ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПОЛОВОГО ДИМОРФИЗМА АСИММЕТРИИ И АСИНХРОННОСТИ ПРОЗРЕВАНИЯ КРЫСЯТ И ДРУГИХ НЕЗРЕЛОРОЖДАЮЩИХСЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Э.Д. Моренков, Л.П. Петрова
Биологический факультет МГУ и ИВНД и НФ РАН, Москва, Россия, emorenkov@mail.ru
Асинхронность и асимметрию раскрывания глаз и слуховых проходов можно проследить у самцов и самок ряда представителей незрелорождающихся домашних и лабораторных животных, как было показано нами ранее на примере некоторых грызунов (Моренков Э.Д. 2004, Моренков Э.Д., Петрова Л.П. 2003). Эти явления могут иметь определенное прогностическое значение в плане определения половых, видовых и популяционных или индивидуальных различий в темпах созревания функциональных систем и латерализации мозга, в сенсорном и моторном предпочтении, а также однополушарном запечатлении впервые воспринимаемых стимулов.
По современным представлениям, в ходе эволюции, по крайней мере, у домлекопитающих позвоночных, сформировался механизм преимущественной передачи сигналов с левого глаза для их обработки в правом полушарии при страхе и избегании опасных объектов или хищников, в то время как правый глаз (и левое полушарие) более необходимы для визуального контроля реакций нападения, пищедобывательного и агрессивного поведения (Vallortigara et al., 2005, Halpern et al., 2005).
Вместе с тем, указанные проблемы не привлекли еще должного внимания исследователей и не стали предметом специального изучения на незрелорождающихся млекопитающих. Единичные сообщения по этим вопросам не получили теоретического обоснования и объяснения. Так, согласно этологическим наблюдениям (Bateson, 2004), котята открывают глаза раньше, если находятся постоянно в темноте, выращиваются в обогащенной среде или выкармливаются молодыми кошками. Имеются также более ранние сообщения (Smart et al., 1986, 1990), о том, что искусственно вскармливаемые и подвергающиеся различным воздействиям крысята открывают сначала левый глаз и происходит это раньше, чем при обычных условиях.
Имеющиеся к настоящему времени сведения об ускорении или задержке открывания глаз у экспериментальных животных под влиянием нейротоксинов и других биологически активных соединений, пре-или постнатального стрессирования и условий выращивания не поддаются прямой интерпретации, ввиду больших вариаций в интенсивности и сроках применяемых воздействий.
Вопрос о влиянии на рассматриваемые процессы половых гормонов, нейропептидов и нейростероидов в целом до сих пор остается открытым, хотя между половой принадлежностью и порядком открывания правого и левого глаз, по-видимому, существует определенная корреляция. Впервые обратившие на это внимание канадские исследователи (Clark et al., 1993) отметили, что у самцов монгольских песчанок в большинстве случаев сначала открывается левый глаз, тогда как у самок - правый. Предполагалось, что эта последовательность зависит от пренатального уровня тестостерона в окружающей амниотической жидкости, поскольку нахождение зародыша в матке между двумя самцами или самками могло приводить к ее изменению. Однако, попытка подтвердить данное наблюдение на крысах авторам этой работы не удалась.
Таким образом, еще предстоит выяснить, каким образом материнские и собственные, вырабатываемые в достаточно больших количествах в перинатальный период в гонадах, надпочечниках и непосредственно в мозге стероиды модулируют процессы развития, дифференциации и латерализации зрительной и других функциональных систем. При этом следует учитывать, что половые гормоны на ранних этапах, наряду с программирующими, пермиссивными эффектами, опосредованными через ядерные рецепторы, могут оказывать и временные, активационные влияния, благодаря способности связываться с мембранными рецепторами.
Методы.
В качестве одного из возможных подходов к решению этих задач было проведено изучение влияния воздействия андрогенов и эстрогенов в перинатальном периоде на последовательность раскрывания глазных век у самцов и самок крыс.
Всего в опытах использовано 360 крысят линии Вистар из 60 выводков, полученных от матерей с 2 или 3 беременностью. Каждая семья, насчитывавшая от 4 до 8 детенышей, с равной пропорцией самцов и самок, содержалась в отдельной пластиковой клетке на подстилке из опилок, при стандартных условиях температуры, освещенности и влажности, без ограничений в корме и питье для матерей. Первоначально половую принадлежность определяли по аногенитальному расстоянию и уточняли ее при появлении сосков у самок. С 10 до 16 дня после рождения, примерно через 3 часа, каждого индивидуально маркированного цветными метками крысенка поочередно вынимали для определения времени начала и динамики прозревания, с фото-и видеорегистрацией при помощи цифровых камер и установки VideoMot 2 для последующей компьютерной обработки полученных данных по программе Statgraphics. Для определения направленности и степени асимметрии рассчитывали индекс К=R-L/R+L, положительные величины которого указывают на преимущественное начало прозревания c правого, а отрицательные-с левого глаза.
Проведенный параллельно анализ асинхронного раскрывания наружных слуховых проходов у крысят, происходящего в те же сроки - на 12-14 днях жизни, дал идентичные результаты, ввиду чего они не рассматриваются в данной работе. Дополнительно, проводились наблюдения за ходом прозревания других представителей грызунов-мышей (на 11-13 днях), хомячков, монгольских песчанок (14-17 дни) и домашних животных-кошек (с 8 по 13 дни) и собак (на 9-14 день).
Результаты
Некоторые наглядные примеры асимметрии при последовательном включении в функциональную деятельность правого и левого глаз у самцов и самок крысят, котят и щенков демонстрируются на рис.1-4. Во всех этих случаях только один глаз был открыт в течение не менее 5 (до 14) часов, что может быть достаточно для однополушарного визуального импринтинга. У самок этот процесс начинался, в большинстве случаев, на несколько часов раньше и быстрее завершался, чем у самцов. Кроме того, самки чаще (в 71,3% случаев, к=-0,56) открывали сначала левый глаз, а затем, спустя некоторое время, правый, а у самцов - наоборот, в 75,4% случаев (к=+0,50) начиналось прозревание с правого глаза. При этом крысята проявляли позно-моторное предпочтение с вращением в ипсилатеральном по отношению к открытому глазу направлении.
После введения тестостерон-пропионата или сустанона 250 в первый день после рождения (1мг/кг п/к) происходила задержка начала прозревания, в среднем на 5,2+-1,6 час, при существенном возрастании числа самцов и самок, у которых первым раскрывался, хотя бы частично, правый глаз (85,6% и 63,6%, соответственно). Маскулинизирующее влияние больших концентраций экзогенных андрогенов в период прозревания крысят проявлялось не только в постнатальном, но и в пренатальном периоде, после введения сустанона их матерям на 18 день беременности. Таким образом, синтетические аналоги андрогенов вызывают усиление исходной асимметрии у самцов и ее инверсию у самок.
Исходя из положения о том, что маскулинизирующие эффекты тестостерона на сексуальный диморфизм мозга грызунов проявляются после его ароматизации и связывания образующегося эстрадиола с соответствующими рецепторами, мы проверили влияние неонатального введения эстрадиола (0,5 мг/кг) на последовательность прозревания крысят (n=74). Полученные результаты свидетельствуют о том, что экзогенные синтетические эстрогены оказывают не маскулинизирующее, а достаточно выраженное феминизирующее влияние, приводя к более раннему открыванию левого глаза у самцов и самок (к=-33,2 и -34,5, соответственно).
В отдельной серии опытов на 46 крысятах было проверено воздействие ежедневного стрессирования крысят 60-минутным отъемом от матери с 1 по 12 дни жизни. При этом оказалось, что стресс приводит к уменьшению полового диморфизма и ускорению прозревания, с демаскулинизацией у самцов и с определенной степенью дефеминизации у самок (соответственно, к=+33,3 и -27,7). Эти изменения, вероятно, также обусловлены нарушением продукции стероидов, поскольку неонатальное и пренатальное стрессирование ведет к снижению их уровня.
Результаты, полученные на мышах (линий NMRI и DBA2), монгольских песчанках, кошках и собаках полностью подтвердили данные по асимметрии раскрытия век у крысят. Правый глаз раньше приоткрывался у 69,8% самцов и у 23,5% самок мышей. У песчанок процентное соотношение составило, соответственно, 85,0% и 21,8%, что противоречит выводу из ранее опубликованной работы (Clark et al., 1993). Для выяснения причин этих расхождений, которые могут быть связаны с различающимися сезонными условиями или с влиянием стрессирующих факторов, необходима постановка дополнительных экспериментов. Задачами последующих исследований явится также уточнение роли эстрогенов в формировании функциональной асимметрии сенсорных систем, поскольку наши данные не вполне согласуются с положением гормональной теории соматической и мозговой дифференциации о том, что половые различия определяются исключительно уровнем выработки андрогенов. Полученные в настоящей работе на различных представителях незрелорождающихся млекопитающих данные подтверждают идею о существенном значении гонадных стероидов в формировании полового диморфизма асимметрии и асинхронности прозревания.
|
|
|
Выводы
1.В ранних этапах постнатального развития формирование латерализации зрительного восприятия определяется признаками пола и зависит от соотношения андрогенов и эстрогенов.
2.Показано более раннее раскрывание правого глаза у самцов и левого у самок крыс, песчанок и других незрелорождающихся животных.
3.Неонатальное введение тестостерона и эстрадиола вызывает относительное увеличение числа крысят с более ранним открыванием правого и левого глаза соответственно.
4.Полученны результаты, свидетельствующие о половом деморфизме в процессе прозревания и асимметрии включения в функциональную деятельность зрительной системы.
Список литературы.
Моренков Э.Д. Половой диморфизм функциональной асимметрии мозга грызунов. Хрестоматия: Функциональная межполушарная асимметрия. Ред. Н.Н. Боголепов, В.Ф.Фокин. М, Научн. мир, 2004, с.369-385.
Моренков Э.Д., Петрова Л.П. Асинхронность раскрытия глазных век и наружных слуховых проходов у некоторых представителей грызунов и других незрелорождающихся млекопитающих. В сб.:Функциональная асимметрия мозга. М, 2003, с.182-186.
Clark M.M., Robertson R.K., Galef B.G. Intrauterine position effects on sexually dimorphic asymmetries of mongolian gerbils: testosterone, eye opening and paw preference. Dev. Psychobiol. 1993, 26, 4, 185-194.
Halpern M.E., Gunturkun O., Hopkins W.D., Rogers L.J. Lateralization of the vertebrate brain: taking the side of model systems. J. Neurosci. 2005, 25, 45, 10351-10357.
Smart J.L., Tonkiss J., Massey R.F. A phenomenon left- biased asymmetrical eye opening in artificially reared rat pups. Brain Res. 1986, 393, 1, 134-136.
Smart J.L., McMahon A.C., Massey R.F., Akbar G.N., Warren M.A. Evidence of non-maternally mediated acceleration of eye opening in enriched artificially reared rat pups. Brain Res. Dev. Brain Res. 1990, 56, 1, 141-143.
