Μελέτη του νευροανοσοφαρμακολογικού ρόλου της ισταμίνης στον υποθάλαμο

Abstract

The relatively recently described alterations in the communication among the immune, nervous and endocrine systems, under various pathological conditions, drove biomedical research to the investigation of the structural, functional and pharmacological interactions amongst them. The neurotransmitter role of histamine in the central nervous system, in combination to its classical peripheral properties as a mediator of mast cells and of atopic and inflammatory responses point to the need for the investigation of its neuroimmunopharmacological role. The major source of histamine in the brain is the hypothalamus, where it is located both in neurons and in mast cells. Aiming at investigating the neuroimmunopharmacological role of hypothalamic histamine and its cellular origin that is likely to be involved in the observed changes under pathological situations, this study investigated the effect on the hypothalamic histamine levels of (i) substances that affect the activation of mast cells (ii) experimental models of arthritis and hyperthyroidism characterized by alterations of the circulating inflammatory mediators and impairment of the hypothalamic-pituitaryadrenal (HPA) and hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axes. Histamine was quantified fluorometrically following its extraction from the rat hypothalamus with and without in vivo systemic administration of suitable pharmacologically active substances at various dosages. The results showed that the histamine levels in the hypothalamus of normal rats were 0.20-0.40 ng/mg tissue, significantly higher than those detected in other brain regions in accordance to the anatomical distribution of histamine in the brain. The reduction of the hypothalamic histamine levels upon various experimental treatments was attributed to the stress induced by them, independently of their characteristics. The presence and functionality of hypothalamic mast cells were confirmed by the (i) reduction of the hypothalamic histamine levels following administration of C48/80, codeine and substance P, that induce non immunological degranulation, and the partial inhibition of this action by the mast cell stabilizer sodium cromoglycate, (ii) rough cytological evaluation and (iii) induction of non immunological secretion of histamine by isolated hypothalamic mast cells. Furthermore, the alterations in histamine content following administration of the selective serotonin reuptake inhibitor fluoxetine indicated a direct or indirect interaction between histaminergic and serotoninergic circuits in the rat. In contrast, H4 receptors seemed not to be involved in the regulation of the hypothalamic histamine levels under physiological conditions. The reduced amine levels in experimental arthritis or experimental hyperthyroidism indicated the immunoneuroendocrine role of histamine in the hypothalamus. In the case of experimental hyperthyroidism, the inhibition of this reduction by sodium cromoglycate provided evidence for mast cell participation, while the partial increase to normal levels following dronedarone administration implied the involvement of TRα1 receptors in the underlying mechanisms. Finally, this study provided data supporting the participation of histamine and mast cells in the immunoneuroendocrine systems of the hypothalamus both in physiological and in pharmacologically modified conditions. Targeting the development and evaluation of therapeutic interventions in related pathological conditions, further investigation of the quantitative, functional and metabolic changes under pathological conditions and especially of the direct or indirect interactions between mast cells, histamine, thyroid hormones and regulatory factors of the HPA and HPT axes are proposed.

Η σχετικά πρόσφατη ανάδειξη µεταβολών στην επικοινωνία του ανοσοποιητικού, νευρικού και ενδοκρινικού συστήµατος σε πολλές παθολογικές καταστάσεις ώθησε τη βιοϊατρική έρευνα στη διερεύνηση της δοµικής, λειτουργικής και φαρµακολογικής αλληλεπίδρασης µεταξύ των συστηµάτων αυτών. H νευροδιαβιβαστική δράση της ισταµίνης στο κεντρικό νευρικό σύστηµα, σε συνδυασµό µε τις κλασσικές περιφερικές ιδιότητες της ως µεσολαβητή των µαστοκυττάρων και της ατοπικής και φλεγµονώδους απάντησης υποδεικνύουν την ανάγκη διερεύνησης του νευροανοσοφαρµακολογικού της ρόλου. ?ς κύρια πηγή της ισταµίνης στον εγκέφαλο αναφέρεται ο υποθάλαµος, όπου εντοπίζεται τόσο σε νευρώνες όσο και σε µαστοκύτταρα. Με σκοπό τη µελέτη του νευροανοσοφαρµακολογικού ρόλου της ισταµίνης στον υποθάλαµο και κυρίως της κυτταρικής προέλευσής της, η οποία ενδεχοµένως εµπλέκεται στις παρατηρούµενες µεταβολές σε παθολογικό υπόστρωµα, διερευνήθηκε η επίδραση στα υποθαλαµικά επίπεδα ισταµίνης (i) ουσιών που δρουν στην ενεργοποίηση των µαστοκυττάρων (ii) πειραµατικών προτύπων αρθρίτιδας και υπερθυρεοειδισµού που χαρακτηρίζονται από µεταβολές των κυκλοφορούντων µεσο- λαβητών της φλεγµονής και από διαταραχές στους άξονες υποθαλάµου-υπόφυσης- επινεφριδίων (ΥΥΕ) και υποθαλάµου-υπόφυσης-θυρεοειδούς (ΥΥΘ). Ο ποσοτικός προσδιορισµός της ισταµίνης έγινε φθοριοφασµατοµετρικά µετά την αποµόνωση της από τον υποθάλαµο επιµυων, µετά ή χωρίς in vivo συστηµατική χορήγηση κατάλληλων φαρµακολογικώς δραστικών ουσιών, σε διάφορα δοσολογικά σχήµατα. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι τα επίπεδα της ισταµίνης στον υποθάλαµο φυσιολογικών επιµυων ήταν 0,20-0,40 ng/mg ιστού, σηµαντικά υψηλότερα αυτών που ανιχνεύθηκαν σε άλλες εγκεφαλικές περιοχές, ακολουθώντας την ανατοµική κατανοµή των πηγών ισταµίνης στον εγκέφαλο. Η µείωση των επιπέδων στον υποθάλαµο κατά τους πειραµατικούς χειρισµούς αποδόθηκε στο στρες που προκλήθηκε από αυτούς, ανεξαρτήτως της φύσης τους. Η παρουσία και η λειτουργικότητα των υποθαλαµικών µαστοκυττάρων επιβεβαιώθηκαν από την (i) ελάττωση των επιπέδων ισταµίνης στον υποθάλαµο µετά από χορήγηση C48/80, κωδεΐνης και ουσίας P, που προκαλούν µη ανοσολογικής αιτιολογίας αποκοκκίωση, και µερική αναστολή της δράσης αυτής από τη χρωµολύνη, σταθεροποιητή της µαστοκυτταρικής µεµβράνης, (ii) αδρή κυτταρολογική εκτίµηση και (iii) πρόκληση µη ανοσολογικής αιτιολογίας απελευθέρωσης ισταµίνης σε αποµονωθέντα υποθαλαµικά µαστοκύτταρα. Επιπλέον, η µεταβολή των επιπέδων ισταµίνης µετά τη χορήγηση φλουοξετίνης, αναστολέα της επαναπρόσληψης σεροτονίνης, ανέδειξε άµεση ή έµµεση αλληλεπίδραση µεταξύ ισταµινεργικών και σεροτονινεργικών συστηµάτων στον επίµυ. Αντίθετα, οι Η4 υποδοχείς δε φάνηκε να εµπλέκονται στη ρύθµιση των επιπέδων ισταµίνης στον υποθάλαµο σε φυσιολογικές συνθήκες. Η µείωση των επιπέδων µετά την εγκατάσταση πειραµατικής αρθρίτιδας ή πειραµατικού υπερθυρεοειδισµού έδωσαν ενδείξεις για τον ανοσονευροενδοκρινικό ρόλο της ισταµίνης στον υποθάλαµο. Στον πειραµατικό υπερθυρεοειδισµό, η αναστολή της µείωσης αυτής από τη χρωµολύνη ανέδειξε τη συµµετοχή των µαστοκυττάρων, ενώ η µερική επαναφορά στα φυσιολογικά επίπεδα µετά από τη χορήγηση δρονεδαρόνης υποδήλωσε τη συµµετοχή των TRα1 υποδοχέων στους υποκείµενους µηχανισµούς. Τέλος, η µελέτη συνέβαλε στη συλλογή δεδοµένων που υποστηρίζουν τη συµµετοχή της ισταµίνης και των µαστοκυττάρων στα ανοσονευροενδοκρινικά συστήµατα στον υποθάλαµο, τόσο σε φυσιολογικό όσο και σε φαρµακολογικώς τροποποιηµένο υπόστρωµα. Με προοπτική την ανάπτυξη και αξιολόγηση θεραπευτικής παρέµβασης σε σχετιζόµενες παθολογικές καταστάσεις, προτείνεται η περαιτέρω διερεύνηση ποσοτικών, λειτουργικών και µεταβολικών αλλαγών σε παθολογικό υπόστρωµα, ιδιαιτέρως της άµεσης ή έµµεσης αλληλεπίδρασης υποθαλαµικών µαστοκυττάρων, ισταµίνης, θυρεοειδικών ορµονών και ρυθµιστικών παραγόντων των αξόνων ΥΥΕ και ΥΥΘ. 149