Гипоталамо-гипофизарная регуляция при старении

Видео: Стимуляция нормальной функции эпифиза Stimulate Normal Pineal Function

Ключевая роль гипоталамуса в адаптации организма к среде, важность и многообразие его регуляторных влияний, сходство между проявлениями старения, с одной стороны, и клиническими проявлениями гипоталамической патологии — с другой- выраженность морфологических и метаболических изменений в гипоталамусе (в первую очередь — в обмене медиаторов) — все это привело исследователей к предположению о том, что возрастные изменения в гипоталамусе определяют функциональные и обменные сдвиги в организме при старении, определяют само старение позвоночных (Groen, 1959- Борисов, 1966- Дильман, 1968- Фролькис и др., 1972- Finch, 1976).

У человека гипоталамическую область образуют 32 пары ядер.

При анализе гипоталамических: механизмов старения важно учитывать, что регуляция различных функций осуществляется при их взаимодействии.

Так, например, пищевое поведение определяется взаимодействием «центра аппетита» в латеральном гипоталамусе и «центра насыщения» — в вентромедиальном- теплорегуляция — взаимодействием структур переднего и заднего гипоталамуса- функция половых желез — взаимодействием преоптической области и ядер срединного возвышения.

Поэтому целостную характеристику функций гипоталамуса следует сочетать с характеристикой возрастных изменений отдельных его ядер, а также изменений функций гипофиза, занимающего особое место в осуществлении регулирующих старение пейсмекерных функций гипоталамуса.

Определенное представление о возрастных изменениях гипоталамо-гипофизарной системы дает изучение морфологических и метаболических изменений в гипоталамусе, гипоталамической нейросекреции, показателей деятельности нейрогипофиза, синтеза и выделения реализующих гормонов гипоталамуса (либеринов), синтеза и секреции тропных гормонов аденогипофиза и содержания соответствующих гормонов в крови, функциональных изменений в гипоталамусе, его регулирующих влияний.

Морфологические изменения

Структурной и ультраструктурной характеристике старения гипоталамуса людей и животных посвящено значительное число работ. Основное внимание исследователей уделялось количественным и качественным изменениям в различных элементах гипоталамуса — изучались изменения в плотности расположения нейронов, глиоцитов, капиллярной сети- накопление липофусцина и других включений- особенности нейросекреторного процесса- морфологическая картина нейрона и глиоцита и др.

Гипоталамус стареет структурно и функционально неравномерно — наряду с выраженными структурными нарушениями, гибелью нейронов в одних ядрах гипоталамуса сдвиги в других не очень выражены.

Совершенно очевидно, что это сказывается на функциях всей гипоталамической области в процессе старения, на регуляции гомеостаза стареющего организма. Получены данные о существенной (более 20—30%) возрастной потере нейронов в ядрах переднего гипоталамуса крыс-самок, особенно в преоптической, переднегипоталамической областях и аркуатном ядре (Machado-Salas et al., 1977- Hsu, Peng, 1978).

В заднем гипоталамусе старых (28 мес) крыс-самцов наиболее выраженное снижение плотности расположения нейронов (на 6—7% по сравнению с таковой у 6-и 12-месячных животных) отмечено в латеральном мамиллярном, перифорникатном и заднегипоталамическом ядрах (Межиборская, 1971, цит. по: Фролькис, Безруков, 1979). У очень старых (36 мес) крыс гибель нейронов нарастала во всех ядрах заднего гипоталамуса. Как и в других структурах ЦНС, в ядрах гипоталамуса отмечается накопление липофусцина.

Отложение липофусцина характеризуется выраженной неравномерностью. У крыс значительные концентрации липофусцина обнаруживаются в супраоптическом, преоптическом и переднегипоталамическом ядрах- в паравентрикулярном ядре отложение липопигментов значительно меньше (Machado-Salas et al., 1977).



Микроанатомически обнаруживается закономерное нарастание дистрофических процессов в нейронах переднего (Machado-Salas et al., 1977) и заднего гипоталамуса грызунов (Межиборская, 1971, цит. по: Фролькис, Безруков, 1979), гипоталамических ядер человека (Buttlar-Brentano, 1954). Сначала отмечается набухание тел нейронов, укорочение дендритов, появление перетяжек на дендритах, уменьшение числа дендритических шипиков. В последующем поверхность нейронов и дендритов деформируется, контур нейронов становится неправильным, появляются сморщенные дендриты.

В дальнейшем еще больше нарастает тигролиз, сморщивание и деформация нейронов, атрофируется дендритическое дерево, претерпевают дегенеративные изменения аксоны, отмечается нейронофагия погибших клеток. Электронно-микроскопически в нейронах отмечаются набухание части митохондрий, редукция крист, просветление матрикса, появление расширений и вакуолей в канальцах эндоплазматического ретикулума (Межиборская, 1978).

В эпендима льной выстилке III желудочка, к которому примыкают структуры медиобазального гипоталамуса, у старых людей и животных также обнаруживаются признаки дегенерации и атрофии клеток, уменьшение числа эпендимоцитов на единицу длины III желудочка, накопление в эпендимоцитах липофусцина и гликогена (Tarnovska-Dsiduszko, 1972- Machado-Salas et al., 1977, Квитницкая-Рыжова, 1979).

В связи с этим в старости могут происходить сдвиги в барьерных функциях эпендимы, что приведет к изменению функциональных взаимоотношений в системе нервная ткань — цереброспинальная жидкость, к нарастанию проницаемости барьера для ряда физиологически активных веществ.



Важным морфофункциональным показателем деятельности гипоталамо-гипофизарной области является нейросекреция. По данным различных авторов, активность нейросекреторного процесса в ядрах гипоталамуса людей и животных в старости снижается или не меняется (Rodeck et al., 1960- Morrison, Staroscik, 1964- Фролькис и др., 1972- Богданович, 1974- Накельский и др., 1976).

По данным Фролькиса и сотр. (1972), у старых крыс отмечается накопление нейросекрета во всех элементах нейросекреторной системы в результате усиления продукции и замедления, ослабления выведения секрета в кровь.

Наряду с уменьшением базальной активности нейросекреторного процесса отмечается ослабление реакции нейросекреторной системы на рефлекторные (кожно-болевое раздражение) или афферентные нервные раздражения (стимуляция ядер миндалевидного комплекса) и усиливается реакция на гуморальные раздражители — введение адреналина, что, по-видимому, связано с ростом чувствительности нейросекреторных элементов к действию катехоламинов (Фролькис и др., 1972).

Кровоснабжение и метаболизм

Данные об изменениях кровотока в гипоталамусе при старении отсутствуют. Вместе с тем некоторые наблюдения позволяют предполагать, что в старости происходит ухудшение кровоснабжения гипоталамуса.

Так, хотя длина капиллярного русла, рассчитанная на единицу объема ткани, у 6-месячных (1004±156 мм/мм3) и 28—31-месячных крыс (863±105 мм/мм3) достоверно не различается (Межиборская, 1975), в стенке капилляров отмечаются существенные дистрофические изменения — происходит утолщение базального слоя, главным образом за счет гидратации его неклеточного компонента, который просветляется, теряет упорядоченность структуры. В клеточных элементах накапливается липофусцин, появляются миелиноподобные образования. В перикапиллярной глии наблюдаются явления отека.

При старении в гипоталамусе отмечается ослабление интенсивности окислительно-восстановительных процессов. В опытах на крысах в возрасте от 21 до 805 дней показано, что как у самок, так и у самцов поглощение кислорода тканью гипоталамуса с возрастом достоверно снижается (Peng et al., 1977). Например, поглощение кислорода тканью гипоталамуса у 22-месячных интактных крыс-самцов было на 24% меньше, чем у 4-месячных.

Вместе С тем существуют данные об отсутствии существенных возрастных изменений в поглощении кислорода вентромедиальным и латеральным гипоталамусом крыс (Panksepp, Reilly, 1975). При изучении нуклеиновых кислот в гипоталамической области при старении отмечается отсутствие изменений в содержании РНК и ДНК в гипоталамусе и преоптической области мышей в возрасте от 12 до 30 мес (Ghaconas, Finch, 1973), а также в супраоптическом ядре крыс в возрасте от 76 до 960 дней (Wulff et al., 1963). Содержание РНК в заднегипоталамических ядрах старых крыс снижается (Межиборская, Либерман, 1971).

Обмен медиаторов

При старении активность ферментов синтеза катехоламинов в гипоталамусе не меняется или снижается, а ферментов, катализирующих расщепление катехоламинов, по данным различных авторов, уменьшается (КОМТ у мышей линии G57BL/6J, МАО у крыс), не меняется (КОМТ у мышей линии DBA/2J) или возрастает (МАО у пожилых людей) (Finch, 1973- Eleftheriou, 1975- Robinson, 1975- Algeri et al., 1977).

Уровень катехоламинов в гипоталамусе грызунов не меняется или снижается (Finch, 1973- Анисимов и др., 1977- Simpkins et al., 1977- Ponzio et al., 1978). Наиболее выраженные изменения претерпевает скорость обновления, обмена катехоламинов (снижение почти в 1.5 раза для дофамина и в 2 раза для норадреналина) и захват дофамина синаптосомами гипоталамуса (снижение на 30%).

Захват норадреналина синаптосомами гипоталамуса у старых мышей не меняется (Jonec, Finch, 1975). Изменений в уровне, обмене и синаптосомальном захвате серотонина в гипоталамусе старых животных не отмечено (Finch, 1973- Анисимов и др., 1977). Существуют данные о некотором повышении в гипоталамусе стареющих крыс концентрации 5-ОИУК (Simpkins et al., 1977).

Активность ферментов синтеза ацетилхолина и некоторых аминокислот в гипоталамусе пожилых людей снижена (McGeer, McGeer, 1975). Концентрация глутаминовой и аспарагиновой кислот в гипоталамусе крыс претерпевает волнообразные изменения, снижаясь к старости (Гордиенко, 1975). Содержание ГАМК и гистамина в гипоталамусе при старении не изменяется (Гордиенко, 1975- Анисимов и др., 1977).

Рецепторы

У крыс с 4- до 30-месячного возраста базальный уровень цАМФ в гипоталамусе снижается, цГМФ — не меняется (Puri, Volicer, 1981). Существуют данные о неизменности базального уровня цАМФ и цГМФ и чувствительности аденилатциклазы в гипоталамусе крыс при старении (Schmidt, Thornberry, 1978).

Базальный уровень активности аденилатциклазы в гипоталамусе 5-летних и 5-месячных кроликов одинаков, вместе С Тем ее стимуляция при действии дофамина, норадреналина и гистамина в 1.3— 1.5 раза меньше у старых животных (Makman et al., 1979).

Нейрогипофиз

Гормонами задней доли гипофиза являются окситоцин и вазопрессин (антидиуретический гормон). Эти гормоны продуцируются нейронами гипоталамуса, а хранятся в задней доле гипофиза. Исходя из данных о содержании гормонов в гипофизе или крови, а также реакциях старческого организма на водную, спирто-водную или солевую нагрузку, исследователи приходят к выводу об ослаблении (Никитин, Тверской, 1951, Turkington, Everitt, 1976), неизменности (Gurrie et al., 1960) или усилении функционирования нейрогипофиза в старости (Фролькис и др., 1976).

Так, показано, что у людей и животных с возрастом закономерно нарастает содержание вазопрессина в крови (Фролькис и др., 1976а- Головченко, 1979). Особенно выраженное увеличение содержания вазопрессина отмечается у лиц с патологией сердечнососудистой системы — гипертонической болезнью и ишемической болезнью миокарда. Кроме того, при старении растет чувствительность сердца и сосудов (в том числе и коронарных) к действию вазопрессина, снижается выраженность тахифилаксии.

У старых животных меньшие дозы вазопрессина приводят к развитию коронарной недостаточности, артериальной гипертензии. Все это позволило сделать вывод о том, что вазопрессин играет большую роль в развитии у людей пожилого возраста патологии сердечно-сосудистой системы (Фролькис и др., 1976б).

Промежуточная доля гипофиза

Прямыми экспериментальными или клинико-физиологическими данными о гипоталамической регуляции меланоцитстимулирующей функции гипофиза мы не располагаем. Данные, полученные при обследовании пациентов с болезнью Паркинсона, позволяют предполагать снижение высвобождения гипоталамусом меланоцитингибирующего фактора и вследствие этого увеличение меланоцитстимулирующей активности гипофиза (Shuster et al., 1973).