman T. Protective and damaging effects of stress mediators: Elaborating and testing the concepts of allostasis and allostatic load. Ann N Y Acad Sci. 1999;896:30–47. doi: 10.1111/j.1749-6632.1999.tb08103.x
  11. 11. McEwen BS, Gianaros PJ. Stress- and allostasis-induced brain plasticity. Annu Rev Med. 2011;62:431–445. doi: 10.1146/annurev-med-052209-100430
  12. 12. Лебедев А.А., Пюрвеев С.С., Сексте Э.А., и др. Модели материнского пренебрежения и социальной изоляции в онтогенезе проявляют у животных элементы игровой зависимости, повышая экспрессию GHSR1A в структурах мозга. Вопросы наркологии. 2022;11-12(213):44-66. [Lebedev AA, Pyurveev SS, Sexte EA, et al. Models of maternal neglect and social isolation in ontogenesis reveal elements of gambling addiction in animals, increasing GHSR1A expression in brain structures. Issues of Narcology. 2022;11-12(213):44-66 (In Russ.).]
  13. 13. Лебедев А.А., Пюрвеев С.С., Сексте Э.А., и др. Исследование участия грелина в механизмах игровой зависимости у крыс после воздействия психогенных стрессоров в раннем онтогенезе. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2023;109(8):1080-1093. doi: 10.31857/S086981392308006X [Lebedev AA, Pyurveev SS, Sexte EA, et al. Study of ghrelin involvement in the mechanisms of gambling addiction in rats after exposure to psychogenic stressors in early ontogenesis. Russian Journal of Physiology named after I.M. Sechenov. 2023;109(8):1080-1093. doi: 10.31857/S086981392308006X (In Russ.).]
  14. 14. Раптанова В.А., Дробленков А.В., Лебедев А.А., и др. Реактивные изменения слизистой оболочки желудка и снижение содержания дезацилгрелина в мозге крыс, обусловленные психоэмоциональным стрессом. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2021;19(2):203-210. doi: 10.17816/RCF192203-210 [Raptanova VA, Droblenkov AV, Lebedev AA, et al. Reactive changes in the gastric mucosa and a decrease in desacyl-ghrelin content in the rat brain caused by psychoemotional stress. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2021;19(2):203-210. doi: 10.17816/RCF192203-210 (In Russ.).]
  15. 15. Pyurveev SS, Lebedev AA, Bychkov ER, Shabanov PD. Intranasal administration of ghrelin receptor antagonist [D-Lys-3]-GHRP-6 reduces the manifestations of impulsivity and compulsivity induced by maternal deprivation in rats. Res Results Pharmacol. 2024;10(2):97-106. doi: 10.18413/rrpharmacology.10.448
  16. 16. Айрапетов М.И., Ереско С.О., Лебедев А.А., и др. Экспрессия рецептора грелина GHS-R1a в головном мозге (мини-обзор). Молекулярная биология. 2021;55(4):578-584. doi: 10.31857/S0026898421040029 [Ayrapetov MI, Eresko SO, Lebedev AA, et al. Ghrelin receptor GHS-R1a expression in the brain (mini-review). Molecular Biology. 2021;55(4):578-584. doi: 10.31857/S0026898421040029 (In Russ.).]
  17. 17. Russo C, Valle MS, Russo A, Malaguarnera L. The interplay between ghrelin and microglia in neuroinflammation: implications for obesity and neurodegenerative diseases. Int J Mol Sci. 2022;23(21):13432. doi: 10.3390/ijms232113432
  18. 18. Суфиева Д.А., Разенкова В.А., Антипова М.В., Коржевский Д.Э. Микроглия и танициты области инфундибулярного углубления головного мозга крысы в раннем постнатальном онтогенезе и при старении. Онтогенез. 2020;51(3):225-234. doi: 10.31857/S047514502003009X [Sufieva DA, Razenkova VA, Antipova MV, Korzhevsky DE. Microglia and tanycytes of the infundibular recess region of the rat brain in early postnatal ontogenesis and aging. Ontogenesis. 2020;51(3):225-234. doi: 10.31857/S047514502003009X (In Russ.).]
  19. 19. Konner AC, Bruning JC. Toll-like receptors: linking inflammation to metabolism. Trends Endocrinol Metab. 2011;22(1):16-23. doi: 10.1016/j.tem.2010.08.007
  20. 20. Лизунов А.В., Лебедев А.А., Пюрвеев С.С., и др. Участие Bdnf, Ntrk2 и Pi3k в механизмах компульсивного переедания после действия психогенных стрессоров в онтогенезе. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2024;22(2):179-189. doi: 10.17816/RCF625676 [Lizunov AV, Lebedev AA, Pyurveev SS, et al. The involvement of Bdnf, Ntrk2, and Pi3k in the mechanisms of compulsive overeating after exposure to psychogenic stressors in ontogenesis. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2024;22(2):179-189. doi: 10.17816/RCF625676 (In Russ.).]
  21. 21. Harris RB. Chronic and acute effects of stress on energy balance: are there appropriate animal models?. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2015;308(4):R250-R265. doi: 10.1152/ajpregu.00361.2014
  22. 22. Иванов А.Б., Петров В.Б. Нейробиологические аспекты резилентности у людей с высоким стрессовым статусом. Журнал психологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 2018;118(3):45–52. [Ivanov AB, Petrov VB. Neurobiological aspects of resilience in people with high stress status. Journal of Psychology and Psychiatry named after S.S. Korsakov. 2018;118(3):45–52 (In Russ.).]
  23. 23. Смирнов Л.Г., Кузнецова Н.Н. Резилентность и нейропластичность: взаимосвязь и перспективы исследования. Журнал нейронаук. 2019;9(2):78–85. [Smirnov LG, Kuznetsova NN. Resilience and neuroplasticity: interrelation and research perspectives. Journal of Neurosciences. 2019;9(2):78–85 (In Russ.).]
  24. 24. Горбунова Е.А., Николаева И.Ю. Роль нейрохимических механизмов в формировании резилентности. Журнал экспериментальной психологии. 2020;25(4):112–119. [Gorbunova EA, Nikolaeva IU. The role of neurochemical mechanisms in resilience formation. Journal of Experimental Psychology. 2020;25(4):112–119 (In Russ.).]
  25. 25. Крылов А.А., Михайлова Е.С. Нейробиологические механизмы резилентности: роль нейротрансмиттеров и нейромедиаторов. Журнал нейронаук. 2021;11(1):30–38. [Krylov AA, Mikhailova ES. Neurobiological mechanisms of resilience: the role of neurotransmitters and neuromediators. Journal of Neurosciences. 2021;11(1):30–38 (In Russ.).]
  26. 26. Лебедев А.А., Дробленков А.В., Пюрвеев С.С., и др. Влияние социального стресса в раннем онтогенезе на проявление пищевой зависимости и содержание грелина в гипоталамусе крыс. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2024;22(3):309-318. doi: 10.17816/RCF631566 [Lebedev AA, Droblenkov AV, Pyurveev SS, et al. The effect of early-life social stress on food addiction and ghrelin content in the rat hypothalamus. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2024;22(3):309-318. doi: 10.17816/RCF631566 (In Russ.).]
  27. 27. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Лебедев А.А., и др. Содержание грелина в разных отделах головного мозга у Danio rerio после стрессорного воздействия. Психофармакология и биологическая наркология. 2022;13(3):37-42. doi: 10.17816/phbn267375 [Blazhenko AA, Khokhlov PP, Lebedev AA, et al. Ghrelin content in different brain regions of Danio rerio after stress exposure. Psychopharmacology and Biological Narcology. 2022;13(3):37-42. doi: 10.17816/phbn267375 (In Russ.).]
  28. 28. McKim DB, Weber MD, Niraula A, Sawicki CM, Liu X, Jarrett BL, Ramirez-Chan K, Wang Y, Roeth RM, Sucaldito AD, Sobol CG, Quan N, Sheridan JF, Godbout JP. Microglial recruitment of IL-1beta-producing monocytes to brain endothelium causes stress-induced anxiety. Mol Psychiatry. 2017. doi: 10.1038/mp.2017.64
  29. 29. Fonken LK, Frank MG, Gaudet AD, et al. Neuroinflammatory priming to stress is differentially regulated in male and female rats. Brain Behav Immun. 2018;70:257-267. doi: 10.1016/j.bbi.2018.03.005
  30. 30. Jaworski J, Kalita K, Knapska E. c-Fos and neuronal plasticity: The aftermath of Kaczmarek’s theory. Acta Neurobiol Exp (Wars). 2018; 78:287-296. doi: 10.21307/ane-2018-027
  31. 31. Kirsten K, Pompermaier A, Koakoski G, et al. Acute and chronic stress differently alter the expression of cytokine and neuronal markers genes in zebrafish brain. Stress. 2021;24(1):107-112. doi: 10.1080/10253890.2020.1724947
  32. 32. Brites D, Fernandes A. Neuroinflammation and depression: microglia activation, extracellular microvesicles and microRNA dysregulation. Front Cell Neurosci. 2015; 9:1-20.
  33. 33. Sorrells SF, Caso JR, Munhoz CD, Sapolsky RM. The stressed CNS: when glucocorticoids aggravate inflammation. Neuron. 2009;64(1):33-39.
  34. 34. Hermoso MA, Matsuguchi T, Smoak K, Cidlowski JA. Glucocorticoids and tumor necrosis factor alpha cooperatively regulate toll-like receptor 2 gene expression. Mol Cell Biol. 2004;24(11):4743-4756.
  35. 35. Menard C, Pfau ML, Hodes GE, Russo SJ. Immune and neuroendocrine mechanisms of stress vulnerability and resilience. Neuropsychopharmacology. 2017;42(1):62-80.
  36. 36. Palasz E, Wilkaniec A, Stanaszek L, Andrzejewska A, Adamczyk A. Glia-neurotrophic factor relationships: possible role in pathobiology of neuroinflammation-related brain disorders. Int J Mol Sci. 2023;24. doi: 10.3390/ijms24076321
  37. 37. Dixit VD, Schaffer EM, Pyle RS, et al. Ghrelin inhibits leptin- and activation-induced proinflammatory cytokine expression by human monocytes and T cells. J Clin Invest. 2004;114(1):57-66. doi: 10.1172/JCI21134
  38. 38. Li WG, Gavrila D, Liu X, et al. Ghrelin inhibits proinflammatory responses and nuclear factor-kappaB activation in human endothelial cells. Circulation. 2004;109(18):2221-2226. doi: 10.1161/01.CIR.0000127956.43874.F2

© Эко-Вектор,



СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.