ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕРВНОЙ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМ В РЕГУЛЯЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Представления о взаимодействии нервной и эндокринной систем в регуляции генетических процессов на уровне целого организма сло- жились в 50-60-х годах в исследованиях видного отечественного ге- нетика М.Е. Лобашева и его последователей В.В. Пономаренко и Н.Г. Лопатиной [98]. Согласно данным представлениям, каждый ге- нетический процесс в организме, начиная с клетки, протекает не изолированно, а в тесной зависимости от других сопряженных с ним процессов. Иначе говоря, он всегда находится под контролем ряда соподчиненных систем, начиная от генной системы клетки, в кото- рой этот процесс происходит, и далее — систем клеток, ткани, орга- на и, наконец, организма. Каждая из систем реагирует на внешние по отношению к ней факторы как целое. В результате такого контроля протекание различ- ных генетических процессов в разных клетках организма в пределах созданных в эволюции механизмов оказывается адаптивным по отно- шению к внешней среде и взаимосвязанным для разных клеток и си- стем организма. Ведущую роль в установлении взаимосвязи генетических процес- сов на уровне целостного организма играет взаимодействие нервной и эндокринной систем. Это взаимодействие настолько согласованно, что иногда говорят о единой нейроэндокринной системе, подразуме- вая объединение нервной и эндокринной систем в процессах регуля- ции жизнедеятельности организма. Нейроэндокринная регуляция есть результат взаимодействия нервной и эндокринной систем. Она осуществляется благодаря влиянию высшего веге- тативного центра мозга — гипоталамуса — на расположенную в мозге желе- зу — гипофиз, образно именуемую «дирижером эндокринного оркестра». Ней- роны гипоталамуса выделяют нейрогормоны (рилизинг-факторы), которые, поступая в гипофиз, усиливают (либерины) или тормозят (статины) биосин- тез и выделение тройных гормонов гипофиза. Тройные гормоны гипофиза, в свою очередь, регулируют активность периферических желез внутренней сек- реции (щитовидной, надпочечников, половых), которые в меру своей активно- сти изменяют состояние внутренней среды организма и оказывают влияние на поведение.
276 Гипотеза нейроэндокринной регуляции процесса реализации ге- нетической информации предполагает существование на молекуляр- ном уровне общих механизмов, обеспечивающих как регуляцию ак- тивности нервной системы, так и регуляторные воздействия на хро- мосомный аппарат. При этом одной из существенных функций нервной системы является регуляция активности генетического аппарата по принципу обратной связи в соответствии с текущими нуждами орга- низма, влиянием среды и индивидуальным опытом. Другими слова- ми, функциональная активность нервной системы может играть роль фактора, изменяющего активность генных систем. Экспериментальные доказательства в пользу гипотезы были получены в опытах на мышах. В частности, было установлено, что изменение генной ак- тивности в клетках роговицы глаза может возникать по условно-рефлектор- ному принципу, т.е. в ответ на условный сенсорный стимул, ранее связанный с болевым раздражителем. Схема эксперимента была такова. У мышей вырабатывали оборонитель- ный условный рефлекс на световой сигнал, подкрепляемый электрическим током. Под действием электрического тока в роговице глаза уменьшается частота делений ядра клетки (митозов) и вызванных рентгеновским излуче- нием структурных изменений (аберраций) хромосом. После выработки ус- ловного рефлекса изолированное действие условного раздражителя (свето- вого стимула) вызывало изменения показателей, характеризующих уровень митозов в клетке и частоту хромосомных аберраций, аналогичные действию тока. Предъявление дифференцировочного раздражителя (стимула, близкого по своим параметрам к условному) не оказывало влияния ни на частоту ми- тозов, ни на частоту хромосомных аберраций [98]. Регулирующую роль нервной активности в реализации генети- ческой информации подтвердили также исследования Л.В. Крушинс- кого с сотрудниками [87]. Они установили, что проявление ряда ге- нетически детерминированных поведенческих актов зависит от уров- ня возбуждения ЦНС. Экспериментально была выявлена отчетливая положительная связь между общей возбудимостью животного, про- явлением и степенью выраженности генетически обусловленных обо- ронительных рефлексов у собак. Иначе говоря, при низкой возбуди- мости нервной системы определенные генетически детерминирован- ные формы поведения могут и не обнаруживаться, но они проявляются по мере повышения нервной возбудимости. О регулирующем влиянии уровня активности мозга на процессы реализации генетической информации свидетельствуют, кроме того, прямые корреляции между содержанием РНК в нейронах и уровнем возбуждения нервной системы. Во многих исследованиях было пока- зано, что сенсорная стимуляция, обучение, двигательная тренировка и другие воздействия, повышающие возбудимость нервной системы, сопровождаются увеличением содержания РНК в нервной ткани. Ус- тановлено также, что экспрессия генов у животных может меняться в зависимости от степени информационного разнообразия окружаю-
277 щей среды: она тем выше, чем более обогащенной в ходе развития является среда (28]. Таким образом, имеются основания полагать, что нервное воз- буждение, вызванное воздействиями среды, может существенно вли- ять на активность генов клеток, тканей, органов и организма в целом. Главным, хотя, возможно и не единственным, звеном, осуществ- ляющим взаимодействие между ЦНС и генетической системой, явля- ются гормоны. Во-первых, уровень активности гормонов зависит от функционального состояния ЦНС. Как уже отмечалось, взаимодей- ствие гипоталамуса и гипофиза обеспечивает ЦНС возможность вли- ять на уровень гормонов, которые производятся железами внутренней секреции (надпочечниками, щитовидной, половыми). Во-вторых, гор- моны рассматриваются как специфические индукторы функциональ- ной активности генов [34, 105]. Экспериментально установлена воз- можность гормональной регуляции экспрессии и активности генов. Гормоны выступают в качестве посредников в регуляции транскрип- ции генов. Иначе говоря, гормоны, хотя, возможно, и не только они, служат материальным связующим звеном между ЦНС (мозгом) и ген- ной системой организма. Особенно наглядно роль гормонов в регуляции генной активности выступает в исследованиях влияния эмоционального стресса на гене- тические процессы. Стресс представляет собой неспецифическую реакцию, обусловливаю- щую привлечение энергетических ресурсов для адаптации организма к но- вым условиям. При действии стрессогенного стимула сигналы из анализа- торных отделов коры поступают в гипоталамус. Гипоталамус передает сиг- нал гипофизу, в результате чего возрастает синтез гормонов и их выброс в кровь. Существуют три основные «эндокринные оси», участвующие в реакци- ях такого типа: адрено-кортикальная, соматотропная и тироидная. Они связа- ны с активизацией надпочечников и щитовидной железы. Показано, что эти оси могут быть активизированы посредством многочисленных и разнообраз- ных психологических воздействий. В работах видного генетика Д. К. Беляева и его сотрудников [11, 12] установлено, что у мышей под воздействием эмоционального иммо- билизационного стресса, т.е. стресса, вызванного ограничением дви- жения, существенно изменяется способность к воспроизведению по- томства. Причем, как оказалось, мыши различных генетических ли- ний по-разному реагируют на стресс. Об этом свидетельствует тот факт, что при сравнении показателей воспроизводства в обычных условиях и при стрессе меняются ранги животных разных генотипов в отноше- нии воспроизводительной функции. Иными словами, животные, бо- лее продуктивные в обычных условиях, становятся менее продуктив- ными при стрессе, и наоборот. Следовательно, стресс изменяет внут- рипопуляционную генетическую изменчивость, и селективная ценность
278 животных разных генотипов в нормальных условиях и при стрессе оказывается неодинаковой. Установлено также, что эмоциональный стресс влияет на частоту рекомбинационного процесса, а также на индукцию доминантных аллелей. В прямых исследованиях продемонстрировано влияние гор- монов коры надпочечников (кортикостероидного комплекса) на экс- прессивность и проявляемость (пенетрантность) некоторых конкрет- ных генов у мышей. Имеются также доказательства влияния некото- рых гормонов, в первую очередь стероидов, на активность генома в мозге. Исследователи полагают, что возникшие при стрессе под влия- нием гормонов изменения генной активности могут наследоваться. По мнению Д. К. Беляева, совокупность этих данных свидетель- ствует о наличии прямой и обратной связи между мозгом и генами. Ключевая роль здесь принадлежит стрессу, играющему роль внутрен- него механизма регуляции наследственной изменчивости и эволюци- онного процесса. По отношению к организму как к целому стресс выступает в качестве фактора, изменяющего активность генома. Стрес- сирование модифицирует и интегрирует деятельность четырех уров- ней: генного, эндокринного, нервного и психического. С точки зре- ния Д.К. Беляева, эмоциональный стресс является важнейшим регу- лятором активности генов не только в индивидуальном развитии, но и в эволюции.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕРВНОЙ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМ В РЕГУЛЯЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ» з дисципліни «Психогенетика»
