Динамика движения окситоцина в нейросекреторных клетках гипоталамуса

Следует особо отметить, что окситоцин и вазопрессин явились первыми синтезированными нейропептидами животных и человека. Это было осуществлено Винсентом дю Виньо (Vincent du Vigneaud) в 1951 г., за что он был удостоен Нобелевской премии по химии за 1955 г. (du Vigneaud, 1955). Оба гормона содержат девять аминокислот с цистеиновыми остатками в положении 1 и 6, связанными дисульфидными мостиками, в результате чего образуется кольцевая структура (рис. 3.23). Семь аминокислот являются общими для обоих пептидов, что, по-видимому, обеспечивает им взаимодействие на уровне специфических рецепторов. Так, вазопрессин может вызвать выделение молока у крысы, однако его лактогенная активность составляет только 25% активности окситоцина (Линкольн, 1987).

Окситоцин в магноцеллюлярных нейронах гипоталамуса, как и в других нейроэндокринных клетках, образуется в результате расщепления предшественника с высокой молекулярной массой, или прогормона. В гранулярной эндоплазматической сети клеточного тела синтезируется гликозилированный пептид, состоящий из 166 аминокислот.

Рис. 3.23. Структурная формула окситоцина и вазопрессина.

Этот пептид затем переносится в аппарат Гольджи, где упаковывается в покрытые мембраной гранулы 100—300 нм диаметром. Нейросекреторные гранулы быстро транспортируются в заднюю долю гипофиза по аксонам крупноклеточных нейронов (см. рис. 3.22, а). У крысы меченый пептид появляется в задней доле гипофиза в течение 3 ч с момента введения меченого предшественника (³⁵8-цистеина) в желудочки головного мозга. Таким образом, скорость транспорта составляет 1—3 мм/час, что в 50 раз больше нормальной скорости аксоплазмы по аксону. Гранулы двигаются по аксону вдоль микротрубочек. На это указывают данные о прекращении транспорта пептидов при обработке аксонов колхицином, разрушающим микротрубочки. При этом ток аксоплазмы не нарушается. В процессе транспорта из гипоталамуса в заднюю долю гипофиза предшественник подвергается дальнейшему расщеплению, вероятно, под действием ферментов, находящихся внутри секреторной гранулы, в результате чего образуется активный гормон. Основное внимание при исследовании аксонного транспорта в крупноклеточных нейронах уделялось перемещению веществ от сомы клетки к нервной терминали. Вместе с тем было обнаружено, что в магноцеллюлярных нейронах транспорт веществ может происходить в обратном, ретроградном направлении (см. рис. 3.22, а). Физиологическое значение ретроградного транспорта недостаточно ясно. Предполагается, например, что он может служить возвращением мембран гранул в клеточное тело после того, как было выделено содержимое гранулы (Линкольн, 1987).

В задней доле гипофиза млекопитающих содержатся довольно большие запасы окситоцина по сравнению с теми количествами, которые необходимы для обеспечения нормальных физиологических функций (Lederis, 1961; Lincoln, 1982). У женщины количество окситоцина в нейрогипофизе составляет примерно 6—18 мкг (Lederis, 1961). В то время как для осуществления рефлекторного выведения молока требуется не более 0,1—0,2 мкг (Cobo et al., 1967). У крысы соотношение еще выше. У нее в задней доле гипофиза находится около 1 мкг окситоцина, 1бб выделение же молока можно вызвать всего лишь 0,001 мкг окситоцина. Полагают, что высокие концентрации окситоцина в гипофизе могут играть важную роль в чрезвычайных условиях, например во время родов (Линкольн, 1987).

По оценке Морриса (Morris et al., 1975), число нейросекреторных гранул в задней доле гипофиза крысы составляет 2 • 10¹⁰, следовательно, в каждой грануле содержится около 60 000 молекул окситоцина. Только 30% этих гранул выявляются в терминалях, находящихся рядом с капиллярами. Большая же часть находится в расширениях аксонов — тельцах Геринга (см. рис. 3.22, в). Эти данные послужили анатомической основой для предположения о существовании легко выделяемого фонда пептида. Легко выделяемый фонд пептида может составлять 10% гормона, содержащегося в нейрогипофизе. Вместе с тем это достаточно большое количество, если учесть, что для выделения молока у крысы требуется всего лишь 0,1% запаса окситоцина в нейрогипофизе. Интересно отметить, что предпочтительному выделению в кровоток подвергается вновь синтезированный гормон. Новые нейросекреторные гранулы, попадающие в заднюю долю гипофиза, должны сначала направляться к терминалям, а уже потом перемещаться в менее доступные для мобилизации участки аксона, где происходит их накопление (см. рис. 3.22, б) (Линкольн, 1987).