بررسی جنبه های سلولی، مولکولی و ژنتیکی اسپرماتوژنز در پستانداران انسان



موضوع
بررسی جنبه های سلولی، مولکولی و ژنتیکی اسپرماتوژنز در پستانداران (انسان)
Evaluation cellular molecular and genetic aspects of mammalian spermatogenesis(Human)
درس جنین شناسی مولکولی

"عملکردهای ظاهری هورمون آزادکننده گنادوتروپینΠدررفتار و فیزیولوژی پستانداران"
چکیده
هورمون آزادکننده گنادوتروپین (GnRH) به عنوان تنظیم کننده نوروآندوکراین مرکزی در محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-گناد عمل میکند. اشکال مختلفی از GnRHدر مهره داران وجود دارد.اولین ایزوفرم از GnRHدر پستانداران می باشد که آزادسازی گنادوتروپین هیپوفیزی را تنظیم میکند.اخیراً فرم دوم از GnRHدرپستانداران کشف شده است که هم در مغز و هم در محیط بدنشان حضور دارد.اگرچهΠGnRH-فاکتور اصلی در آزادسازی گنادوتروپن نیست اما شواهد زیادی مبنی بر عملکردهای فیزیولوژیک مهم آن وجود دارد. در محیط،ІGnRH و Πدارای نقش یکسانی در تکثیر و تولید هورمون ها از جفت و تخمدان هستند. در مغز ІGnRH و Πرفتار تولید مثلی را از روشهای متفاوت اما مکمل همدیگر کنترل می کنند.ІGnRH تولیدهورمون لوتیزاسیون و هورمون محرک فولیکولی را تحریک و رفتار تولید مثلی را در حیوانات ارتقاء می دهد.در مقابل،ΠGnRH ، به عنوان یک تنظیم کننده اصلی رفتار تولید مثلی در جنس ماده می باشد و همچنین یک تعدیل کننده می باشد ΠGnRH همچنین به عنوان یک تنظیم کننده اصلی کانال های کلسیم و پتاسیم در دوزیستان می باشد و این نقش ΠGnRH ممکن است در پستانداران هم وجود داشته باشد.مدارک زیادی وجود دارد که اثرات ΠGnRH را هم در مغز و هم در محیطبدن که توسط یک زیرگروه خاص از گیرنده GnRH به نام گیرنده نوع Іمیانجی گری می شود، تاییدمی کند.الان به این نتیجه رسیده اند که با این مدارک که ما در دست داریم، می شود نتیجه گرفت که نقش GnRH فقط محدود بهفیزیولوژی تولید مثل نخواهد بود.در اینجا به عملکردهای عصبی و محیطی ΠGnRHدرکنترل رفتار وفیزیولوژی تولید مثلی اشاره می شود و به برخی ازجهت گیری ها دربارهرئوسمطالب ضروریاشاره میکنیم.
هورمون آزادکننده گنادوتروپین یک دِکاپپتید مهم است این پپتید نقش مهمی در تنظیم رفتار تولید مثلی در رده های مختلفی از مهره داران دارد. اگر چه این پپتید بیش از 30 سال پیش کشف شد،اما بیولوژی GnRH یک فیلد وسیع در تحقیقات است. GnRHیک پپتید مهم در تنظیم محور هیپوتالاموس- هیپوفیز- گنادی می باشد و امروزه بیولوژی مولکولی امکان بررسی GnRH را در ابعاد مختلف فراهم کرده است.علاوه بر این،ایزوفرم های ساختاری متعددی از این پپتید شناسایی شده اند که عملکردهای آنها هنوز شناسایی نشده است.مسلماً،حیوانات زیادی اشکال مختلفی از GnRH را در مغز و محیط شان دارند و همین طور رسپتورهای مختلفی از GnRH را دارند، که این شواهد بیان کننده این مطلب است. بیولوژی GnRHساده نیست. این مرور بر روی عملکرد ظاهری اشکال مختلف GnRH که تا به حال مشاهده شده است، یعنیGnRHΠ، که ایزوفرمی است که در گونه های مختلفی از مهره داران مشاهده شده است،تمرکز دارد. اگرچه ΠGnRH در ابتدا در پرندگان کشف شد اما این مرور بر روی اثرات GnRHΠ درپستانداران تمرکز دارد.بعلاوه، از آنجایی که چندین نویسنده زیست شناسی مولکولیΠGnRH و رسپتور آن را بررسی کرده اند بنابراین اینمرور بر روی نقش فیزیولوژی و رفتار این پپتید می پردازد. عملکردهای پیشنهادی GnRHΠ( هم عصبی و هم محیطی ) در این مرور خلاصه و بحث می شود ؛در بیشتر موارد،عملکردهایاین پپتید به طور کامل مشخص نشده است، اگرچه الان اطلاعات در دسترس است و اغلب این فرضیه برای تحقیقات آینده قابل امتحان خواهد بود.

ساختار GnRH Π،نوروآناتومی و پیوند گیرنده
ساختار و تکامل
GnRH برای اولین بار در پستانداران شناسایی شد،مخصوصاًدر مغز خوک و گوسفند بعدها در تمام رده های مهره داران توالی یابی شد.در همه رده ها،ساختار اول GnRH از 10 آمینو اسید تشکیل شده است. در ابتدا GnRH هورمون آزادکنندههورمون لوتیئزه نامیده می شد که بر مبنای توانایی آن در افزایش تولیدLH از هیپوفیز به این نام، نامیده شد، اما بعدها این پپتید هیپوتالاموس از آنجایی که تولید هورمون محرک فولیکول را تحریک می کرد GnRH نامیده شد.این فرم از GnRH راIGnRH می نامند تا از ایزوفرم های مختلف آن قابل شناسایی باشد.علاوه بر این تولید گنادوتروپین هیپوفیزی را تحریک می کند،و IGnRH همچنین در رفتار تولید مثلی پستانداران نقش ایفا می کند. تجویزIGnRH به رَت های ماده که تخمدان آنها برداشته شده است، پذیرش جنسی را افزایش می دهد.IGnRH در موش های نر بی تجربه در زمینه جفت گیری که اندام بویایی آنها برداشته شده است،سبب تسهیل در رفتار جفت گیری می شود.
علاوه بر IGnRH،بیش از22 فرم معمول از GnRHدر پستانداران وجود دارد. این فرم های مختلف در ابتدا در گونه های مختلف به یک نوع نامیده می شدند. مطالعه با رادیو ایمونوسی،کروماتوگرافی مایع با فشار بالا و ایمونوسیتوشیمی نشان داد که بیشتر مهره داران اشکال مختلفی از GnRH را در مغز دارند. معمولاًدر جاهای مشخصی که با هم همپوشانی دارند.
در همه گونه های مهره داران که مورد آزمایش قرار گرفته اند به جز ماهی بدون آرواره، یک فرم از GnRH که IGnRHمی باشد، وجود دارد. در سال 1989، IIGnRHدر مغز چندین گونه از پستانداران کیسه دار گزارش شد.چهار سال بعد، Dellovade و همکارانش یک فرم از GnRHرا در مغز musk shrew که از نوع GnRH II بود، مشاهده کردند. این اولین پستاندار جفت شده بود کهGnRH II را داشت. بعدها، وجود GnRH II در چندین پستاندار دیگر مثل، tree shrew،کور موش، capy baras ، موشها، گوسفند، گاو و چندین پریمات مثل انسان به اثبات رسید. این حضور همه جانبهGnRH II هم در مهره داران و هم در تمام گونه های پستانداران پیشبینی می کند که این فرم ازGnRH به شکل تکاملی بوده است و احتمالاً دارای یک عملکرد فیزیولوژیک مهم می باشد.
توالی آمینو اسید های GnRH II شبیه به GnRH می باشد و فقط در سه جایگاه تفاوت دارد ( جایگاه های 8،7،5که به جدول شماره 1 رجوع شود.)توالی کدکننده GnRH I DNA و II شناسایی شده است. در انسان، ژن های مربوط به GnRH I و II به ترتیب بر روی کروموزم های 8 و 20 قرار گرفته اند.هر دو ژن ساختار یکسانی دارند، که دارای 3 اینترون و 4 اگزون می باشند، که یک پلی پپتید پیشرو را کد می کنند که دارای یک پپتید نشانه، یعنی دِکا پپتیدGnRH و پپتید همراه با GnRH که عملکرد آن هنوز کشف نشده است، می باشد.
( نوروآناتومی و اتصال گیرنده IIGnRH)
در گونه های پستانداران، اکثر اجسام سلولیGnRH I در مغز پیشین و مخصوصاً در اطراف ناحیه پیش بینایی، دیواره داخلی، هسته قوسی و اعصاب انتهایی ( که همراه با عصب بویایی می باشند )، حضور دارند. این سلول های GnRH I در ابتدا در پلاکود شنوایی شکل می گیرند و بعدها به نواحی مختلفمغز پیشین مهاجرت می کنند. و این مهاجرت در مرحله تکاملی جنینی صورت می گیرد.در مقابل، اکثر اجسام سلولی GnRH II در نواحی مغز میانی و مغز پسین و نواحی خارج هیپوتالاموس حضور دارند ( تصویر شماره 1 ). سلولهای GnRH II از ناحیه زایای بطن سوم منشا میگیرند و بنابراین دارای منشاجنینی متفاوتی از GnRH I می باشند. درmusk shrew،بیشترین غلظت سلولهایGnRH IIدر مغز میانی می توان یافت، مقدار متوسطی در ماندیبولار داخلی، ماده خاکستری مرکزی مغز میانی، هیپوتالاموس و دیواره داخلی یافت می شود. در musk shrew که با حضور قابل توجهGnRH II مشخص است، هیچ نورونی با دو فرمGnRH وجود ندارد و 60% از سلولها ی مغز از GnRH II تشکیل می شوند.
علاوه بر توزیع متفاوت GnRHІو II در مغز، این دو فرم از GnRH سلول های هدف خود را به طور جداگانه انتخاب می کنند.( تصویر یک ). 75% از رشته های ІGnRH در برآمدگی میانی حضور دارند و تعداد کمی از GnRH I در لامین ترمینالیس، پیاز بویایی اصلی و فرعی، آمیگدالوئید، ماده خاکستری مرکزی مغز میانی و هسته رافه خلفی وجود دارند. اگر چه رشته های نورون هایی که دارای GnRH II می باشند به شکل مساوی پراکنده شده اند، اما فقط تعداد اندکی از آنها در ناحیه هیپوتالاموس و هیپوفیز یافت شده اند که در آزادسازی LH / FSH نقش دارند. در musk shrew اکثر فیبرهایی که دارای GnRH II می باشند در بیرون برآمدگی میانی خاتمه می یابند. فیبرهای زیادی در ماندیبولار خارجی و داخلی به چشم می خورند و همینطور در دیواره داخلی، آمیگوالا و هیپوتالاموس به چشم می خورند. ناحیه ی اصلی برای GnRH IIدر musk shrew در ماندیبولار داخلی می باشد، جایی که وزیکول های پیش سیناپسی دارای GnRH II می باشند. GnRH II در برخی از گونه های پستانداران در بیرون از CNS نیز مشاهده شده است.m RNA و پپتید مربوط بهGnRH II در بافت هایی مثل کلیه، استخوان، پروستات، جفت، پستان، اندومتر رحم و تخمدان حضور دارند. نقش این GnRH II محیطی را در بخش های بعدی بررسی خواهیم کرد.
علاوه بر این که دو نوع GnRH II در جاهای مختلف تولید و آزادسازی می شود، به رسپتورهای مختلفی نیز متصل می شود.GnRH Іبه یک گیرنده از جنس G پروتئین که هفت بار از غشا عبور کرده است و در سلولهای هیپوفیز وجود دارد متصل می شود. اخیراً یک گیرنده غشایی که تمایل زیادی برای GnRH II دارد در گروهی از جانوران مثل ماهی ها، دوزیستان و پستاندارانی مثل انسان شناسایی شده است. گیرنده GnRH II در 40% از توالی هایش بهGnRH I شبیه است اما گیرنده І دارای یک کربوکسیل انتهایی است که به گیرنده اجازه می دهد درون غشاء عبور آزاد داشته باشد.
هر دو نوع گیرندهGnRH در مغز و محیط به شکل گسترده توزیع شده اند و همین طور در نواحی هیپوتالاموس نیز وجود دارند که در تنظیم رفتار تولید مثلی نقش دارد. مخصوصاً در گیرنده نوع Π(GnRH II) که در نواحی مثل نواحی اطراف بینایی، هسته قوسی، هیپوتالاموس شکمی – داخلی، ساقه اینفاندیبولار و هیپوفیز، ماندیبولار داخلی، ماده خاکستری مرکزی مغز میانی، کورتکس سینگولیت، لب بینایی و مخچه مشاهده شده است. گیرنده های نوع I اکثراَ در نواحی مثل هیپوفیز، پیاز بویایی، دیواره طرفی، هسته قوسی، ماده خاکستری مرکزی مغز میانی، هیپوکامپ و آمیگدالا وجود دارند. اگرچه هر دو نوع GnRH می توانند به هر دو نوع گیرنده متصل شوند، اما GnRH I تمایل زیادی به گیرنده نوع I ، وGnRH IIتمایل زیادی به گیرنده نوع Π دارند.بنابراین، علاوه بر این که دو نوع متفاوتGnRH در جاهای مختلفی و با مقادیر متفاوتی حضور دارند، اما تمایل متفاوتی برای اتصال به گیرنده نوع I و II دارند بنابراین دارای نقش های بیولوژیکی متفاوتی خواهند بود. این عملکرد ها در آیتم های زیر بررسی خواهند شد.
تصویر 1 :یک طرح ساژیتال از مغز پستانداران جایگاههای خوشه های اولیه GnRH I و II را نشان می دهند. اکثر نورون های GnRH Iدر ناحیه پیش بینایی حضور دارند و رشته های زیادی را به بر آمدگی میانی می فرستند. علاوه بر رشته های مربوط به GnRH Іدر جاهای دیگر مغز حضور دارند که نشان داده نشده است. درمقابل،اکثر نورون های GnRH II در مغز میانی حضور دارند. اکثر رشته های GnRH II به ماندیبولار میانی ختم می شوند (فلش ضخیم) و همین طور به جاهای دیگر مثل برآمدگی میانی نیز پرتاب می شوند (فلش نازک ).
Aq قنات مغزی،crb مخچه،Hb هانبولار داخلی ، HYP هیپوتالاموس،LV بطن جانبی،MEبرآمدگی میانی ، OB پیازبویایی.

عملکردهای رفتاری
تسهیل رفتار جنسی:
براساس توزیع نوروآناتومی و توانایی آن در تعدیل یون های موجود در سیناپس که در برخی از مهره داران مشاهده شده، می توان نقش عصبی GnRH II را به عنوان یک نوروترانسمیتر رفتاری در نظر گرفت، که رفتار تولید مثلی را تنظیم می کند. برای مثال، تزریق GnRH II به سمندرهایی که تجربه رفتار تولید مثلی را نداشته اند، سبب بروز رفتار ابراز عشق در آنها می شود و همچنین این رفتار را در قمری نیز به وجود می آورد ولی این مشاهدات هنوز منتشر نشده است.
اولین مطالعه که منتشر شد و نقش احتمالی GnRH II را در رفتار تولید مثلی بیان میکرد در سال 1997 منتشر شد نشان می داد که تزریق GnRH II به گنجشک آواز خوان باعث می شد تا گنجشک به فعالیت ابراز عشق بپردازد.
نقش GnRH II در پستانداران معلوم نبود تا چند سال پیش که از mask shrew برای آزمایش استفاده شد. این محققان یک نقش تنظیمی جذاب را برای ΠGnRH بیان کردند که انرژی در دسترس و تولید مثل را با هم کنترل می کرد.مشابه همه جنس های ماده و پستانداران، جنس ماده mask shrew نیز در شرایطی که با غذای کم رو به رو می شود رفتار تولید مثلی اش به شدت اُفت می کند. تزریق GnRH II ونه GnRH I به mask shrewاثرات مهاری کمبود غذا برروی تولید مثل را خنثی می کند. ( تصویر 2 ). در مقابل تجویز GnRH II به shrew ماده که با adlibitum تغذیه می کند رفتار جفت گیری را در آنها تحریک نمی کند اما GnRH I می تواند رفتار جفت گیری را تحریک کند. این نامعلوم است که چرا GnRH II در بیشترین دوز خود (μg1 ) در حیواناتی که adlibitum تغذیه می کنند باعث افزایش رفتار جفت گیری می شود، در حالی که GnRH I در دوز پایین باعث تحریک جنسی می شود.
تصویر 2 : تاثیرات GnRH II وII برروی رفتار تولید مثلیshrew و موش های سوء تغذیه شده . دوره کمون در جنباندن دُم ( یک رفتار جفت گیری مورد قبول ) در حیواناتی که با adlibitum (Ad) تغذیه کرده اند و (FR ) آنهایی که از غذا محروم بوده اند ( sal ) یک تزریق از سالین داشتند * که با سایر گروههای غذایی که محروم بوده اند متفاوت است ولی با گروه Ad یکی می باشد. CB درصدی از mask shrew های ماده که رفتار تولید مثلی را نشان می دهد. گروه ها مثل حالت A طراحی شده اند * با سایرگروه های متفاوت است ولی با گروه AL فرقی ندارند * * گروهی که sal تزریق شده با همه گروه ها متفاوت می باشد.
برای تعیین نقش GnRH II در musk shrew مطالعه را به سایر پستانداران تعمیم می دهیم، ما مطالعه را بر روی موش ها که در چندین مورد با mask shrew تفاوت دارند، انجام دادیم. موش های ماده،shrew،تخمک گذارهای خود به خودند و دارای سیکل های تنظیمی می باشند. به علاوه، رفتار تولید مثلی موشها وابسته به هورمون های جنسی در حال چرخش (یعنی ؛استروژن و پروژسترون ) می باشد، که این در shrew های ماده مشاهده نشده بود،ما دریافتیم که تزریق GnRH II به مقدار gμ1و از راه ورید مرکزی باعث افزایش رفتار جفت گیری در موش های با تجربه از لحاظ جنسی می شود، با وجود اینکه از غذا محروم بوده اند. در مقابل، تزریق GnRH I رفتار جنسی را در ماده ها برنمی انگیخت. قبولیت جنسی در موش های ماده که GnRH II دریافت کرده بودند 30% از آنهایی که سالین و یا GnRH I دریافت کرده اند زیادتر بود اما به طور خفیفی از آنهایی که adlibitum مصرف کرده بودند کمتر بود. بر عکس، در آنهایی که از لحاظ جنسی تجربه داشتند، و در ماده هایی که از adlibitum تغذیه می کرده اند،GnRH II نتوانست پذیرش جنسی را به اندازه آنهایی که با سالین آزمایش شده بودند، بالا ببرد. هنگامی که مورد ماmusk shrew بود، GnRH I بیشتر از GnRH II توانست رفتار تولید مثلی را در آنهایی کهadlibitum تغذیه شده بودند، افزایش می دهد.
این یافته ها در موش ها نشان می دهد که GnRH II می تواند سریعاً و به طور کارآمد رفتار تولید مثلی را در ماده هایی که کمترین پذیرش جنسی را نشان می دهند ارتقاء بخشند . به هر حال ، از آنجایی که GnRH II اثر تحریکی اضافی را بر روی ماده هایی که با adlibitum تغذیه می کنند ندارند ، اثرات آن بر روی تولید مثل مجاز بود و نسبتاً کمتر تحریکی می باشد . بنابراین ، ما پیشنهاد می کنیم که در شرایطی مثل آماده بودن غذا ، GnRH ود در مقادیر پایه آزاد می شود و این به جفت گیری کمک می کند . در مقابل ، زمانی که غذا در دسترس نبا شد و سطح انرژی هم پایین باشد ، آزاد شدنGnRH II کم می شود ، که موقتاً رفتار پذیرش ماده بودن را کم می کند و بنابراین از تولید مثل جلو گیری به عمل می آید . در حمایت از این فرضیه ، shrewهای ماده ای که از غذا محروم شده اند به طور چشمگیری جسم سلولی هایGnRH II را در قسمت جلوی مغز میانی در مقایسه با آنجا یی که از adlibitum تغذیه می کنند ، بارز می کنند ، و نیز تراکم زیادی از رشته های حاوی GnRH II در مغز پیشین مشاهده می شود ( که احتمالاً حامی از ذخیره سازی GnRH II است و نه آزاد سازی آن ) . بنابراین ، GnRH II احتمالاً یک پیام عصبی – شیمیایی برای نشان دادن سطح انرژی ماده می باشد که به عنوان یک فاکتور برای زمانی که سطح انرژی لازم موجود باشد اجازه جفت گیری را می دهد.
پپتید GnRH II توسط آزمایش هایی مثل RIA ، HPLC ، ایمنی – بافتی – شیمیایی در مغز shrew وجوندگان و همچنین سلول های هیپوتالاموس موش شناسایی شده است ، با این حال ، اطلاعات در مورد جوندگان هنوز بحث برانگیز است زیرا ژن مربوط به GnRH II هنوز در ژنوم موش شناسایی نشده است و چندین تحقیق اولیه قادر نبودند پپتید را در مغز شناسایی کنند . اختلافات در مورد جوندگان درباره وجود پپتید GnRH II به واسطه مطالعات زیادی که بر روی حیواناتی که از adlibitum تغذیه می کردند بوجود آمده است .در musk shrew ، آزاد سازی و ذخیره GnRH II در ارتباط به میزان غذا می باشد ، با افزایش واکنش های ایمن در نورون های حاوی GnRH II در حیوانات با سوء تغذیه . بر پایه این یافته ها ، آزمایش دوباره محل قرار گیری و عمل کرد GnRH II در جوندگان باید بر روی آنهایی که دارای محرومیت غذایی اند انجام می گیرد . اگر داده های آینده یافته های گذشته را تایید کند ، بنابراین تاثیرات GnRH II بر روی موش احتمالاً فارمالوژیگال ( دارویی ) خواهند بود نه فیزیو لوژیکال . در این مورد ، مدل های پستاندار دیگر مثل musk shrew و پریمات های غیر انسان احتمالاً تایید خوبی برای مطالعات آینده GnRH II باشد .
سایر پستانداران ، شامل پریمات ها و انسانها ، در مغز شان پپتید و mRNA ی مربوط به GnRH II را دارند و همین طور گیرنده نوع دوم GnRH در محل هایی از مغز شان یافت می شود . آن جالب است که GnRH II احتمالاً همان نقش تنظیمی را بر روی این گونه ها نیز داشته باشد. حمایات ( حمایت ها ) از این گفته ها از آنجا ناشی می شود که تزریق GnRH II به بوزینه ها همان رفتار تولید مثلی را بوجود می آورند . برای اثبات اینکه GnRH II رفتار تولید مثلی یکسانی را در گونه های مختلفی از پستانداران ، همین طور آنهایی که از adlibitum تغذیه می کنند و آنهایی دارای کمبود غذایی اند بوجود می آورد باید تحقیقات زیادی صورت بگیرد . تحقیقات اضافی عملکرد های GnRH II را در جنس نر آزمایش می کند که امیدواریم تایید کننده خوبی باشد.
تلفیقی از تغذیه و اشباع ( سیر شدگی )
ترجمه تصویر 3 : تاثیراتGnRH II وI بر روی جذب کوتاه مدت غذا در musk shrew ، ( A ) جذب 3 ساعته غذا ( adlibitum ) در musk shrew بعد از تزریق داخل وریدی GnRH I و II و سالین . * به طور بارزی از گروهی که سالین دریافت کرده اند فرق می کند . ( B ) جذب 3 ساعته غذا در musk shrew های محروم از غذا که بعد از تزریق GnRH II & I & salin به آنجا adlibium داده شده است محرومیت از غذا با دادن فقط 60% از adlibitum هر حیوان در هر 24 ( h ) دو روز اجرا شده است .* به طور بارز با گروهی که سالین تزریق شده است فرق می کند ** به طور بارزی با گروهی که GnRH I و سالین دریافت کرده اند فرق دارد . همه تزریق ها در 60-30 دقیقه به بطن های جانبی قبل از تاریکی داده شده است .
از آنجایی که واکنش زایی ایمن GnRH II در تولید مثل قایل هستیم از آن به عنوان تعدیل کننده میزان جذب غذا و انرژی نیز یافت می شود . مخصوصاً ما فرض می کنیم که اگر غذا در دسترس نباشد و یا سطح انرژی جنسی ماده پایین یا در تعادل نباشد ، سطح پایین GnRH II آزاد می شود که احتمالاً یک پیام برای افزایش میزان تغذیه و انرژی عمل می کند . بر عکس ، اگر میزان غذای زیادی در دسترس باشد آزاد شدن میزان زیادی از GnRH II احتمالاً به عنوان یک پیامی برای کاستن میزان تغذیه بکار می رود . بنابراین باGnRH II می تواند به عنوان یک تعدیل کننده برای تغذیه بکار رود یعنی با سطح بالای GnRH II میزان تغذیه را در حیوانات کاهش می دهد .
ما این فرض را در musk shrew آزمایش کردیم ، این گونه بهترین مدل برای بررسی تاثیر GnRH II بر روی تغذیه می باشد چون این پپتید بر روی مغز این حیوان وجود دارد . بعلاوه ، shrew دارای سطح متابولیک بالا و حجم چربی اندک است ، حتی تحت شرایط تغذیه با adlibitum ، مناهع انرژی کارآمد برای استفاده به عنوان یکا یا فرمتابولیک در شرایطی که سطح انرژی پایین است ( منابع غذایی در دسترس نیست ) ، نتیجتاً ، این حیوانات زیاد می خورند و فیزیولوژی آنها حتی به کاهش بسیار کم ورودی غذا نیز حساس می باشد.
ما GnRH I و II را به musk shrew های ماده تزریق کردیم و میزان جذب غذا را در 90 دقیقه ، 3 ساعت و 24 ساعت اندازه گرفتیم ، تزریق تنهایی GnRH II به طور کارآمد مصرف غذا را در کوتاه مدت هم در musk shrew هایی که با adlibitum تغذیه می کنند و هم در آنهایی که محرومیت غذایی داشتند کاهش می دهد. بازجذب غذا طولانیترین دوره در ساعات اولیه بعد از این کاهش می باشد و در همه موارد ، بعد از 3 ساعت همه ی آنها رنگ پریده تر می شدند . GnRH I یا سالین اگر تزریق شود تغذیه کوتاه مدت اثر کاهنده زیادی نخواهد داشت . ( اگر چه GnRH I اثر خفیفی در حیوانات با سوء تغذیه دارد ) . 24 ساعت باز جذب غذا به وسیله تزریق تنهایی GnRH II در shrew هایی که فقط از adlibitum تغذیه می کنند کمتر اثر می گذاشت . 10% از این کاهش در باز جذب غذا در 24 ساعت به علت اثر معماری GnRH II بوده بعد از 3 ساعت ، آنهایی که GnRH II به آنها تزریق شده بود کمتر از آنهایی سالین دریافت کرده بودند کمتر نمی خوردند . این یافته ها ، نشان می دهد که GnRH II می تواند سریعاً و به طور کارآمد باز جذب غذا را در کوتاه مدت در پستانداران ماده تنظیم کند و اینکه اثرات آن بر روی غذا از لحاظ زمانی کوتاه مدت می باشد و حداکثر چند ساعت دوام خواهد داشت . به عنوان مثال یک عملکرد GnRH II درباره رفتار تولید مثلی که ان را بر اساس در دسترس بوده غذا انجام می دهد توضیح دادیم .
*مکانیسم های مولکولی و جایگاه های عصبی میانجی اثرات رفتاری GnRH II.
دو نوع گیرنده GnRH ، نوع ( 1 و 2 ) در پستانداران شناسایی شده است . اگرچه GnRH II می تواند به هر دو گیرنده متصل شود ، اما آن به اندازه 24 واحد تمایل بیشتری برای اتصال به گیرنده نوع 2 دار نسبت به گیرنده نوع 1 . GnRH II می تواند در چندین مکانیسم اتصاتل گیرنده ای رفتار پستانداران را کنترل کند . اولین روش به این صورت است که GnRH II به گیرنده نوع 2 متصل می شود و به طور مستقیم رفتار پستانداران را کنترل می کند و به طور مستقیم رفتار پستانداران را کنترل می کند و به طور مستقل از GnRH I و گیرنده نوع 1 این کار را انجام می دهد . به هر حال ، از آنجایی که GnRH II همچنین می تواند به گیرنده نوع 1 نیز متصل شود و اگر چه تمایل کمتری به گیرنده نوع 1 در مقایسه با نوع 2 دارد مکانیسم احتمالی دوم از این قرار است که با اتصال به گیرنده نوع 1 به طور مستقیم رفتار پستانداران ( حیوانات ) را تنظیم می کند .
علاوه بر این ، گزارش شده است که گیرنده نوع 2 در هسته های هیپوتالاموس خاصی قرار گرفته و همچنین دارای GnRH II نیز می باشند. اعمال می کند . در این مورد، فعال شدن گیرنده شماره 2 احتمالاًباعث آزاد شدن GnRH I می باشد . اعمال میکند . در این مورد ، فعال شدن گیرنده شماره 2 احتمالاً باعثآزاد شدن GnRH I می شود ، که می تواند بعداً با اتصال به گیرنده نوع I خودش ، رفتار را تحت تاثیر قرار می دهد .
آن غیر محتمل است که تاثیرات GnRH II بر روی رفتار تولید مثلی توسط گیرنده نوع 1 میانجی گری شود .GnRH II که با تمایل زیادی به گیرنده نوع 1 متصل می شود هیچ تاثیر مثبتی را در رفتار جنسی موش ها و shrew هایی که تحت کمبود غذا بودنده اند ، ندارد. به طور مشابه ، GnRH I اثرات کمی را بر روی بازجذب غذا در musk shrew داشت . دوم ، درمان ماده ها با ( Antide ) ، یک آنتا گونیست برای گیرنده نوع 1 ، از اثرات ترمیس GnRH II بر روی رفتار جنسی موش ها و shrew ها تحت شرایط سوء تغذیه ، جلوگیری نکرد . این یافته ها نشان می دهد که تاثیرات GnRH II بر روی رفتار توسط گیرنده نوع 2 اعمال می شود و یا اینکه توسط عاملی که تا کنون شناخته نشده است اعمال می شود . در مقابل ، تحریک تولید گنادوتروپین توسط GnRH II در پستانداران احتمالاً بوسیله گیرنده نوع 1 میانجی گری می شود زیرا بلوک گیرنده از هر گونه تولید LH در گوسفند و پریمان ها که توسط GnRH II تلقین می شود ، جلوگیری می کند . به طور جالب ، در مقابل گیرنده نوع 1 ، گیرنده نوع 2 یک انتهای سیتوپلاسمیک دارد که برای بی حسی سریع اجازه می دهد . اثر تنظیمی سریع گیرنده نوع 2 احتمالاً یک مکانیسم اضافی است که باعث جواب دهی به تغییرات سریع سطح انرژی محیط می شود .
ژن و نسخه برداری گیرنده نوع 2 GnRH در مغز چندین گونه از پستانداران شامل ، musk shrew ، خوک ، بوزینه ها و میمون های رزوسوس شناسایی شده است . اگرچه آزمایش Lcc وجود پروتئین گیرنده نوع 2 را در موش ها اثبات کرده ، رمز گردانی ژن مربوط به گیرنه نوع دوم GnRH هنوز انجام نشده و بعضی از شواهد نشان می دهد که این ژن توسط یک کدون نابالغ در چندین پستاندار مثل گوسفند ، رَت و انسان متوقف شده است . به هر حال ، چندین مطالعه بیان m RNA مربوط به پپتید گیرنده نوع دوم را در انسان گزارش داده شده و نقش GnRH II را در بافت های انسان حتی در حضور بلوکرهای گیرنده نوع یک توصیف می کند . این یافته ها نشان می دهد که GnRH II در انسان در روی گیرنده نوع یک عمل نمی کند ، اگر چه ژن گیرنده نوع 2 در انسان هنوز ناکامل است . این یافته ها نشان می دهد که GnRH II در انسان در روی گیرنده نوع یک عمل نمی کند.،اگر چه ژن گیرنده نوع 2 در انسان هنوز ناکامل است .این یافته ها احتمال را بالا می برد که ژن گیرنده نوع 2 در انسان خراب شده و قادر است یک رسپتور که از لحاظ رمز گردانی کوتاه ولی از لحاظ عملکردی سالم باشد را کد کند . متناوباً، گیرنده نوع 2 احتمالاً توسط ژن های مختلف که هنوز شناخته نشده اند رمز گردانی شده است. در نهایت ، آن امکان دارد که تاثیرات GnRH II احتمالاً توسط یک گیرنده که هنوز شناخته نشده است میانجی گری می شود . یافته های اخیر احتمال اینکه یک گیرنده نوع 3 یا سایر انواع گیرنده ها در ماهی ها و دوزیست ها وجود دارد را بالا می برد. جالب این است که ، GnRH II تمایل بیشتری به هر سه نوع گیرنده را در مقایسه با GnRH I دارد . مطالعات ژنی و مولکولی آینده ، و تکامل آنتاگونیست ها ی نوع 2 ، این مساله را حل خواهد کرد و شناسایی می کند ( تعیین می کند ) که اتصال گیرنده ها و GnRH II اثرات را در جوندگان ، انسان و سایر پستانداران ، اعمال می کند .
آن نامعلوم است که کدام جایگاه های عصبی عملکرد های GnRH II را بر روی تغذیه و رفتار جفت گیری ماده ها در پستانداران میانجی گری می کند . در musk shrew ، رشته های GnRH II در سرتاسر مغز پراکنده شده اند . علاوه بر این ، گیرنده نوع 2 در سرتاسر مغز وجود دارند و تزریق نوع دومGnRH این امکان ها را فعال می کند . به هر حال ، بهترین محل آنهایی اند که دارای گیرنده های نوع دوم GnRH که قبلاً فهمیدیم که در تنظیم رفتار تولید مثلی و تغذیه نقش دارند ، هستند .در musk shrew و پریمات ها، گیرنده نوع دوم در محل هایی که با تولید مثل در ارتباط اند مانند هیپوتالاموس داخلی و شکمی ، ناحیه پیش بینایی مرکزی یا داخلی ، هسته های اطراف بطنی و هانبولای داخلی وجود دارد . به طور مشابه گیرنده های نوع دوم در محل هایی که با تغذیه در ارتباط اند مثل ؛ هسته های اطراف بطنی ، هیپوتالاموس شکمی – داخلی ، هسته قوسی ، آمیگدالا و هسته و رشته های منفرد ، وجود دارد . یک مطالعه گزارش داد که گیرنده نوع دوم در هیپوفیز موش وجود دارد . آن همچنان نامعلوم است که گیرنده نوع II که عملکرد داشته باشد در همه جای مغز موش وجود داشته باشد .
*نتیجه گیری و جهت دهی برای آینده:
هورمون آزاد کننده گنادوتروپین در ابتدا هیپوتالاموس پستانداران منحصر بود و سیستم تولید مثلی را با آزاد سازی گنادوتروپین از هیپوفیز تنظیم می کند .به هرحال ، GnRH I یکی از چند ساختار می باشد که از یک فرم قدیمی منشا گرفته است ، ابتدایی ترین و رایج ترین فرم از GnRH ، GnRH II ، احتمالاً عملکرد های فیزیو لوژیک زیادی را دارند ( تصویر 4 ) .GnRH II و GnRH I نقش یکسان یا مشابهی در تنظیم تکثیر سلولی و میانجی گری فیزیولوژیکی تولید مثلی دارند، هر دوی آنها به عنوان تنظیم کننده های اتوکراین / پاراکراین از ترشح هورمونی و به عنوان تنظیم کننده های نسخه برداری پروئین ها در جایگزینی جنینی درگیرند . در مقابل ، GnRH I و II به طور آشکاری رفتار تولید مثلی پستانداران در روش ها مختلف اما مکملی تنظیم می کند . GnRH I ترشح LH / FSH را تنطیم می کند ( و بعد آن ترشح استرو ئیه های جنسی ) و رفتار پذیرش جنسی را در حیواناتی که از adlibitum تغذیه می کنند ارتقا می بخشد ، از آنجایی که GnRH II به عنوان یک دروازه عمل می کند ، رفتار تولید مثلی را فقط هنگامی که سطح انرژی خوب باشد حمایت می کند تا به حاملگی منجر شود . عملکرد رفتاری اولیه GnRH II آن را به عنوان یک میانجی عصبی – شیمیایی بین شرایط محیطی خارجی ( دسترسی سطح انرژی ) و پردازش های عصبی – تنظیمی داخلی ( فعال کننده جفت گیری ) معرفی می کند.
تمامی عملکردهای پیشنهاد شده برای GnRH II هم به طور مستقیم و هم به طور غیر مستقیم به تولید مثل مربوط می شود . این احتمالدارد نتیجه فرض محققان برای ارتباط پپتید با تولید مثل زیرا ساختار آن بسیار شبیه GnRH I می باشد . به هر حال ، مدارک آناتومیکی و فیزیولوژیکی پیشنهاد میکند که GnRH IIاحتمال دارد که چندین نقش در رفتار غیر از تولید مثل نیز داشته باشد . برای مثال ؛ GnRH II و گیرنده آن با غلظت زیادی در کلیه ها ، عضله ها و استخوان وجود دارد و عملکرد آنها مطالعه نشده است. علاوه بر این ، پیشنهاد شده است که GnRH II در تعدیل تغذیه و تنظیم کانال های یونی و نیز در سرطان و سلول های T نقش ایفا می کند . اصطلاح " GnRH II " برای این پپتید نام اشتباهی است ، هنگامی که آن کمترینفعالیت هورمونی را در خون دارد در حالی که بیشتر به عنوان یک نوروترانسیمر یا فاکتور پاراکراین عمل می کند و مسئول اولیه برای آزاد شدن گنادوتروپین نیست ، تحقیقات اینده نباید فقط بر روی نقش GnRH IIبر روی تولید مثل تمرکز داشته باشد . اگرچه این عملکرد ها به طور انکار ناپذیری ضروری اند ، آن محتمل است که این پپتید که به طور گسترده مشاهده شده است دارای چندین عملکرد تنظیمی در رِنج های گسترده از جنبه های زیستی علاوه بر تولید مثل نیز دارد .
اگر چه اطلاعات زیادی در دهه گذشته بدست امده است ، اما هنوز ابعاد زیادی در تحقیقات وجود دارد تا عملکرد های GnRH II را در پستانداران توسط گیرنده نوع 1 ، GnRH میانجی گری نمی شود . به هر حال ، اینکه کدام رسپتور به GnRH II متصل می شود تا اثر GnRH II بروز یابد ، نامعلوم است . شکاف های اضافی در دانش ما شامل ؛ جایگاه عمل GnRH II در مغز معلوم نیست و کدام فاکتور های عصبی و هورمونی تولید و آزاد سازی ان را تنظیم می کند . رفتار پذیرش جنسی در musk shrew هایی که سوء تغذیه داشته اند و بعد دوباره به آنها غذا داده شد و همین طور در جوندگان نشان می دهد که تغذیه رفتار تولید مثلی را در این حیوانات مرمت و رِفرِش می نماید . تزریق GnRH II اثرات ترمیمی سریع را بر روی رفتار جفت گیری حیواناتی که بعد از سوء تغذیه به آنها غذا می رساندند ، به وجود می آوردند . بنابراین ما GnRH II را به عنوان یک فاکتور کلیدی که اثر غذا را بر روی رفتار جنسی میانجی گری می کند ، در نظر می گیریم ، اگر چه مکانیسم ها و پیام ها که زمینه این پدیده ها هستند نامعلوم است . اما این واضح است که در این پدیده ها چندین نورو ترانسیمتر و هورمون های تنظیمی درگیر هستند. چندین فاکتور مثل ؛ لپتین ، ماکتور آزاد کننده کورتیکوتروپن ، گالانین ، پپتید شبیه گالانین و نوروپپتید Y و هرگونه فاکتور دیگر درتنظیم باز جذب غذایی با رفتار جنسی درگیر هستند . مطالعات آینده هرگونه تداخل وارتباط این فاکتورها و نوروتراتیمرها را با سیستم GnRH II را بیان می کنند که باعث توضیح بهتر عملکرد و نقش GnRH II خواهد شد .

2