Евдокимова О.В., Городецкая И.В.
Влияние йодсодержащих тиреоидных гормонов на синтез белков теплового шока в головном мозге крыс при стрессе и адаптации
УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», Республика Беларусь
Резюме.
Ранее показано стимулирующее влияние йодсодержащих тиреоидных гормонов (ЙТГ) на экспрессию индуцибельных белков теплового шока c м.м. 70 кДа (HSP-70) в миокарде, однако воздействие ЙТГ на стресс-индуцированный синтез HSP в головном не установлено. Наряду с этим установлено, что HSP-70 являются определяющим компонентом эндогенной защиты головного мозга от повреждения. Цель настоящей работы – изучить влияние ЙТГ на экспрессию белков теплового шока в головном мозге при стрессе. Исследования проводились на 96 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 220-250 г. Установлено, что физический (нахождение крыс в холодовой камере с t 4°С в течение 30 минут), химический (однократное внутрижелудочное введение 25% раствора этанола 3,5 г/кг), а также эмоциональный стресс (свободное плавание в клетке (СПК) на протяжении 30 минут) приводят к стимуляции экспрессии HSP-70 в головном мозге. Экспериментальный гипотиреоз (внутрижелудочное введение мерказолила 25 мг/кг в 1% крахмальном клейстере в течение 20 дней) per se угнетает синтез HSP-70 в ткани мозга и препятствует их накоплению при всех изученных видах стресса, а также при адаптации к стрессу (1-ый день СПК в течение 1-ой минуты, 2-ой день – в течение 3-х минут, 3-ий день – в течение 5-ти минут). L-тироксин, вводимый в малых дозах (внутрижелудочно 1,5-3,0 мкг/кг в 1% крахмальном клейстере на протяжении 28 дней), сам по себе стимулирует синтез HSP-70 и обеспечивает большее их накопление в головном мозге крыс при физическом, химическом и эмоциональном стрессе. Стимуляция ЙТГ экспрессии HSP-70 в головном мозге при стрессе и адаптации открывает новый, ранее неизвестный, аспект их антистрессорного действия.
Ключевые слова: йодсодержащие гормоны щитовидной железы, стресс, белки теплового шока.
Литература
1. Малышев, И. Ю. Белки теплового шока и защита сердца // И. Ю. Малышев, Е. В. Малышева // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1998. – Т. 126, № 12. – С. 604–611.
2. Значение тиреоидных гормонов в стрессиндуцированном синтезе белков теплового шока в миокарде / И. В. Городецкая [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2000. – Т. 130, № 12. – С. 617–619.
3. Божко, А. П. Значение тиреоидных гормонов в предупреждении нарушений сократительной функции и антиоксидантной активности миокарда при тепловом стрессе / А. П. Божко, И. В. Городецкая // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. – 1998. – Т. 84, № 3. – С. 226–232.
4. Божко, А. П. Зависимость адаптационного эффекта коротких стрессорных воздействий от тиреоидного статуса организма / А. П. Божко, А. П. Солодков // Проблемы эндокринологии. – 1990. – Т. 36, № 5. – С. 74–78.
5. Божко, А. П. Нарушение сократительной функции сердца и адренореактивность миокарда при стрессе в зависимости от уровня тиреоидных гормонов / А. П. Божко, Т. А. Сухорукова // Проблемы эндокринологии. – 1989. – Т. 35, № 6. – С. 71–75.
6. Малышев, И. Ю. Белки теплового шока и защита сердца / И. Ю. Малышев, Е. В. Малышева // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1998. – Т. 126, № 12. – С. 604–611.
7. Роль HSP70 и Са2+-насоса саркоплазматического ретикулума миокарда в кардиопротекторных эффектах адаптации к физической нагрузке у крыс / Т. Г. Сазонтова [и др.] // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. – 1998. – Т. 84, № 11. – С. 1214-1222.
8. Роль белков теплового шока HSP70 и HSP32 в защитном эффекте адаптации культуры клеток гиппокампа НТ22 к окислительному стрессу / И. П. Хоменко [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2007. – Т. 144, № 8. – С. 138–142.
9. Манухина, Е. Б. Влияние различных методик стрессирования и адаптации на поведенческие и соматические показатели у крыс / Е. Б. Манухина, Н. А. Бондаренко, О. Н. Бондаренко // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1999. – Т. 129, № 8. – С. 157–160.
10. Hightower, L. E. Heat shock, stress prоteins, chaperones and proteotoxicity / L. E. Hightower // Cell. – 1991 Jul. – Vol. 66, N 2. – P. 191–197.
11. Brain-gut induction of heat shock protein (HSP) 70 mRNA by psychophysiological stress in rats / S. Fukudo [et al.] // Brain Res. – 1997 May. – Vol. 757, N 1. – P. 146–148.
12. Similar effects of cocaine and immobilization stress on the levels of heat-shock proteins and stress-activated protein kinases in the rat hippocampus, and on swimming behaviors: the contribution of dopamine and benzodiazepine receptors / T. Hayase [et al.] // Behav. Pharmacol. – 2003 Nov. – Vol. 14, N 7. – Р. 551–562.
13. HSP70 induction in the brain following ethanol administration in the rat: regulation by glutathione redox state / V. Calabrese [et al.] // Biochem. and Biophys. Res. Communic. – 2000 Mar. – Vol. 269, N 2. – P. 397–400.
14. Laios, E. Characterization of cold-induced heat shock protein expression in neonatal rat cardiomyocytes / E. Laios, I. M. Rebeyka, C. A. Prody // Molec. and Cell. Biochem. – 1997 Aug. – Vol. 173, N 1/2. – P. 153–159.
15. Ethanol-induced oxidative stress in rat astrocytes: role of HSP70 / A. Russo [et al.] // Cell. Biol. Toxicol. – 2001. – Vol. 17, N 3. – P. 153–168.
16. Hranitz, J. M. Ethanol increases HSP70 concentrations in honeybee (Apis mellifera L.) brain tissue / J. M. Hranitz, C. I. Abramson, R. P. Carter // Alcohol. – 2010 May. – Vol. 44, N 3. – P. 275–282.
17. HSP70 induction in the brain following ethanol administration in the rat: regulation by glutathione redox state / V. Calabrese [et al.] // Biochem. and Biophys. Res. Communic. – 2000 Mar. – Vol. 269, N 2. – P. 397–400.
18. Aging effects on the habitual expression of HSP70 mRNA in the hippocampus of rats / S. H. Shao [et al.] // Chinese J. of Physiol. – 2007 Jun. – Vol. 50, N 3. – Р. 113–120.
19. Brain glucocorticoid receptor and heat shock protein 70 levels in rats exposed to acute, chronic or combined stress / D. Filipoviс [et al.] // Neuropsychobiol. – 2005. – Vol. 51, N 2. – Р. 107–114.
20. Effect of single and repeated immobilization stress on the heat shock protein 70/90 system of the rat: glucocorticoid-independent, reversible reduction of Hsp90 in the liver and spleen / N. C. Vamvakopoulos [et al.] // Neuroendocrinol. – 1993 Jun. – Vol. 57, N 6. – P. 1057–1065.
21. Bechtold, D. A. Localization of the Heat-Shock Protein Hsp70 to the Synapse Following Hyperthermic Stress in the Brain David / D. A. Bechtold, S. J. Rush, I. R. Brown // J. of Neurochem. – 2000 Feb. – Vol. 74, N 2. – P. 641–646.
22. Городецкая, И. В. Молекулярные механизмы антистрессорного эффекта тиреоидных гормонов / И. В. Городецкая // Фундаментальные, клинические и фармацевтические проблемы патологии человека : сб. науч. тр. Витеб. гос. мед. ун-та. – Вып. 2. – Витебск, 2003. – С. 10–14.
23. Unfolded protein response is involved in the pathology of human congenital hypothyroid goiter and rat non-goitrous congenital hypothyroidism / M. Baryshev [et al.] // J. Mol. Endocrinol. – 2004 Jun. – Vol. 32, N 3. – P. 903–920.
24. Maloyan, A. Adrenergic signaling and thyroid hormones affect HSP72 expression during heat acclimation / A. Maloyan, M. Horowitz // J. Appl. Physiol. – 2002 Jul. – Vol. 93, N 1. – P. 107–115.
25. Родионова, Т. И. Роль гормонов щитовидной железы в регуляции обменных процессов миокарда / Т. И. Родионова, В. В. Самитин // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2009. – Т. 5, № 1. – С. 123–127.
26. Duncan-Bassett, J. H. Thyroid hormone action: genomic and non-genomic effects / J. H. Duncan-Bassett // Endocrinol. Abstr. – 2011. – N 25. – P. 6–10.
27. Nielsen, J. B. Phenylalanyl-tRNA synthetases of rat liver: differential effects of thyroid hormone / J. B. Nielsen, A. E. Haschemeyer // Biochemistry. – 1976 Jan. – Vol. 15, N 2. – Р. 348–355.
28. Божко, А. П. Нарушения сократительной функции сердца и адренореактивность миокарда при стрессе в зависимости от уровня тиреоидных гормонов / А. П. Божко, Т. А. Сухорукова // Проблемы эндокринологии. – 1989. – Т. 35, № 6. – С. 71–75.
29. Effect of triiodthyronine pretreatment on beta-adrenergic responses in stunned cardiac myocytes / J. Tse [et al. // J. Cardiothorac. Vasc. Anesth. – 2003 Aug. – Vol. 17, N 4. – Р. 486–490.
30. Pracyk, J. B. Thyroid hormone regulates ontogeny of beta adrenergic receptors and adenylate cyclase in rat heart and kidney effects of propilthiouracil-induced perinatal hypothyroidism / J. B. Pracyk, T. A. Slotkin // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1992 Jun. – Vol. 261, N 3. – P. 951–958.
31. Меерсон, Ф. З. Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца / Ф. З. Меерсон, И. Ю. Малышев. – М. : Наука, 1993. – 159 с.
32. Halliwell, B. Reactive oxygen species in living systems: Sourse, biochemistry and role in human disease / B. Halliwell // Amer. J. Med. – 1991 Sep. – Vol. 91, N 3C. – Р. 13S–22S.
33. Mantis, N. J. The agrobacterium tumefaciens vir gene transcriptional activator virG is transcriptionally induced by acid pH and other stress stimuli / N. J. Mantis, S. C. Winans // J. Bacteriol. – 1992 Feb. – Vol. 174, N 4. – Р. 1189–1196.
34. Молекулярные механизмы кратко- и долговременных эффектов гипоксического прекондиционирования / М. О. Самойлов [и. др.] // Проблемы гипоксии: молекулярные, физиологические и медицинские аспекты / М. О. Самойлов [и. др.]. – М. : Истоки, 2004. – С. 96–111.
Сведения об авторах:
Евдокимова О.В. - аспирант кафедры нормальной физиологии УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет»;
Городецкая И.В. - д.м.н., декан лечебного факультета, профессор кафедры нормальной физиологии УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет».
Адрес для корреспонденции: Республика Беларусь, 210023, г. Витебск, пр. Фрунзе, 27, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», деканат лечебного факультета. Тел.раб.: +375 (212) 26-10-56 – Городецкая Ирина Владимировна.
