Биологические науки / 8.Физиология человека и животных.

ОСОБЕННОСТИ воздействия α-токоферола и синтетических антиоксидантов на функциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза

Михаил Владимирович КОЗАК, кандидат медицинских наук,

Маргарита Фёдоровна КОЗАК, доктор биологических наук, профессор

Астраханский государственный университет, биологический факультет, Россия

The Astrakhan state university, Department biological, Shaumyana Square 1, Astrakhan, Russia

Ключевые слова: антиоксиданты, альфа-токоферол, эмоксипин, дибунол, гонадотропные клетки аденогипофиза, половые различия.

Keywords: antioxidants, alpha-tocopherol, emoxipin, dibunol, gonadotropic cells obtained from adenohypophysis, sex difference.

Исследовано действие α-токоферола и синтетических антиоксидантов на морфофункциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза белых крыс у животных разного пола. Стимулирующее влияние альфа-токоферола (в отличие от действия синтетических антиоксидантов, дибунола и эмоксипина), выражается в пропорциональном увеличении объёма ядра и цитоплазмы. Особенность воздействия растворимого в воде антиоксиданта эмоксипина проявилась в увеличении объёма цитоплазмы гонадотропоцитов аденогипофиза только у самцов. Полученные результаты позволяют рассматривать альфа-токоферол, как один из важнейших модуляторов изменения состояния гонадотропоцитов аденогипофиза, осуществляющего контроль над синтезом и выделением гонадотропных гормонов аденогипофиза наряду со стероидными гормонами в процессе адаптации организма к внешним воздействиям.

I. Вступление. В основе патогенеза многих заболеваний, происхождение которых связано с влиянием эндогенных и экзогенных факторов, находятся, в ряде случаев, нарушения стероидного равновесия. Нарушение регуляции физиологических функций приводит к глубоким изменениям метаболизма на молекулярном, клеточном, тканевом уровне и механизмов иммунной защиты организма. Этим объясняется использование в современной клинической практике гормональных препаратов, в терапевтическом применении которых нередко существует вынужденный эмпиризм. Методы их использования не всегда имеют достаточное теоретическое, клиническое и экспериментальное обоснование. В значительной степени это относится к терапевтическому использованию антиоксидантов и, в частности, витамина-Е.

Экспериментально выявлено изменение морфометрических показателей нейроцитов гипоталамуса, нейросекреты которых оказывают влияние на функции репродуктивной системы, при дополнительном введении альфа-токоферола животным. В связи с этим, витамин-Е рассматривается, как один из важнейших модуляторов состояния нейросекреторных клеток гипоталамуса (Тёплый, 1983; 1990). Исследование влияния дефицита витамина-Е на гипофизарно-гонадную систему крыс (Akazava et al., 1978, 1986) показало, что клетки, продуцирующие ФСГ (фолликулостимулирующий гормон), и ЛГ (лютеинизирующий гормон) в аденогипофизе, усиливали свою секреторную функцию. На это указывало увеличение размера этих клеток и накопление в них секреторных гранул, в то время как в семенниках были выявлены дегенеративные изменения. В литературе отсутствуют сведения о морфофункциональных изменениях гонадотропоцитов аденогипофиза при дополнительном введении альфа-токоферола. Значительно чаще ставится вопрос о неантиоксидантных, «витаминных» свойствах альфа-токоферола на клеточном уровне (Yoshikawa et al., 2000; Packer et al., 2001; Meydani et al., 2001; Azzi A. et al 2000; Azzi et al., 2000 b; Azzi et al., 2001). Исследованиями на молекулярном и биохимическом уровне показано участие альфа-токоферола и его комплексов с токоферолсвязывающими белками на синтез РНК в изолированных ядрах и субъядерных структурах (Капралов и др., 1997). Доказано также опосредованное влияние альфа-токоферола на функционирование клеточного ядра за счёт ингибирования протеинкиназы-С и регуляции концентрации ионов кальция (Azzi et al., 1995; Капралов и др., 1997; Yoshikawa et al., 2000; Azzi et al., 2001). Установлена способность альфа-токоферола, влиять на активность ферментов, связанных с обменом арахидоновой кислоты, синтезом простагландинов и лейкотриенов (Kwag et al., 2001). В связи с этим весьма актуально исследование сравнительного действия α-токоферола и синтетических антиоксидантов на морфофункциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза у животных разного пола в условиях их применения.

II Материалы и методы исследования. Опыты по исследованию действия α – токоферола, как регулятора гонадотропной функции аденогипофиза, были поставлены на половозрелых белых крысах линии «Вистар», средней массой: 230г (самцы) и 200г (самки). Возраст животных - восемь месяцев. Животные содержались в виварии при температуре 20-22˚C в стандартных лабораторных условиях (самцы и самки раздельно). В ходе эксперимента и непосредственно перед его завершением изучались влагалищные мазки с целью определения фазы эстрального цикла (Киршенблат Я.Д., 1973). Исследования проводились в период относительного «гормонального покоя» самок, когда организм обладает наибольшей чувствительностью к воздействию экзогенных антиоксидантов, то есть в фазы диэструса и метаэструса. Декапитацию животных проводили под хлоралгидратным наркозом внутрибрюшинно (2,5% раствор, 1мл / 100г массы животного). Фиксация соответствующих участков мозга проводилась по «СУЗА» (Ромейс Б., 1953). Окраска целлоидинпарафиновых срезов осуществлялась крезазаном (Ромейс Б., 1953), с использованием других руководств по микроскопической технике (Роскин Г.И., Левинсон Л.Б., 1957; Микроскопическая техника, 1996). Измерение клеток и ядер (Автандилов Г.Г., 1973) проводилось с помощью светового микроскопа и винтового окулярмикрометра МОВ – 1- 15x при увеличении микроскопа 15×90.

Гонадотропоциты аденогипофиза имеют эллипсовидную форму, в связи с этим объём клеток и их ядер в кубических микрометрах вычислялся с помощью формулы расчёта объёма эллипсоидаv = ², где a – наибольший диаметр оси эллипсоида, b – наименьший диаметр оси эллипсоида. Оси измеряли в плоскости оптического среза, проходящего через ядрышко (Гейнисман, 1974). Количество клеток для анализа по каждому варианту составило не менее 150 – 200.

Таблица 1

План экспериментальных воздействий

Варианты	Экспериментальное воздействие	Группы животных
Контроль	Животные без экспериментального воздействия	1. самцы
		2. самки
ТФ	Введение 10 % раствора альфа-токоферола в дозе 1 мг на 100 г массы животного (per os) в течение 14 дней.	3. самцы
		4. самки
Эмоксипин	Введение 1 % водного раствора эмоксипина внутримышечно в дозе 0,5 мг на 100 г массы животного в течение 14 дней.	5. самцы
		6. самки
Дибунол	Введение 10 % масляного раствора дибунола в дозе 4 мг на 100 г массы животного через рот в течение 14 дней.	7. самцы
		8. самки

Воздействие альфа-токоферола (ТФ) на морфометрические показатели гонадотропоцитов аденогипофиза на всех этапах эксперимента сравнивалось с эффектами синтетических антиоксидантов: эмоксипина и дибунола. Доза ТФ была избрана на основании данных, полученных об оптимальном действии витамина, как антиоксиданта, при разовом суточном введении не более 5 мг на животное со средней массой 200 г (Yasuda et al., 1979). Животные были разделены на 8 экспериментальных групп, по 10 животных в каждой группе.

Антиоксиданты вводили один раз в сутки в утренние часы.

III. Результаты и их обсуждение. Исследование гонадотропоцитов аденогипофиза самцов и самок крыс, получавших ТФ, выявило значительное увеличение объёмов цитоплазмы клеток у самцов на 52,5 %, у самок на 23,7 % (р<0,001). Одновременно с этим отмечено увеличение объёма ядер у самцов на 17 %, у самок на 26 % (р <0,001). Изменений ядерно-плазменного отношения при этом практически не происходит, так как увеличение объёма цитоплазмы коррелировало с увеличением объёма ядер. При действии синтетического антиоксиданта эмоксипина выявлено увеличение объёма цитоплазмы, которое происходило только у самцов (р <0,01). Введение дибунола привело к увеличению объёма цитоплазмы, как у самцов, так и у самок (р <0,001). Характерно, что воздействие синтетических антиоксидантов не вызвало изменений объёма ядра ни у самцов, ни у самок, а ядерно-плазменное отношение при этих воздействиях оставалось на уровне контроля. Результаты опытов свидетельствуют о наличии достоверного влияния антиоксидантов на морфофункциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза.

Таблица 2

Объём ядра и цитоплазм гонадотропоцитов гипофиза белых крыс

при действии альфа-токоферола и синтетических антиоксидантов

Варианты воздействия	Цитоплазма			Ядро		Ядерно-плазменное отношение
	Объём, мкм^3	В% к контролю		Объём, мкм^3	В % к контролю
Самки
1. Контроль	441,75 ± 8,15		100,00	116,41 ± 1,3	100,00	0,26 ± 0,04
2.Альфа-токоферол (ТФ)	546,27 ± 10,25 ***		123,66	146,88 ± 2,3 ***	126,17	0,27 ± 0,04
3.Эмоксипин	432,42 ± 9,82		98,00	110,81 ± 1,5	95,19	0,26 ± 0,04
4. Дибунол	532,98 ± 9,85 ***		+120,65	123,32 ± 1,4	105,94	0,23 ± 0,04
Самцы
1. Контроль	449,03 ± 8,94		100,00	117,99 ± 1,3	100,	0,26 ± 0,04
2. Альфа-токоферол	684,66± 17,90 ***		152.47	138.53 ± 2,6 ***	117,41	0,20 ± 0,04
3. Эмоксипин	492,23 ± 9,73 **		109,62	122.54 ± 1,2	103,85	0,25 ± 0,04
4. Дибунол	546,30± 11,12 ***		121,66	118,97 ± 1,4	100,83	0,22 ± 0,04

Введение антиоксидантов различной природы приводит, вероятно, к изменению антиоксидантного статуса гонадотропных клеток, вследствие чего увеличивается объём их цитоплазмы. Данный эффект может быть связан, как с усилением синтеза ФСГ и ЛГ, так и с торможением выведения секрета.

Наиболее выраженным влиянием на синтез и торможение резорбции нейросекрета в гонадотропоцитах обладает альфа-токоферол. Обнаружено значительное увеличение объёма цитоплазмы клеток при введении жирорастворимого антиоксиданта – дибунола. Особенностью воздействия эмоксипина, как водорастворимого антиоксиданта, оказалось увеличение при его введении лишь объёма цитоплазмы и только у самцов.

Обнаружены определённые отличия влияния альфа-токоферола и синтетических антиоксидантов на морфофункциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза Увеличение объёма цитоплазмы, при действии альфа-токоферола, вероятно, обусловлено преимущественно стимуляцией синтеза ФСГ и ЛГ, так как происходит значительное увеличение объёмов ядра гонадотропоцитов у самцов и самок. Вместе с тем, усиление синтетических процессов под действием альфа-токоферола сопровождается одновременным торможением выведения секрета из клетки, о чём свидетельствует сохранение на высоком уровне ядерно-плазменного отношения по сравнению с контролем. В связи с этим можно предположить, что изменение содержания в крови уровня ФСГ и ЛГ при этом не происходит.

Различие стероидного статуса самцов и самок наложило свои особенности на введение альфа-токоферола, что способствовало формированию половых различий в реакции гонадотропных клеток на альа-токоферол. Так у самцов наблюдалось более выраженное увеличение объёма цитоплазмы. Это свидетельствует о том, что основная часть гонадотропоцитов самцов включается в активный процесс синтеза. Доказано, что на содержание альфа-токоферола в тканях стероидпродуцирующих органов оказывает влияние, прежде всего, уровень стероидных гормонов (Feingold et al., 1993). Содержание ТФ в тканях стероидпродуцирующих органов гораздо выше у самок по сравнению с самцами (Feingold et al., 1999). Наряду с этим известно, что гипоталамо-гипофизарная система содержит высокие концентрации альфа-токоферола (Журавлёв, Журавлёва, 1975; Fand, Mc Nally, 1981). Влияние ТФ на клеточное ядро рассматривается некоторыми авторами, как аналогичное действию стероидных гормонов (Капралов и др., 1997). Возможно, что альфа-токоферол действует на мембраны клеток и ядер на конкурентной основе со стероидными гормонами, и изменение уровня стероидов модифицирует эффекты воздействия альфа-токоферола.

IV. Выводы

1. Полученные результаты можно рассматривать, как экспериментальные доказательства стимулирующего влияния альфа-токоферола на функциональное состояние гонадотропоцитов аденогипофиза.

2. Стимулирующее влияние альфа-токоферола (в отличие от действия синтетических антиоксидантов, дибунола и эмоксипина), выражается в пропорциональном увеличении объёма ядра и цитоплазмы.

3. Полученные результаты позволяют рассматривать альфа-токоферол, как один из важнейших модуляторов изменения состояния гонадотропоцитов аденогипофиза, осуществляющего контроль над синтезом и выделением гонадотропных гормонов аденогипофиза наряду со стероидными гормонами в процессе адаптации организма к внешним воздействиям.

4. Различие стероидного статуса самцов и самок определяет особенности ответной реакции на введение альфа-токоферола и способствует формированию половых различий в реакции гонадотропных клеток на альа-токоферол.

5. У самцов наблюдается более выраженное увеличение объёма цитоплазмы, что свидетельствует о том, что основная часть гонадотропоцитов аденогипофиза самцов включается в активный процесс синтеза.

Список использованной литературы

1. Бурлакова Е.Б Изучение аддитивного антиокислительного действия суммы природных антиоксидантов липидов / Бурлакова Е.Б., Храпова Н.Г., Сторожок Н.М. Вопросы медицинской химии. 1990. 4 С.: 72-74.

2. Гейнисман Ю.Я. Структурные и метаболические проявления функции нейрона./ Гейнисман Ю.Я. М.: Наука. 1974.112 с.

3. Журавлёв А.И. Сверхслабое свечение сыворотки крови и его значение в комплексной диагностике / Журавлёв А.И., Журавлёва А.И. М.: Медицина. 1975. 126 с.

4. Капралов А.А. Модуляция токоферолом действия А23187, верапамила и форболмиристат ацетата на РНК - полимеразную активность изолированных ядер печени крыс. / Капралов А.А., Петрова Г.В., Васильева С.М., Донченко Г.В. Биохимия. 1997.62, (7) С: 814-816.

5. Микроскопическая техника. 1996. Руководство для врачей и лаборантов. Под ред. Д.С. Саркисова и Ю.Л. Петрова. М.: Медицина.. 543с.

6. Ромейс Б. Микроскопическая техника. / Ромейс Б. Перевод с немецкого В.Я. Александрова З.И. Крюковой. М.: Иностранная литература. 1953. 575 с.

7. Тёплый Д.Л. Исследование влияния витамина-Е на функциональные системы организма. / Тёплый Д.Л. Дисс. д-ра биол. наук. Астрахань. 1983. 368 с.

8. Тёплый Д.Л. Влияние витамина Е на нейросекреторные клетки гипоталамуса белых крыс. / Тёплый Д.Л. Цитология. 1990. 32 (12). С: 1161-1167

9. Akazava N. Влияние недостаточности витамина Е на функцию системы гипофиз - половые железы у крыс. / Akazava N. Vitamins. 1978. 52 (7). С. 271-277.

10. Akazava N Effects of vitamin E deficiency and non-biological antioxidant (DPPD) on the function of the pituitary-gonadal axis of the rat. / Akazava N., Mikami S., Kimura S. J. Nutr. Sci. Vitaminol. Tokio. 1986.32(1) С. 41-54.

11. Azzi A. Vitamin E mediates cell signaling and regulation of gene expression / Azzi A, Gysin R, Kempna P, Munteanu A, Negis Y, Villacorta L, Visarius T, Zingg JM. Ann N Y Acad Sci. 2004 Dec; 1031:86-95.

12. Azzi A. Regulation of gene expression by alpha-tocopherol / Azzi A, Gysin R, Kempna P, Munteanu A, Villacorta L, Visarius T, Zingg JM. Biol Chem. 2004 Jul; 385(7): 585-591.

13. Azzi A. The role of alpha-tocopherol in preventing disease. Eur J Nutr. 2004 Mar; 43 Suppl 1: I/18-25.

14. Azzi A. No antioxidant functions of alpha-tocopherol in smooth muscle cells Azzi A., Breyer I. Feher M., Ricciarelli R., Stocker A., Zimmer S., Zingg J. // J. Nutr.- 2001.- V. 131, №2.- P. 378-381.

15. Azzi A. Specific cellular responses to alpha-tocopherol Azzi A., Breyer I., Feher M., Pastori M., Ricciarelli R., Spycher S., Staffieri M., Stocker A., Zimmer S., Zingg J.M. // J. Nutr.- 2000.- V. 130, № 7.- P. 1649-1652.

16. Azzi A. Vitamin E: non-antioxidant roles / Azzi A., Stocker A. // Prog. Lipid. Res. - 2000b.- V. 39, №3.- P. 231-255.

17. Fand I. Whole-body localization of 14C-tocopheryl-acetate in the rat following administration / Fand I., McNally W. // Arch. Int. Pharm. Odin. Ther.- 1981.- V. 250.- P. 4-17.

18. Feingold I.B. Regulation of adrenal and hepatic a-tocopherol content by androgens and estrogens / Feingold I.B., Longhurst P. A., Colby H.D. // Biochim. Biophys. Acta. 1993.- V.- 1176.- P. 192–196.

19. Feingold I.B. Effects adrenocorticotropic hormone and dexametasone on adrenal and hepatic α-tocopherol concentrations / Feingold I.B., Longhurst P.A., Colby H.D. // Free Radical Biology & Medicine. - 1999. - V. 26, N. 5/6.- P. 633–638.

20. Kwag O.G. Vitamin E improves microsomal phospholipase A2 activity and the arachidonic acid cascade in kidney of diabetic rats / Kwag O.G., Kim S.O., Choi J.H., Rhee I.K., Choi M.S., Rhee S.J. // J. Nutr.- 2001.-V. 131, № 4.- P. 1297-1301.

21. Meydani M. Vitamin E and atherosclerosis: beyond prevention of LDL oxidation / Meydani M. // J. Nutr. - 2001.-V.- 131. № 2.- P. 366-368.

22. Packer L. Molecular aspects of alpha-tocopherol antioxidant action and cell signaling/ Packer L., Weber S.U., Rimbach G. // J. Nutr.- 2001.- V. 131, N. 2.- P. 369-373.

23. Parker RS, Discovery, characterization, and significance of the cytochrome P450 omega-hydroxylase pathway of vitamin E catabolism. / Parker RS, Sontag TJ, Swanson JE, McCormick CC. Ann N Y Acad Sci. 2004. Dec; 1031:13-21.

24. Yasuda M. Influense of vitamin E on the level of lipids / Yasuda M., Fujita T., Mizunoya Y // J. Pharm. Sos. Jap. - 1979.- V. 99, №3.- Р. 285-289.

25. Yoshikawa T. Vitamin E and leukocyte-endothelial cell interactions / Yoshikawa T., Yoshida N. // Antioxid. Redox. Signal. - 2000. - V. 2, N. 4.- P. 821-825.

FEATURES of influence of α-tocopherol and synthetic antioxidants on a functional condition GONADOTROPIC CELLS OF ADENOHYPOPHYSIS

Kozak Michael Vladimirovich

Kozak Margarita Fyodorovna

The Astrakhan state university, Department biological, Shaumyana Square 1, Astrakhan, Russia, 414000, tel-fax: +7(8512)22-8264, е-mail: mkozak@yandex.ru

Action of α-tocopherol and synthetic antioxidants on the morphometric induces of the gonadotropic cells obtained from adenohypophysis of white rats, both males and females, after treatment with α-tocopherol and synthetic antioxidants are investigated. α-tocopherol stimulated a functional status of gonadotropic cells is revealed: the proportional size increase of a nuclear volume and the cytoplasm. After treatment with synthetic antioxidant dibunol the size increase of the cytoplasm gonadotropic cells for rats of different sex is detected. A water-soluble antioxidant – emoxipin feature of operation has appeared in the size increase of the cytoplasm gonadotropic cells only for males. The outcomes allow considering α-tocopherol as against synthetic antioxidants, as one of modulators of a function state of the gonadotropic cells obtained from adenohypophysis.