Профилирование кортикостероидов надпочечников в крови и местных тканях мышей при хроническом стрессе

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7278 (2023) Цитировать эту статью

262 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Стресс увеличивает концентрацию кортикостероидов в плазме, однако их уровень в тканях неясен. Используя парадигму повторяющегося социального поражения, мы исследовали влияние хронического стресса на уровни кортикостерона (CORT), прогестерона (PROG), 11-дезоксикортикостерона (11DOC) и 11-дегидрокортикостерона (11DHC) в тканях, а также на микробиоту кишечника, что может изменить форму стрессовая реакция. Самцы мышей BALB/c, жидкостная хроматография-тандемная масс-спектрометрия и секвенирование гена 16S РНК использовались для скрининга уровней стероидов и фекального микробиома соответственно. Стресс вызывал большее увеличение CORT в мозге, печени и почках, чем в толстой кишке и лимфоидных органах, тогда как уровень 11DHC был самым высоким в толстой кишке, печени и почках и намного ниже в мозге и лимфоидных органах. Соотношение CORT/11DHC в плазме было таким же, как в мозге, но значительно ниже в других органах. Стресс также изменил уровни PROG и 11DOC в тканях, а соотношение PROG/11DOC было намного выше в лимфоидных органах, чем в плазме и других органах. Стресс повлиял на β-, но не на α-разнообразие микробиоты кишечника, а анализ LEfSe выявил несколько биомаркеров, связанных с лечением стресса. Наши данные показывают, что стресс социального поражения модулирует разнообразие микробиоты кишечника и вызывает тканезависимые изменения локальных уровней кортикостероидов, которые часто не отражают их системные уровни.

Реакция на стрессовые физические и психологические вызовы представляет собой адаптивные процессы, направленные на защиту выживания людей и поддержание систем их организма в текущих условиях1. Стрессовые стимулы вызывают каскад событий в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси (ГГН), что приводит к активации коры надпочечников и высвобождению глюкокортикоидов, кортизола у людей и кортикостерона (CORT) у крыс и мышей. Хотя нервные пути реакции на стресс в головном мозге различаются в зависимости от типа стрессора, считается, что активация оси HPA является последним общим путем, который приводит к чистому увеличению циркулирующих глюкокортикоидов2. Глюкокортикоиды действуют на многие ткани, вызывая геномные и негеномные эффекты, которые регулируют метаболическую, иммунную, когнитивную и репродуктивную системы3. Помимо глюкокортикоидов, стресс также приводит к быстрому увеличению секреции прогестерона (PROG) и 11-дезоксикортикостерона (11DOC) корой надпочечников4,5.

Местный эффект глюкокортикоидов зависит не только от их концентрации в плазме, поскольку некоторые ткани могут активно регулировать локальные уровни стероидов. Ферменты синтеза глюкокортикоидов de novo экспрессируются не только в коре надпочечников, но и в других тканях, таких как кишечник6,7,8, лимфоидные органы9,10,11 и иммунные клетки12,13, хотя обнаружены только первые этапы синтеза стероидов. в последнем. Кроме того, некоторые клетки экспрессируют фермент 11-гидроксистероиддегидрогеназу типа 1 (11HSD1), который превращает неактивные 11-оксопроизводные глюкокортикоидов, кортизон и 11-дегидрокортикостерон (11DHC), в активные глюкокортикоиды кортизол и CORT и, таким образом, эффективно усиливают локальный уровень активные глюкокортикоиды. Этот фермент экспрессируется во многих тканях, включая печень, почки, кишечник14, лимфоидные органы15,16 и иммунные клетки17. В некоторых тканях, таких как почки и кишечник, CORT и кортизол также могут локально превращаться в их неактивные 11-оксопроизводные, 11DHC и кортизон, с помощью фермента 11-гидроксистероиддегидрогеназы типа 2 (11HSD2)14. Помимо периферических тканей, в мозге также наблюдается локальное производство стероидов посредством синтеза de novo или посредством локального преобразования стероидов, происходящих из периферических эндокринных органов, включая надпочечники18,19. Интересно, что стресс не только увеличивает системный уровень глюкокортикоидов, но также регулирует стероидогенные ферменты, включая 11HSD1, в зависимости от времени и тканей20,21,22, что позволяет предположить, что местное производство и метаболизм кортикостероидов, а также их изменения в ответ на стресс могут модулировать эффекты реакции оси HPA в определенных тканях.