нейрон HSD2
Нейроны HSD2 в ядре одиночного пути (HSD2=зеленая иммунофлуоресценция; MR=красный)

Нейроны HSD2 представляют собой небольшую группу нейронов в стволе мозга , которые обладают уникальной чувствительностью к минералкортикостероидному гормону альдостерону посредством экспрессии HSD11B2 . Они расположены в каудальной части продолговатого мозга , в ядре одиночного пути (NTS). Нейроны HSD2 активируются при длительном дефиците натрия или объема жидкости в организме, как это происходит после диетического лишения натрия или при явной гиповолемии. [1] Они также активируются супрафизиологической стимуляцией минералкортикоидного рецептора . [2] Они инактивируются при приеме соли. [1] На сегодняшний день нейроны HSD2 были идентифицированы и изучены только у крыс и мышей.

Основные характеристики

Ствол мозга (где расположены нейроны HSD2)

Термин «нейроны HSD2» используется в научной литературе для обозначения субпопуляции нейронов в NTS, которые экспрессируют как минералокортикоидный рецептор (MR) [3] , так и 11-бета-гидроксистероиддегидрогеназу типа 2 (HSD2). [3] [4] HSD2 — это фермент , который метаболизирует кортизол и другие глюкокортикостероиды , которые обычно предотвращают связывание альдостерона с минералокортикоидным рецептором. Этот пререцепторный механизм для изменения связывания гормонов необходим для клеточной чувствительности к альдостерону, поскольку в физиологических условиях кортизол циркулирует в 100–1000 раз более высоких концентрациях, чем альдостерон. Поскольку и кортизол, и альдостерон связываются с минералокортикоидным рецептором с одинаковой аффинностью, кортизол эффективно вытесняет альдостерон в клетках без обильного количества HSD2. Однако в клетках с HSD2 альдостерон имеет повышенный доступ к МР, так что увеличение и уменьшение циркулирующей концентрации этого гормона приведет к изменению активности рецептора. В нейронах HSD2 (и всех других клетках, которые экспрессируют как HSD2, так и МР) альдостерон связывается с МР и перемещает его из цитоплазмы в ядро, вызывая транскрипционные изменения. В отличие от чувствительных к альдостерону клеток в эпителиальных тканях (например, в почках), физиологические эффекты активации альдостерона-МР в нейронах HSD2 неизвестны. Было высказано предположение, но не доказано, что альдостерон способствует активации этих нейронов. [5] Альдостерон не является необходимым для активации нейронов HSD2, поскольку это может быть вызвано лишением натрия даже у крыс без надпочечников , [1] которые являются исключительным источником циркулирующего альдостерона.

Нейроны HSD2 экспрессируют фактор транскрипции Phox2b. [6] Это означает, что нейроны HSD2, вероятно, высвобождают возбуждающий трансмиттер глутамат на свои синаптические целевые нейроны, поскольку все нейроны, экспрессирующие Phox2b в NTS, экспрессируют везикулярный транспортер глутамата VGlut2. [7] Нейроны HSD2 не вырабатывают широкий спектр других белков, которые типичны для большинства других подтипов нейронов NTS, включая тирозингидроксилазу , холинацетилтрансферазу , синтазу оксида азота , холецистокинин , нейротензин , нейропептид FF , вещество P , соматостатин , ингибин-β, глюкагоноподобный пептид-1 , кортикотропин-рилизинг-гормон , динорфин , кальретинин и кальбиндин . Небольшое количество нейронов HSD2 (менее 2%) может экспрессировать нейропептид галанин . [3] Отсутствие экспрессии вышеупомянутых маркеров предполагает, что нейроны HSD2 образуют уникальную субпопуляцию в пределах NTS. На сегодняшний день нет информации об электрофизиологических характеристиках этих нейронов.

Входные и выходные соединения

Эфферентные проекции (аксональный выход) нейронов HSD2 были исследованы в значительной степени с использованием обычных нейроанатомических трассеров . Их первичными выходными целями являются прелокус голубого пятна (пре-LC), самая внутренняя часть внешнего латерального парабрахиального субнуклеуса (PBel) и переднее вентролатеральное ложное ядро ​​терминальной полоски (BSTvl). [8] Входные и выходные соединения следующего порядка этих целевых областей также были подробно исследованы. [9] [10] [11] Дополнительную информацию об эфферентных проекциях нейронов HSD2 можно найти в ссылке. [8]

Что касается афферентных (входных) связей с нейронами HSD2, имеющаяся информация менее полна. Эксперименты с обычными трассерами и иммунофлуоресцентным окрашиванием продемонстрировали периферический висцеросенсорный вход от блуждающего нерва , [12] вход от близлежащих нейронов в NTS и area postrema, [13] [14] и нисходящий вход от медиального центрального ядра миндалевидного тела (CeA) [15] и паравентрикулярного гипоталамического ядра (PVN). [16] Вероятно, существуют и другие источники входов, но комплексное исследование афферентных связей нейронов HSD2 не проводилось.

Активность нейронов HSD2

Немедленно -ранний ген , c-fos , использовался для изучения активации и инактивации нейронов HSD2 в широких масштабах in vivo . Наличие ядерного c-Fos подразумевает недавнюю повышенную нейронную активность, а c-Fos исчезает после того, как нейроны становятся неподвижными. Очень немногие нейроны HSD2 демонстрируют какой-либо c-Fos у нормального животного. Однако, если натрий удаляется из рациона на несколько дней или неделю, большинство нейронов HSD2 становятся c-Fos-положительными. [17] Затем, если съесть соленую пищу или выпить концентрированный солевой раствор, их c-Fos исчезает. [1] Несколько других экспериментальных условий, которые уменьшают объем внеклеточной жидкости , — включая ПЭГ -гиповолемию, диурез и адреналэктомию , — также активируют нейроны HSD2, [1] хотя ни одно из них не делает этого в такой степени, как простое удаление натрия из рациона. [18]

Фос

Все эти состояния, за исключением адреналэктомии, вызывают значительное повышение циркулирующего альдостерона. Соответственно, повторное введение минералкортикостероидного гормона дезоксикортикостерона ацетата (DOCA) вызывает умеренное увеличение активности нейронов HSD2 (c-Fos) без какого-либо дефицита натрия или объема. [2] Однако даже после адреналэктомии нейроны HSD2 активируются при недостатке натрия, что доказывает, что активация MR не является необходимой для их активности. Таким образом, альдостерон может быть достаточным, но не является необходимым для их активации, что означает, что эти нейроны интегрируют дополнительные нейронные или гормональные входные сигналы.

Все вышеупомянутые манипуляции, которые активируют нейроны HSD2, также вызывают аппетит к натрию у крыс. Если крысам, лишенным натрия, предоставляется доступ к соли, они поглощают большое ее количество, и вскоре после этого их нейроны HSD2 инактивируются (они демонстрируют мало или вообще не проявляют c-Fos в течение 1–2 часов). [1] [17] Этот феномен инактивации, вызванной потреблением соли, также происходит после того, как аппетит к натрию и активация нейронов HSD2 производятся DOCA, которая не вызывает дефицита натрия или объема. [2] Таким образом, инактивация нейронов HSD2 потреблением соли не отражает просто восполнение физиологического дефицита, а может вместо этого отражать активное торможение, вызванное потреблением соли. Точный механизм этого торможения остается неизвестным. [ необходима цитата ]

Интересной и уникальной особенностью активности нейронов HSD2 является то, что они не активируются несколькими стимулами, которые вызывают выраженную активацию c-Fos в большинстве других нейронов в NTS. К этим стимулам относятся сильное обезвоживание, вызванное введением гипертонического солевого раствора, [19] прием соли (выше) и изменения артериального давления. Таким образом, нейроны HSD2 избирательно активируются условиями, которые не оказывают существенного влияния на окружающие нейроны NTS, [1] и они не стимулируются (или активно ингибируются) условиями, которые заметно активируют большинство других нейронов NTS. [17] [19]

Функции нейрона HSD2

Тесная связь между нехваткой натрия и активацией нейронов HSD2, а также между приемом соли и активацией нейронов HSD2 , привела к предположению, что эти нейроны важны для управления аппетитом к натрию. [1] Были выдвинуты гипотезы о других функциональных ролях. Для обсуждения см. обзоры в [18] и. [5] Однако в настоящее время нет данных, показывающих, необходимы или достаточны ли эти нейроны для какой-либо конкретной неврологической или физиологической функции.

Ссылки

  1. ^ abcdefgh Geerling, JC; Engeland, WC; Kawata, M; Loewy, AD (11 января 2006 г.). «Нейроны-мишени альдостерона в ядре одиночного пути управляют аппетитом к натрию». The Journal of Neuroscience . 26 (2): 411– 7. doi : 10.1523/JNEUROSCI.3115-05.2006 . PMC  6674421. PMID  16407537 .
  2. ^ abc Geerling, JC; Loewy, AD (18 октября 2006 г.). «Чувствительные к альдостерону нейроны NTS подавляются приемом физиологического раствора во время хронического лечения минералокортикоидами». Brain Research . 1115 (1): 54– 64. doi :10.1016/j.brainres.2006.07.091. PMID  16935272.
  3. ^ abc Geerling, JC; Kawata, M; Loewy, AD (20 января 2006 г.). «Альдостерон-чувствительные нейроны в центральной нервной системе крыс». Журнал сравнительной неврологии . 494 (3): 515–27 . doi :10.1002/cne.20808. PMID  16320254.
  4. ^ Roland, BL; Li, KX; Funder, JW (октябрь 1995 г.). «Гистохимическая локализация 11 бета-гидроксистероиддегидрогеназы типа 2 в мозге крысы». Эндокринология . 136 (10): 4697–700 . doi :10.1210/endo.136.10.7664691. PMID  7664691.
  5. ^ ab Geerling, JC; Loewy, AD (сентябрь 2009 г.). «Альдостерон в мозге». American Journal of Physiology. Renal Physiology . 297 (3): F559–76. doi :10.1152/ajprenal.90399.2008. PMC 2739715. PMID 19261742  . 
  6. ^ Geerling, JC; Chimenti, PC; Loewy, AD (21 августа 2008 г.). «Экспрессия Phox2b в чувствительных к альдостерону нейронах HSD2 NTS». Brain Research . 1226 : 82– 8. doi : 10.1016/j.brainres.2008.05.072. PMC 2582384. PMID  18620340 . 
  7. ^ Kang, BJ; Chang, DA; Mackay, DD; West, GH; Moreira, TS; Takakura, AC; Gwilt, JM; Guyenet, PG; Stornetta, RL (август 2007 г.). «Распределение транскрипционного фактора Phox2b в центральной нервной системе у взрослых крыс». J Comp Neurol . 503 (5): 627– 41. doi : 10.1002/cne.21409 . PMID  17559094.
  8. ^ ab Geerling, JC; Loewy, AD (10 июля 2006 г.). «Альдостерон-чувствительные нейроны в ядре одиночного пути: эфферентные проекции». Журнал сравнительной неврологии . 497 (2): 223– 50. doi :10.1002/cne.20993. PMID  16705681.
  9. ^ Shin, JW; Geerling, JC; Loewy, AD (10 декабря 2008 г.). «Входы в вентролатеральное ложе ядра терминальной полоски». Журнал сравнительной неврологии . 511 (5): 628–57 . doi :10.1002/cne.21870. PMC 2748802. PMID  18853414 . 
  10. ^ Shin, JW; Geerling, JC; Stein, MK; Miller, RL; Loewy, AD (сентябрь 2011 г.). «FoxP2 brainstem neurons project to sodium application regulator sites» (Нейроны ствола мозга FoxP2 проецируются на регуляторные участки аппетита к натрию). Journal of Chemical Neuroanatomy . 42 (1): 1– 23. doi :10.1016/j.jchemneu.2011.05.003. PMC 3148274. PMID  21605659 . 
  11. ^ Dong, HW; Petrovich, GD; Watts, AG; Swanson, LW (6 августа 2001 г.). «Базовая организация проекций овальных и веретенообразных ядер ложа терминальной полоски мозга взрослой крысы». Журнал сравнительной неврологии . 436 (4): 430–55 . doi :10.1002/cne.1079. PMID  11447588.
  12. ^ Shin, JW; Geerling, JC; Loewy, AD (16 января 2009 г.). «Вагальная иннервация чувствительных к альдостерону нейронов HSD2 в NTS». Brain Research . 1249 : 135–47 . doi :10.1016/j.brainres.2008.10.058. PMC 2666048. PMID  19010311 . 
  13. ^ Sequeira, SM; Geerling, JC; Loewy, AD (15 сентября 2006 г.). «Локальные входы в чувствительные к альдостерону нейроны ядра одиночного пути». Neuroscience . 141 (4): 1995–2005 . doi :10.1016/j.neuroscience.2006.05.059. PMID  16828976.
  14. ^ Миллер, Р. Л.; Стайн, М. К.; Лоуи, А. Д. (13 октября 2011 г.). «Серотонинергические входы в нейроны FoxP2 пре-локуса голубого и парабрахиальных ядер, которые проецируются в вентральную область покрышки». Neuroscience . 193 : 229– 40. doi :10.1016/j.neuroscience.2011.07.008. PMC 3185334 . PMID  21784133. 
  15. ^ Geerling, JC; Loewy, AD (1 августа 2006 г.). «Альдостерон-чувствительные нейроны в ядре одиночного пути: двунаправленные связи с центральным ядром миндалевидного тела». Журнал сравнительной неврологии . 497 (4): 646–57 . doi :10.1002/cne.21019. PMC 2748794. PMID  16739197 . 
  16. ^ Geerling, JC; Shin, JW; Chimenti, PC; Loewy, AD (1 мая 2010 г.). «Паравентрикулярное гипоталамическое ядро: аксональные проекции в ствол мозга». Журнал сравнительной неврологии . 518 (9): 1460–99 . doi :10.1002/cne.22283. PMC 2868510. PMID  20187136. 
  17. ^ abc Geerling, JC; Loewy, AD (1 октября 2007 г.). «Дефицит натрия и потребление соли активируют отдельные нейронные субпопуляции в ядре одиночного пути и парабрахиальном комплексе». Журнал сравнительной неврологии . 504 (4): 379– 403. doi :10.1002/cne.21452. PMID  17663450.
  18. ^ ab Geerling, JC; Loewy, AD (февраль 2008). "Центральная регуляция аппетита к натрию". Experimental Physiology . 93 (2): 177– 209. doi : 10.1113/expphysiol.2007.039891 . PMID  17981930.
  19. ^ ab Geerling, JC; Loewy, AD (март 2007 г.). «Истощение натрия активирует чувствительные к альдостерону нейроны в NTS независимо от жажды». American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology . 292 (3): R1338–48. doi :10.1152/ajpregu.00391.2006. PMID  17068161.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HSD2_neuron&oldid=1220911713"