Вазотоцин — олигопептид, гомологичный окситоцину и вазопрессину, который встречается у всех позвоночных, не относящихся к млекопитающим (включая птиц , рыб и земноводных ) и, возможно, у млекопитающих на стадии развития плода. Аргинин-вазотоцин (АВТ), гормон, вырабатываемый нейросекреторными клетками в задней доле гипофиза (нейрогипофизе) мозга, является основным эндокринным регулятором водного баланса и осмотического гомеостаза и участвует в социальном и сексуальном поведении у позвоночных, не относящихся к млекопитающим. У млекопитающих он, по-видимому, обладает биологическими свойствами, аналогичными свойствам окситоцина (стимулирует сокращение репродуктивного тракта, как при откладывании яиц или рождении) и вазопрессина (мочегонное и антидиуретическое действие). Было обнаружено, что он влияет на регуляцию быстрого сна . [1] Доказательства существования эндогенного вазотоцина у млекопитающих ограничены [2] [3] , и ни один ген млекопитающих, кодирующий вазотоцин, не был подтвержден.
AVT (Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2), который встречается у миноги , представляет собой предковую форму в филогении нейрогипофизарных гормонов позвоночных. [4] Дупликация генов и точечная мутация привели к появлению двух различных линий, одна из которых участвует в воспроизводстве (окситоцин-подобные пептиды), а другая — в осморегуляции (вазопрессин-подобные пептиды). Эти гормоны оставались высококонсервативными на протяжении всей эволюции. Каждый из них представляет собой пептид из девяти аминокислот, полученных из предшественника препрогормона путем протеолитического расщепления, с внутримолекулярным дисульфидным мостиком между остатками цистеина (Cys); остаток глицина (Gly) на С-конце амидирован. Было обнаружено, что шесть остатков являются инвариантными в гомологичных пептидах из многочисленных видов позвоночных. Вазопрессиноподобные пептиды, которые различаются по позициям 3 и/или 8, включают AVT и гормоны млекопитающих аргинин-вазопрессин (Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2, при этом изолейцин -3 AVT заменен на фенилаланин ) и лизин-вазопрессин (изолейцин-3 заменен на фенилаланин, а аргинин -8 заменен на лизин ). Окситоцин-подобные пептиды, которые различаются по позициям 4 и/или 8, включают окситоцин (Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2, где аргинин-8 AVT заменен на лейцин ), мезотоцин (аргинин-8 заменен на изолейцин) и изотоцин ( глютамин -4 заменен на серин , а аргинин-8 заменен на изолейцин); они отличаются от вазопрессиноподобных пептидов тем, что имеют нейтральную аминокислоту вместо основной аминокислоты в позиции 8. Окситоцин встречается у плацентарных млекопитающих; мезотоцин встречается у амфибий, рептилий и птиц, а изотоцин встречается у рыб.
AVT синтезируется как препрогормон, который включает второй пептид, нейрофизин VT ( нейрофизины — это белки-носители, которые секретируются вместе со своими гормонами-пассажирами); внутриклеточная протеолитическая обработка генерирует зрелые пептиды. У курицы (Gallus gallus) 161-аминокислотный препрогормон вазотоцин-нейрофизин VT кодируется геном AVP, который считается гомологичным генам млекопитающих, кодирующим аргинин-вазопрессин. [5] Удаление 19-аминокислотного N-концевого сигнального пептида генерирует прогормон, который гидролизуется до AVT (полученного из аминокислот 20-28) и нейрофизина VT (полученного из аминокислот 32-161). [6] Существование двух препрогормонов AVT с различными последовательностями у рыб (таких как кета , Oncorhynchus keta [7] ) является доказательством дупликации генов.
AVT сочетает в себе как антидиуретическую, так и репродуктивную активность, схожую с активностью окситоцина и вазопрессина. Физиологическое действие AVT у птиц опосредовано различными подтипами рецепторов VT1, VT2, VT3 и VT4. [8] AVT и синтетические аналоги, введенные обезьянам, вызывают реабсорбцию осмотически свободной воды и изменяют экскрецию ионов натрия и калия в почках. [9] AVT оказывает различное воздействие на репродуктивные функции самцов и самок домашних кур. У кур-несушек AVT, синтезируемый в крупноклеточных диэнцефальных нейронах, высвобождается в кровоток высокоскоординированным образом, способствуя периферическому контролю яйцекладки. У самцов парвоцеллюлярные клетки AVT, расположенные в лимбической системе (ядро ложа терминальной полоски), экспрессируют AVT. Эта экспрессия чувствительна к гонадным стероидам и коррелирует с половой дифференциацией мужского поведения, такой как вокализация ухаживания и совокупление. [8]
Было проведено несколько исследований на животных, изучающих поведенческие эффекты AVT. Основные результаты этих исследований показали, что AVT играет неотъемлемую роль в парном поведении и социальной иерархии у позвоночных, не относящихся к млекопитающим.
В исследовании, проведенном с зебровыми амадинами , [10] повышенные уровни AVT были связаны с увеличением агрессивного, конкурентного поведения у непарных самцов амадинов, но впоследствии были связаны с увеличением оборонительного поведения после того, как амадины были спариваны. Однако это исследование также показало, что блокирование рецепторов AVT не влияет напрямую на способность к образованию парных связей. Изменение поведения было объяснено местом высвобождения AVT в мозге. Было обнаружено, что конкурентное агрессивное поведение связано с высвобождением AVT в BSTm, тогда как оборонительное поведение, защищающее гнездо, связано с высвобождением AVT в нейронах гипоталамуса и паравентрикулярного ядра .
В исследовании, проведенном с самцами японских перепелов , было обнаружено, что AVT влияет на более поздние социальные взаимодействия между видами. Сразу после инъекции AVT перепела демонстрировали менее агрессивное поведение (клевание). Однако на следующий день перепела , которым вводили AVT, демонстрировали более доминирующее поведение по отношению к знакомым птицам, но не к незнакомым. Это исследование показывает, что AVT может играть роль в установлении социальной иерархии. [11]
Исследование, изучавшее роль социального построения и AVT, сравнивало территориальные и нетерриториальные виды рыб тропических коралловых рифов . [12] Экспериментаторы вводили рыбам соединение Мэннинга, агонист AVT, и обнаружили, что после лечения нетерриториальные виды демонстрировали более территориальное поведение, тогда как территориальные виды демонстрировали менее территориальное поведение.
Исследования показывают, что эффекты AVT на агрессию могут зависеть от социальной конструкции вида. Например, в исследовании, проведенном с радужной форелью , [13] повышенные уровни AVT были связаны с более подчиненным поведением. В настоящее время предполагается, что контрастные эффекты AVT связаны с различием между территориальными и колониальными социальными системами. У территориальных видов, таких как радужная форель , AVT связан с менее доминирующим поведением. Это может быть связано с различиями в распределении рецепторов AVT у территориальных и колониальных видов.