A NŐI NEMI MŰKÖDÉS ÉS A LAKTÁCIÓ SZABÁLYOZÁSÁNAK STRESSZFÜGGÉSE

Átírás

1 A NŐI NEMI MŰKÖDÉS ÉS A LAKTÁCIÓ SZABÁLYOZÁSÁNAK STRESSZFÜGGÉSE 2013.Február 27. Oláh Márk Semmelweis Egyetem Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézet olah.mark@med.semmelweis-univ.hu

2 MELY HYPOTHALAMO-HYPOPHYSEALIS- PRIFÉRIÁS SZERV-RENDSZEREK ÉRINTETTEK?

3 A NEUROENDOCRIN RENDSZEREK FELÉPÍTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI: 1 Az ún. hypothalamicus neurosecretoros idegsejtek, GNRH, gonadotropin-releasing hormone; CRH, corticotropin-releasing hormone; TRH, thyrotropin-releasing hormone; GHRH, growth hormone-releasing hormone; DA, dopamine; 2., a neki megfelelő hypophysealis hormon, LH, luteinizing hormone; FSH, follicle-stimulating hormone; POMC, proopiomelanocortin; ACTH, adrenocorticotrophic hormone; TSH, thyroid-stimulating hormone; GH, growth hormone 3., egy cél szerv. Ösztrogén, Progeszteron, Tesztoszteron Glükokortikoidok T3, T4 IGF-1

4 Hypothalamus Hypophysis ACTH HYPOTHALAMO- HYPOPHYSEALIS- MELLÉKVESE (HPA) TENGELY Mellékvese Glükokortikoidok Centrális és Perifériás hatások (emlőmirigy, here, ovarium) Cortex Zona glomerulosa: Mineralokortikoidok Aldoszteron Medulla Zona fasciculata: Glukokortikoidok Kortizol (human) Kortikoszteron (rágcsáló) Zona reticularis Androgének

5 A GLÜKOKORTIKOID SZEKRÉCIÓ CIRKADIÁN ÉS ULTRADIÁN RITMUSA Blood Glucocorticoids Stress range Time Steroid bioszintézis Koleszterin StAR Koleszterin CYP450scc Pregnenolon Basal range Kortikoszteron

6 STRESSZ ÉS A REPRODUKTÍV RENDSZER George P. Chrousos is among the 250 most prominent clinical investigators in the world. He has authored more than 1100 scientific publications, has edited 26 books and his work has been cited over 60,000 times. According to the ISI he is the highest cited Clinical Pediatrician and Endocrinologist in the world.

7 STRESSZ ÉS A REPRODUKTÍV RENDSZER Hippokrates a szkítákról (Kr.u. V. sz): "From the cold and tiredness they forget their sexual drive and their desire to come into union with the other sex"; about the women, he stated, "... nor is their menstrual discharge such as it should be, but scanty and at too long intervals." Kalantaridou SN J Reprod Immunol May;85(1):33

8 A HPA RENDSZER ÉS A REPRODUKCIÓ ÖSSZEFÜGGÉSE + Chrousosos GP Ann Intern Med. 1998;129(3): Matsuwaki T et al Endocrinology 147:

9 A HPA-TENGELY ÉS A REPRODUKCIÓ Melanokortin rendszer (ACTH, MSH) és reprodukció Intra- és extrahypothalamicus CRH HPA-tengely és a prolaktin-termelés reprodukciós sajátosságai

10 AZ ACTH ÉS A REPRODUKCIÓ Nyulak corpus luteumában az ACTH receptora és a MC2R mrns kimutatható A progeszteron szintézis fokozása Az ACTH receptora (MC2R) az embrionális testicularis Leydig-sejteken is jelen van, Guelfi G et al. Mol Cell Endocrinol ;339(1-2

11 AZ ACTH-R ÉS A CYP11A1 ÚJSZÜLÖTT EGÉR HERÉBEN Az ACTH receptora camp-pka-creb jelátviteli úton keresztül a szteroidbioszintézis enzimeinek (StAR, CYP11A1) transzkripcióját nagymértékben fokozza mind a mellékvesékben, mind a gonádokban Johnston H et al. Reproduction 2007;133:

12 A HPA-TENGELY ÉS A REPRODUKCIÓ Melanokortin rendszer (ACTH, MSH) és reprodukció Intra- és extrahypothalamicus CRH HPA-tengely és a prolaktin-termelés reprodukciós sajátosságai

13 A CRH PATOLÓGIÁS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT Chrousosos GP Ann Intern Med. 1998;129(3):

14 LEPTIN-KATEKOLAMIN-CRH FEEDBACK Chrousosos GP Ann Intern Med. 1998;129(3):229-24

15 A CRH ÉS A MENSTRUÁCIÓS CIKLUS KAPCSOLATA PMS (Premenstruációs szindróma) Depresszió Öngyilkosság Allergia Gyulladás

16 A REPRODUKTÍV CRH Chrousosos GP Ann Intern Med. 1998;129(3):229

17 OVARIALIS CRH Folliculusok, theca sejtek, luteinizált stroma sejtek A steroid bioszintézis gátlása IL-1 által mediált Autokrin és parakrin szerep a folliculusok érése során PCO-alacsonyabb CRH immunpozitivitás Post-menopausában jelentősen csökken fiziológiás regulátor?

18 INTRAUTERIN CRH Fő forrása: endometrium hámsejtek Stromasejtek nem expresszálják CRH-1 Receptor megtalálható mind az endo- mind a myometriumban és a stromasejteken is (lokális szabályozó hatás A stroma deciduális átalakulásához szükséges (a mirigyek lumenében nagy mennyiségben jelen van) Az implantáció helyén 3.5-szeres koncentrációban Trophoblast sejtek is expresszálják Apoptotikus Fas ligand-termelés fokozása a throphoblast sejtekben

19 PLACENTÁRIS CRH Anyai és magzati vérben és a magzatvízben magas koncentráció A biológiai aktivitás a máj által termelt CRH-BP függvénye (terhesség végén csökken) NO aktivitás fokozása Prosztaglandin-szintézis fokozása- kontraktilitás Magzati mellékvesekéreg stimulálása (DHEAS) E2 MMP-k aktiválása (a szülés megindítása?) Koraszülés esetén a placentáris CRH megemelkedése jövőbeli diagnosztikus lehetőséget jelenthet. CRHantagonisták a fenyegető koraszülés megelőzésére CRH placentáris óra A terhesség során megnövekedett glükokortikoid igény biztosítása (contractilitas, megfelelő uterinalis vérellátás)!!! Rágcsáló placenta nem termel CRH-t!

20 A HPA-TENGELY A TERHESSÉG ÉS SZÜLÉS SORÁN -Post-partum depresszió -Post-partum psychosis -Autoimmun betegségek felerősödése

21 A HPA-TENGELY A POSTPARTUM IDŐSZAKBAN (LAKTÁCIÓ) Laktáció: -Az emlőmirigy kifejlődése glükokortikoid hiányában nem megy végbe - Magas perifériás glükokortikoid (kortikoszteron) szükséglet - A glükokortikoidok ACTH-ürítésre gyakorolt feedback-je gyengébb - Az ACTH termelő corticotroph sejt CRH-és AVP érzékenysége csökkent -A HPA tengely működése és ingerelhetősége csökkent -Cushing-kór egyes eseteiben D2 agonista gyógyszeres kezelés remissziót okoz 21

22 A HPA TENGELY AKTIVITÁS VÁLTOZÁSAI KÉSŐI TERHESSÉG ÉS A KÖZÉP-LAKTÁCIÓS PERIÓDUSBAN.

23 A HPA tengely aktivitás változása a késői terhességben Patkány modell - placenta nem termel CRH-t! ppvn-ben CRF/AVP mrns csökkent ME CRF tartalma csökkent Hypophysis elülső lebenyi POMC alacsonyabb 11β-HSD aktivitás fokozott GC-ok reaktivációja az elülső lebenyben fokozott feedback CRH/AVP együttes adásával az ACTH szekréció normalizálható Brunton BJ, J Neuroendocrinol Jun;20(6):76

24 A HPA-TENGELY VÁLASZKÉSZSÉGE KÉSŐI TERHESSÉGBEN Stressor Late pregnancy Psychological Elevated plus maze (5 min) 32% (13) Noise NA Restraint (30 min) 34% (40) Combined Forced swimming (90 s) 42% (13) Social defeat (30 min) 27% (41) Physical Systemic CCK (20 μg/kg i.v.) 37% (43) Systemic endotoxin (lipopolysaccharide) Interleukin-1β (500 ng/kg i.v.) 4% (36) Neuropeptide Y (5 μg/rat i.c.v.) 7% (45) Orexin-A (500 ng/rat i.c.v.) 0% (46) 20% (36) (1 μg/kg i.v.) Summary of peak ACTH responses, expressed as a percentage of the response in nonpregnant female rats following exposure to a range of different stress stimuli during late pregnancy (day 21) In each case where data are presented, the response was significantly lower in the late pregnant and lactating rats compared with nonpregnant rats. NA, not available. CCK, cholecystokinin.

25 AZ AGYTÖRZSI NORADRENERG RENDSZER ÉS A HPA TENGELY KAPCSOLATA. Russel et al. Annals of the New York Academy of Sciences Volume 1148, Issue 1, pages (2008) Nucl. Arcuatus noradrenalin

26 A HPA-tengely csökkent válaszkészségéért opiáterg gátlás felelős késői ter Progeszteron 5α-reduktáz Allopregnenolon (AP) Brunton BJ, J Neuroendocrinol Jun;20(6):

27 A HPA-TENGELY VÁLASZKÉSZSÉGEKÜLÖNBÖZŐ STRESSZ BEHATÁSOK UTÁN SZOPTATÓ (LAKTÁLÓ) PATKÁNYBAN Stress paradigm Late pregnancy Mid-lactation Psychological Elevated plus maze (5 min) 32% (13) 25% (13) Noise NA 0% (39) Restraint (30 min) 34% (40) NA Combined Forced swimming (90 s) 42% (13) 27% (13) Social defeat (30 min) 27% (41) 44% (42) Physical Systemic CCK (20 μg/kg i.v.) 37% (43) NA Systemic endotoxin (lipopolysaccharide) 20% (36) (1 μg/kg i.v.) 56% (44) (200 μg/rat i.p.) Interleukin-1β (500 ng/kg i.v.) 4% (36) NA Neuropeptide Y (5 μg/rat i.c.v.) 7% (45) NA Orexin-A (500 ng/rat i.c.v.) 0% (46) NA Brunton BJ, J Neuroendocrinol Jun;20(6):76

28 A HPA TENGELY VÁLTOZÁSA A LAKTÁCIÓ IDEJÉN Magas basalis ACTH és CORT a szoptatás 4. naptól A hypophysealis corticotroph sejtek AVP-re kifejezetten érzékenyek A ppvn CRH mrns-tartalma csökkent Az elülső lebenyi POMC mrns változatlan hasítás? A kölykök eltávolítását követő 4 óra múlva az elülső lebeny CRH-ra való érzékenysége visszatér Brunton BJ, J Neuroendocrinol Jun;20(6):76

29 A HPA-TENGELY ÉS A REPRODUKCIÓ Melanokortin rendszer (ACTH, MSH) és reprodukció Intra- és extrahypothalamicus CRH HPA-tengely és a prolaktin-termelés reprodukciós sajátosságai

30 PROLAKTIN -Hypothalamikus, szelektív trophormonja (PRF) nem ismert. -Az emlőbimbó ingerlése során a nucleus arcuatus és paraventricularisban elhelyezkedő neuronokból kiinduló, és az eminentia medianában végződő axonterminálisok dopamin-ürítése csökken -> PRL elválasztás -Dopamin = PIF (prolactin inhibiting faktor) -közvetlen, nem szelektív stimulátorok: TRH, Oxytocin, VIP, Ösztradiol -A terhesség utolsó szakaszától szintje igen magas. -Feladata az tejelválasztás megindítása és fenntartása, az emlőszövet kialakulása (proliferáció) DE: tejbelövellés: oxitocin hatás -Gátolja a tüszőérést, (GnRH szekréció gátlása). A szoptatás tehát természetes fogamzásgátló hatású!

31 A NEUROENDOKRIN DOPAMINERG (NEDA) NEURONOK TIDA (Tubero-infundibularis) THDA (Tubero-hypophysealis) PHDA (Periventriculo-hypophysealis TIDA neuronok: a prolaktin-ürítés tónusos gátlása PHDA és THDA neuronok: az α-msh szekréció szabályozása, de A rövid portális (SP) ereken keresztül az elülső lebenyi hormonürítést (prolaktin) is befolyásolni képesek. A hypophysis elülső lebenyi dopamin D 2 -receptor és a prolaktin (PRL) ürítés kapcsolata jól ismert (tónusos gátlás). A D 2 -receptorok és az ACTH-ürítés kapcsolata nem teljesen tisztázott. Bizonyos körülmények között dopamin D 2 -agonistákkal az ACTH-ürítést gátolni lehet. 31

32 A TIROZIN HIDROXILÁZ NEURO-ENDOKRIN SZEREPE TH L-DOPA Tirozin-hidroxiláz DOPAdekarboxiláz Dopa-dekarboxiláz O 2 +THB CO 2 H 2 O+DHB Dopamin Dopamin-ß-hidroxiláz O 2, aszkorbinsav H 2 O, dihidroaszkorbinsav Noradrenalin Adrenalin L-DOPAL-Tirozin Dopamin L-DOPA Prolaktin

33 A TIROZIN-HIDROXILÁZ (TH) FOSZFORILÁCIÓJA A KATECHOLAMIN BIOSZINTÉZIS FOKOZÓDÁSÁT VÁLTJA KI IN VIVO TH Katalitikus aktivitás TH gátlószere: alfa-metil-paratirozin TH Katalitikus aktivitás V max kofaktor affinitás végtermék gátlás PO 4 TH PKA Ca ++ /kalmodulinfüggő PK PKC Ser 40 Ser 19 Ser 31 MAP-kináz TH PO 4 33

34 SZOPTATÁS ÉS A DOPAMIN KAPCSOLATA A szoptatás és a plazma ACTH Plazma ACTH (fmol/ml) SZOPTATÁS Idő (min) Fiz. só (-60 min) BRC (-60 min) A szoptatás és a plazma prolaktin A szoptatás megkezdése előtt 60 perccel alkalmazott dopamin D 2 - receptor agonista bromokriptin (BRC) előkezelés mindkét hormon plazmakoncentrációjának emelkedését kivédte. Plazma PRL (ng/ml) SZOPTATÁS Fiz. só (-60 min) BRC (-60 min) Idő (min) 34

35 AZ ACTH-ÜRÍTÉS DOPAMIN ÉRZÉKENYSÉGE 3 kísérleti csoport: -elválasztott laktáló -bilaterális ovariectomizált (OVX) -OVX és szubkután ösztradiol (E 2 ) visszakezelt állatok (OVX+E 2 ) Plazma ACTH (fmol/ml) αmpt kezelés laktáló és OVX/E2 αmpt LAKTÁLÓ OVX OVX + E Idő (min) OVX ill. OVX+E 2 visszapótolt nőstény patkányokban az αmpt nem fokozza az ACTH ürítését a teljes időszak alatt. DOM kezelés esetén a hormonválasz hasonló: az OVX ill. OVX+E 2 visszapótolt nőstény patkányoknál az első 15 percben elmarad a szoptatókhoz képest. Plazma ACTH (fmol/ml) DOM kezelés laktáló és OVX/E2 DOM LAKTÁLÓ OVX OVX+E Idő (min) 35

36 A PROLAKTIN SZEKRÉCIÓ DOPAMIN ÉRZÉKENYSÉGE αmpt kezelés laktáló és OVX/E2 DOM kezelés laktáló és OVX/E2 Plazma PRL (ng/ml) αmpt Idő (min) LAKTÁLÓ OVX OVX+E2 Plazma PRL (ng/ml) DOM LAKTÁLÓ OVX OVX + E Idő (min) Mindkét farmakológiás dopamin megvonás szignifikáns hormonürítés-emelkedést eredményez már a 15. perctől kezdve, amely állapot a kísérlet teljes ideje alatt mindhárom csoportban megmaradt. 36

37 A POMC HASÍTÁSA A HYPOPHYSISBEN A hypophysisben és a KIR több területén szintetizálódó POMC molekulát hasító prohormon konvertázok (PC) szöveti expressziója patkány hypophysis lebenyeiben eltérő: -Az elülső lebenyben csak PC1/3 -A közti lebenyben PC2 is jelen van APC2működéséhez a 7B2 chaperon szükséges, amely végigkíséri a szekréciós vezikulákig. 7B2 hiányában egerekben Cushing-kórnak megfelelő állapot alakul ki. 37

38 AZ α-msh SZEKRÉCIÓ DOPAMIN ÉRZÉKENYSÉGE Plazma α-msh (fmol/ml) αmpt kezelés laktáló és OVX/E2 αmpt LAKTÁLÓ OVX OVX + E2 Plazma α-msh (fmol/ml) DOM kezelés laktáló és OVX/E2 DOM LAKTÁLÓ OVX OVX + E Idő (min) Idő (min) Az OVX és az OVX/E2 szubsztituált patkányokban a dopamin farmakológiás megvonása szignifikáns plazma α- MSH emelkedést eredményez. Az elválasztott laktálókban semelyik farmakológiás dopamin megvonás nem befolyásolja az α-msh szintjét. 38

39 D2-AGONISTA ELŐKEZELÉS (BRC) ÉS AZ ACTH Plazma ACTH (fmol/ml) αmpt kezelés laktáló és OVX/E2 αmpt Fiz. só (-60 min) BRC (-60 min) Plazma ACTH (fmol/ml) DOM kezelés laktáló és OVX/E2 DOM Fiz. só (-60 min) BRC (-60 min) Idő (min) Idő (min) Bromokriptin előkezelés kivédi mindkét antagonista által előidézett ACTHválaszt. 39

40 HYPOPHYSIS SZÖVETI ACTH ÉS α-msh ACTH (ng/mg protein) A Szöveti ACTH, AL Hypophysis elülső lebeny ACTH ng/mg protein B Szöveti ACTH, NIL Hypophysis közti-hátsó lebeny 0 OVX Laktáló 0 OVX Laktáló C Szöveti α-msh, AL D Szöveti α-msh, NIL alpha-ms H (ng/mg protein) Hypophysis elülső lebeny OVX Laktáló alpha-msh (ng/mg protein) Hypophysis közti-hátsó lebeny OVX Laktáló 40

41 ANTERIOR LOBE CORTICOTROPE INTERMEDIATE LOBE MELANOTROPE CRF from PVN ME-LPV OVX DA from PHDA DA αmpt DOM CRF CRF-R PRO-ACTH DA D 2 R PRO-ACTH Plasma αmsh PC 1 PC 2 (7B2) αmsh ACTH PC 1 ACTH PC 2 (7B2) αmsh??? CRF from PVN CRF CRF-R ME-LPV LACTATING DA from PHDA DA DA D 2 R αmpt DOM Plasma ACTH PRO-ACTH PRO-ACTH PC 1 ACTH PC 1 ACTH PC 2 (7B2) αmsh PC 2 (7B2) αmsh

42 A HYPOPHYSISEALIS KATEKOLAMIN MEGHATÁROZÁSA Laktáló OVX Dopamin DOPAC Közti lebeny Hátsó lebeny Közti lebeny Hátsó lebeny táblázat. A hypophysis közti- és hátsó lebenyének szöveti dopamin és dihidroxi-fenilecetsav (DOPAC) koncentrációja HPLC meghatározással A táblázatban feltüntetve a koncentrációk átlaga±az átlag szórása (SEM) ng/mg protein mértékegységben =p<0,05, a laktáló és az OVX csoport között, n=4-5

43 A KÍSÉRLETEK ÖSSZEFOGLALÁSA A laktáció alatti fiziológiás ACTH-szekréció szabályozása nagymértékben eltér az ovariectomizált nőstény ill. hím állatokhoz képest. Ennek hátterében megváltozott dopamin-receptor érzékenység és/vagy eltérő elülsőés közti lebenyi POMC hasítás állhat (a PC-k eltérő expressziója és/vagy aktivitása miatt). A közti lebenyben végződő NEDA neuronok (PHDA, THDA) - PRL ürítésre gyakorolt szabályozó hatása mellett fő funkciója a melanotropok α-msh ürítésének szabályozása hímekben és OVX nőstényekben. Laktáció során a NEDA neuronok az ACTH szintézisét és szekrécióját is szabályozni képesek. Ez segíti a fokozottabb ACTH szükségletet és lehetővé teszi az egyidejű magas ACTH, kortikoszteron és PRL szekréciót. A szoptatás és a tejtermelés folyamatához az intakt tirozin-hidroxiláz enzim működése elengedhetetlen. A tirozin-hidroxiláz aktiváló foszforilációja az axonterminálisokban történik. 43

44 TH ÉS FOSZFO-TH IMMUNHISZTOKÉMIA AZ EMINENTIA MEDIANA TERÜLETÉN HÍMEKBEN ÉS NEM SZOPTATÓ NŐSTÉNYEKBEN

45 TH ÉS FOSZFO-TH IMMUNHISZTOKÉMIA AZ EMINENTIA MEDIANA TERÜLETÉN A SZOPTATÁS ALATT 45

46 A TIROZIN-HIDROXILÁZ A HYPOPHYSIS ELÜLSŐ LEBENYÉBEN HÍMEK OVX NŐSTÉNY LAKTÁLÓ TH PTH

47 TH A HYPOPHYSIS ELÜLSŐ LEBENYÉBEN HÍMEKBEN ISH NL NL IL IL AL AL pth TH mrns

48 LOKÁLIS KATEKOLAMINERG RENDSZER A HYPOPHYSISBEN αmpt HYPOTHALAMIC DA TH + cell DBH + cell αmpt Tyr pth L-DOPA DA DA DBH NE FLA63 D 2 R PRL cell ARs ACTH cell TH ACTH

49 L-DOPA HATÁSA AZ ELÜLSŐ LEBENYI ACTH ÜRÍTÉSRE IN VITRO ACTH (fmol/ml) Kontroll L-DOPA 10-6 M L-DOPA 10-8 M L-DOPA M Kontroll+ Benserasid 10-6 M L-DOPA 10-6 M+ Benserasid 10-6 M L-DOPA 10-8 M+ Benserasid 10-6 M L-DOPA M+ Benserasid 10-6 M

50 TIROZIN-HIDROXILÁZ POZITIVITÁS PCO SZINDRÓMÁBAN

51 A TÁMÁHOZ KAPCSOLÓDÓ ILL. AJÁNLOTT KÖZLEMÉNYEK: The role of stress in female reproduction and pregnancy: an update. Vrekoussis T, Kalantaridou SN, Mastorakos G, Zoumakis E, Makrigiannakis A, Syrrou M, Lavasidis LG, Relakis K, Chrousos GP. Ann N Y Acad Sci Sep;1205:69-75 Corticotropin-releasing hormone, stress and human reproduction: an update. Kalantaridou SN, Zoumakis E, Makrigiannakis A, Lavasidis LG, Vrekoussis T, Chrousos GP. J Reprod Immunol May;85(1):33-9 Adaptive responses of the maternal hypothalamic-pituitary-adrenal axis during pregnancy and lactation. Brunton PJ, Russell JA, Douglas AJ. J Neuroendocrinol Jun;20(6): Reduced hypothalamo-pituitary-adrenal axis stress responses in late pregnancy: central opioid inhibition and noradrenergic mechanisms. Russell JA, Douglas AJ, Brunton PJ. Ann N Y Acad Sci Dec;1148: Interactions between the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and the female reproductive system: clinical implications. Chrousos GP, Torpy DJ, Gold PW. Ann Intern Med Aug 1;129(3): Dopamine-regulated adrenocorticotropic hormone secretion in lactating rats: functional plasticity of melanotropes. Oláh M, Fehér P, Ihm Z, Bácskay I, Kiss T, Freeman ME, Nagy GM, Vecsernyés M. Neuroendocrinology. 2009;90(4): Dephosphorylation/inactivation of tyrosine hydroxylase at the median eminence of the hypothalamus is required for suckling-induced prolactin and adrenocorticotrop hormone responses. Fehér P, Oláh M, Bodnár I, Hechtl D, Bácskay I, Juhász B, Nagy GM, Vecsernyés M. Brain Res Bull Apr 29;82(1-2):141-5.

52 HORMONÁLIS CIKLUS ÉS TERHESSÉG