Вияние орхидэктомии на иммунный статус мышей гибридов F1. Монография

ИНСТИТУТ КЛИНИЧЕСКОЙ ИММУНОЛОГИИ СО РАМН НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЛИЯНИЕ ОРХИДЭКТОМИИ НА ИММУННЫЙ СТАТУС У МЫШЕЙ ГИБРИДОВ F1 Монография

Новосибирск 2011

УДК 619:612.017.12:636.02 ББК 48.47 В 586

А в т о р ы: О.П. Колесникова, О.Т. Кудаева, С.А. Арсенова, В.Н. Кисленко, Е.В. Гойман, Е.Д. Гаврилова

Р е ц е н з е н т ы: д-р вет. наук, проф. Плешакова В.И.; д-р. мед. наук, проф. Рудаков Н.В.

В 586 Вияние орхидэктомии на иммунный статус мышей гибридов F1 / О.П. Колесникова,

О.Т. Кудаева, С.А. Арсенова, В.Н. Кисленко, Е.В. Гойман, Е.Д. Гаврилова; Новосиб. гос. аграр. ун-т. – Новосибирск, 2011. – 112 с.

ISBN 978-5-94477-100-1

Известно, что одним из отрицательных эффектов кастрации, в частности у домашних котов, является увеличение частоты заболеваний мочевыделительной системы. При этом кастрации домашних котов – это одна из самых распространенных операций в ветеринарной практике. Но конкретные механизмы развития патологии почек, участия аутоиммунных компонентов, воспаления изучены мало. Монография содержит результаты экспериментального исследования участия иммунных механизмов в возникновении заболеваний почек вследствие орхидэктомии.

УДК 619:612.017.12:636.02 ББК 48.47

© Новосибирский государственный аграрный университет, 2011

ISBN 978-5-94477-100-1

2

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в научной литературе широко обсуждается роль половых гормонов в регуляции функций иммунной системы. Установлено, что возрастная инволюция тимуса ускоряется во время полового созревания – период, когда резко возрастает уровень половых гормонов (Whitacre et al., 2001; Ярилин, 2003). В литературе имеются данные, свидетельствующие о половом диморфизме в иммунном ответе, который обусловлен половыми стероидными гормо-

нами (Myers et al., 1972; Кудаева, 1993; Абрамов, 1996). Из-

вестно об асимметричном распространении аутоиммунных заболеваний среди мужчин и женщин. Около 80% пациентов с такими аутоиммунными болезнями, как системная красная волчанка (СКВ), аутоиммунный тироидит, аутоиммунный гепатит, склеродермия и др., являются женщинами. Это объясняется стимулирующим действием женских половых гормонов – эстрогенов – на гуморальный иммунный ответ. Повышенное антителообразование может сопровождаться появлением антител против собственных тканей организма. Тестостерон, напротив, угнетает гуморальный иммунный ответ, а значит, снижается риск проявления ауто-

иммунных реакций (Grossman, 1984; Olsen, Kovacs, 2001).

Кастрация – одна из самых распространенных операций в ветеринарной практике. Полное удаление семенников приводит к резкому снижению тестостерона в организме (Charing et al., 1988). Известно, что продолжительность жизни у кастрированных животных дольше, чем у некаст-

рированных (Kraft, 1998; Greer et al., 2007). Однако хирур-

гическое удаление гонад может приводить к возникновению различных патологий, ухудшающих качество жизни живот-

ных, таких как ожирение (Fettman et al., 1997; Kanchuk et al., 2002; Nguyen et al., 2004), сахарный диабет (Hoenig et al., 2002; Kanchuk et al., 2002), гипотиреоидизм (Milne, 1981; Panciera, 1994). Твердо установлено, что гипогонадизм у

3

мужчин (дефицит тестостерона), который приводит к нарушениям костно-кальциевого обмена, является одним из этиологических факторов камнеообразования в почках, а андрогенная терапия статистически значимо замедляет этот процесс (Александров и др., 2008). У животных разных видов также показано, что гонадэктомия (GE) приводит к увеличению частоты болезней нижних мочевыводящих путей

(Stubbs et al., 1996; Lekcharoensuk et al., 2001; Spain et al., 2002). У гонадэктомированных крыс обнаружено более тяжелое течение хронической почечной недостаточности (ХПН), чем у интактных животных (Ali et al., 2001). Другими исследователями показано, что кастрация старых крыс предотвращает повреждение почек и увеличивает клубоч-

ковую фильтрацию (Reckelhoff et al., 1992; Fortepiani et al., 2003). Кастрация самцов гипертензивных крыс также ослабляет воспалительные процессы в почках и протеинурию. Обработка кастрированных гипертензивных самцов крыс дегидротестостероном приводила к усилению повреждения почек (Ji еt al., 2005). Однако конкретные механизмы развития патологии почек, участия аутоиммунных компонентов, воспаления изучены мало. По данным одних авторов, воспаление нижних мочевыводящих путей и мочекаменная болезнь протекают без воспаления почек (Bufferington et al., 2006; Westropp et al., 2006). Другие исследова-

ния показали, что смешаный цистиновый и струвитный уролитиаз у кошек сопровождался воспалением почек

(Amiel et al., 2006).

Известно влияние гонадэктомии на некоторые параметры иммунной системы. В результате гонадэктомии останавливается возрастная инволюция тимуса и наблюдается его гиперплазия (Sutherland et al. 2005; Safadi et al., 2000; Fitzpatrick еt al., 1991). В литературе описано усиление антителообразования после кастрации у мышей, крыс (Eidinger, Garett 1972; Tartarcovsky et al., 1981; Ainbeder et al., 1968),

4

хряков (Ефанова, 2006), повышение продукции аутореактивных антител (Viselli et al., 1995). При этом антителообразование у гонадэктомированных самцов становится более интенсивным чем у самок (Eidinger and Garett 1972). Возникает вопрос, возрастет ли риск развития аутоиммунных реакций в организме при такой усиленной продукции антител и является ли этот аутоиммунный компонент одним из этиологических факторов, который приводит к увеличению частоты болезней нижних мочевыводящих путей вследствие орхидэктомии.

Одной из моделей аутоиммунных нарушений, активно используемых в экспериментальных работах, является модель на основе хронической реакции трансплантант против хозяина (РТПХ) в полуаллогенной системе

DBA/2(C57BL/6 × DBA/2)F1 (когда клетки селезенки од-

ного из родителей, самок линии DBA/2, вводят внутривенно гибридам первого поколения) (Via et al., 1991). Течение хронической РТПХ у самок может быть направлено по двум разным путям: с преобладающим влиянием Th2-клеток (группа lupus, в которой развивается иммунокомплексный гломерулонефрит) или Th1-клеток (группа nonlupus без развития нефрита) (Кудаева, 1993). Иммунопатологическое состояние, возникающее в результате индукции РТПХ, хорошо изучено и описано на самках, но практически нет данных о возможности индукции этого состояния на самцах.

Поэтому целью наших исследований было охарактеризовать влияние кастрации на параметры гуморального и клеточного иммунного ответа в динамике у интактных мышей гибридов F1 и частоту развития аутоиммунного расстройства в экспериментальной модели. В процессе исследования были сформулированы задачи: 1) изучить влияние кастрации на массу и количество ядросодержащих клеток тимуса и селезенки у самцов гибридов B6D2F1; 2) изучить выраженность реакции гиперчувствительности замедленно-

5

го типа (ГЗТ) у кастрированных животных; 3) исследовать влияние кастрации на количество антителообразующих клеток селезенки (IgM-АОК и IgG-АОК) во время первичного и вторичного гуморального иммунного ответа на Т- зависимый антиген; 4) изучить влияние кастрации на частоту развития люпус-нефрита у животных в разные сроки относительно индукции хронической РТПХ; 5) определить влияние мурамилдипептида (MDP) на частоту развития лю- пус-нефрита у кастрированных животных после индукции хронической РТПХ; 6) исследовать уровень IgE и тестостерона в сыворотке крови у интактных кастрированных самцов и кастрированных самцов с хронической РТПХ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

AКТГ – адренокортикотропный гормон АОК – антителообразующие клетки селезенки АР – андрогенные рецепторы

БНМП – болезни нижних мочевыводящих путей ГБМ – базальная мембрана клубочков ГЗТ – гиперчувствительность замедленного типа ГФП – гломерулярная фильтрация почек

ИКГ – иммунокомплексный гломерулонефрит ИЛ7, ИЛ4, ИЛ-1β, ИЛ-18 – интерлейкины ИФ-γ – интерферон ЛГ – лютеинизирующий гормон ЛПС – липополисахарид

МНС – главный комплекс гистосовместимости РТПХ – реакция трансплантат против хозяина РЭС – ретикулоэндотелиальная система СКВ – системная красная волчанка ФГ – фолликулостимулирующий гормон ФНО – фактор некроза опухоли

ФСГ – фолликулостимулирующий гормон

6

ХПН – хроническая почечная недостаточность ЦИК – циркулирующие иммунные комплексы ЭБ – эритроциты барана ЭПК – эпителий клубочков

GE – гонадэктомия

ЭР – эстрогенные рецепторы

Ig Е, IgA, IgG, IgM – иммуноглобулины LHRH – лютеинизирующий релизинг-гормон

Th1, Th2 – Т-хелперы МDP – мурамилдипептид

ТРО-Аb – главный микросомальный антиген пероксидазы

7

1.СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

1.1.Общее влияние орхидэктомии на организм

Тестостерон – преобладающий гормон в крови самцов, вырабатывается преимущественно (95%) яичками, образуется из холестерина, в значительно меньших количествах – корой надпочечников. Основное физиологическое действие тестостерона связано с регуляцией различных звеньев репродуктивной системы. Эндогенные андрогены (в основном тестостерон), секретируемые яичками, и их основной метаболит дигидротестостерон ответственны за развитие наружных и внутренних половых органов и вторичных половых признаков. Помимо этого тестостерон влияет на процессы метаболизма костной ткани, оказывает гипохолестеринемический эффект (Тепперман и др., 1989; Ткачук, 1994; Бирю-

кова, 2000).

Хирургическая кастрация на сегодняшний день является одной из наиболее широко применяемых в ветеринарии операций (Смолькина, 2003).

После двусторонней орхидэктомии в сыворотке крови резко уменьшается концентрация тестостерона (Charing and Runde, 1988; Kashwagi еt al., 2005), а также гонадотропных гормонов – лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимули-

рующего гормона (ФГ) (Heng et al., 1986).

У крыс линии Wistar были обнаружены следующие изменения концентрации тестостерона в простате, сыворотке крови, семенной жидкости. Содержание тестостерона и дегидротестостерона через 72 ч уменьшалось в простате на 42 и 3, в семенных пузырьках – на 52 и 2, в семенной жидкости– на 49 и 35% соответственно. Через 6 ч после кастрации концентрация тестостерона в сыворотке крови умень-

шается на 50 и 4% (Kashwagi еt al., 2005).

8

Если продукция тестостерона у некастрированных самцов мышей осуществляется преимущественно в тестикулах (Lahita et al., 1983, 1987), то после кастрации андрогены могут синтезироваться в коре надпочечников (Rang, Dale, 1991). Схожие механизмы могут обнаруживаться у овариоэктомированных самок мышей. Кроме того, некоторые другие ткани, такие как печень, мышцы, жир, могут преобразовывать предшественники стероидов, например, холестерол

вэстроген (Rang, Dale, 1991).

1.1.1.Положительные и отрицательные эффекты орхидэктомии

Известно, что продолжительность жизни у кастрированных животных дольше, чем у некастрированных (Kraft, 1998; Greer et al., 2007). Кастрация оказывает положительное влияние на течение некоторых патологий. У сук и кошек после кастрации уменьшается риск развития опухолей молочных желез, матки и яичников (Moulton et al., 1986; Overley et al., 2005), уменьшается смертность от гнойного воспаления матки (Okkens et al., 1997). У человека, например, кастрация положительно сказывается на течении рака предстательной железы (Charing, Runde, 1988). Однако у кобелей и котов кастрация не влияет на возникновение и редукцию аденокарциномы предстательной железы (Obradovich et al., 1987; Caney et al., 1998). Хотя опухоли предста-

тельной железы у котов и кобелей встречаются редко, в большинстве случаев они являются злокачественными (Weaver, 1981). Известно о благоприятном эффекте гонадэктомии при поликистозе почек: наблюдается уменьшение количества кист в почках, в крови снижается концентрация азотистых продуктов (Smith et al., 2006). Кастрация старых крыс предотвращает уменьшение гломерулярной почечной фильтрации, развитие повреждения почек (Reckelhoff et al.,

9

1992; Fortepiani et al.., 2003; Baylis,1994) и протеинурию (Ji et al., 2005).

Уразного вида животных и человека после кастрации выявляются морфофункциональные изменения в щитовидной железе (Бердиев, 1976; Мануилова, 1968; Данилевская, 1967). Выключение гормональной деятельности половых желез сопровождается снижением функциональной активности щитовидной железы у собак, кроликов обоего пола (Бердиев, 1976) и у бычков (Данилевская, 1967). Кастрация является одним из факторов риска развития гипотиреои-

дизма у котов и собак (Milne, Hayes, 1981; Panciera, 1994).

Кастрация животных замедляет наступление возрастных изменений в концентрации ДНК и РНК во всех железах. Кастрация бычков задерживает окостенение трубчатых костей и резко снижает интенсивность роста мускульной ткани (Данилевская, 1967).

Уживотных (собак, морских свинок, белых крыс) после удаления половых желез в нервно-железистом аппарате печени появляется парабиотическое состояние и заметны функциональные и гистохимические сдвиги. Характер и степень их зависят от видовых и индивидуальных особенностей животных, а также от времени, прошедшего после кастрации. Нормализация функциональной деятельности печени наступает не ранее чем через 2 мес после кастрации

(Скакун, 1969).

Кастрированные животные подвержены развитию ожирения. Так у кастрированных котов ожирение встречается в 3,5 раза чаще, чем у интактных животных (Fettman et al., 1997; Kanchuk et al., 2002; Nguyen et al., 2004). Развитие по-

сткастрационного гиперлипогенеза обусловлено, повидимому, с одной стороны, снижением секреции катехоламинов, обладающих жиромобилизирующим эффектом, а

сдругой – гиперглюко- и адренокортицизмом (Мануилова, 1968; Ермоленко, 1973). В развитии ожирения определен-

10