Dojrzewanie płciowe – jakie są jego neurologiczne podstawy?

Któż z nas nie pamięta swojego pierwszego pocałunku? Wydarzenia o dużym ładunku emocjonalnym są świetnie zapamiętywane, gdyż tego rodzaju informacje trafiają do układu limbicznego, zawiadującego emocjami. Jednak emocje to nie wszystko. Z biologicznego punktu widzenia podstawową funkcją żywego organizmu jest przekazywanie informacji genetycznej w procesie prokreacji. Jak wygląda dojrzewanie płciowe z perspektywy neurobiologicznej?

Dojrzewanie płciowe i rozmnażanie – co nimi steruje i je reguluje?

Regulacją procesów rozmnażania steruje oś podwzgórze – przysadka mózgowa – gonady (w skrócie PPG). Jest ona zbudowana z organów, w których wydzielane są peptydy i hormony. Centrum dowodzenia tej osi pełni część mózgu zwana podwzgórzem, gdzie zlokalizowane są neurony wydzielające gonadoliberynę (w skrócie GnRH). Samo odkrycie produkcji hormonów peptydowych przez mózg było niezwykle ważne i zostało uhonorowane w 1977 roku Nagrodą Nobla.

Zobacz też: Czy mózg nastolatka funkcjonuje inaczej niż osoby dorosłej?

GnRH przesyła informacje do przysadki mózgowej, która wydziela gonadotropiny (hormon lutenizujący  – LH i folikutropowy  – FSH). Dalej informacja przekazywana jest do gonad (jąder i jajników), produkujących hormony płciowe, tj. testosteron, estrogeny i progesteron. Hormony te regulują procesy związane z dojrzewaniem płciowym i rozmnażaniem.

            Jak pamiętamy z wcześniejszego artykułu Zrozumieć mózg – jak działa podczas przetwarzania informacji?, aby informacja mogła zostać przeniesiona z jednej komórki do drugiej, muszą istnieć receptory, które odczytają sygnał. No i mamy tutaj nie lada problem. Ponieważ neurony GnRH nie posiadają receptorów dla estrogenów, progesteronu czy testosteronu.

Jak więc to się dzieje, że w obrębie osi PPG jest przekazywania informacja od hormonów płciowych? Dla naukowców zajmujących się zagadnieniami z zakresu regulacji procesów rozrodczych była to przez długie lata prawdziwa zagadka.

            Chińskie przysłowie mówi: „Obyś żył w ciekawych czasach”. Rzeczywiście dla badaczy zgłębiających tajniki procesów rozmnażania czasy są ciekawe. Bowiem w 2003 roku dwie grupy naukowców, jedna działająca w USA, a druga we Francji, niezależnie odkryły neuropeptyd – kisspeptynę. Badania doprowadziły do odkrycia jej roli w regulacji procesów rozmnażania.

Dojrzewanie płciowe a historia odkrycia kisspeptyny

Możemy powiedzieć, że kisspeptyna tak naprawdę miała dwa życia. „W pierwszym wcieleniu” została odkryta w 1996 roku i znana była pod nazwą metastatyna. Nazwa związana była z jej funkcją, a mianowicie zapobieganiem rozwojowi nowotworów (metastaza to tworzenie się przerzutów).

To też Cię zainteresuje: Czy w naszym mózgu mogą powstawać nowe komórki nerwowe?

Natomiast w 2003 roku badania rodziny, w której występowały zaburzenia związane z dojrzewaniem płciowym i rozmnażaniem, wykazały u tych pacjentów mutacje w genie receptora dla kisspeptyny, który nazwa się GPR54 lub Kiss1 R. Te obserwacje skłoniły naukowców do stworzenia myszy z uszkodzonym genem dla receptora kisspeptyny.

Jak się okazało, zwierzęta również miały problemy z dojrzewaniem płciowym i rozmnażaniem. Na podstawie powyższych badań wyciągnięto wniosek, że kisspeptyna i jej receptor są niezbędne do regulacji procesów dojrzewania płciowego i rozmnażania.

Słodkie odcienie miłości

Skąd jednak pochodzi nazwa „kisspeptyna”? Otóż syntezy tej substancji dokonano w stanie Pensylwania, gdzie znajduje się fabryka Hersleya słynąca w USA z produkcji czekoladek, znanych pod nazwą „Kisses”. Ponieważ procesy dojrzewania płciowego często kojarzone są z pierwszymi pocałunkami, nazwano ją kissppetyną. Ot i cała zagadka została rozwiązana.

Jednak to jeszcze nie koniec słodkich odcieni miłości. Otóż okazuje się, że kisspeptyna nie działa sama, ale współdziała z dwoma innymi peptydami – neurokininą B i dynorfiną A. Neuropeptydy te występują w części podwzgórza zwanego jądrem łukowatym i tworzą tzw. neurony KNDy. „Candy” to nic innego jak angielska nazwa cukierka czy słodyczy.

Jak widzimy, historia badań nad dojrzewaniem płciowym i procesami rozrodczymi jest słodka, tak jak pierwszy pocałunek. Natomiast samego odkrycia neuronów KNDy dokonał amerykański profesor Michael Lehman w mózgu owiec, z którym miałam przyjemność współpracować. Potem liczni naukowcy wykazali, że neurony KNDy występują w mózgu innych zwierząt i u ludzi.

Terapeutyczne działanie kisspeptyny

Badania prowadzone na ludziach i zwierzętach dostarczają dowodów, że kisspeptyna może działać więc nie tylko jako czynnik antymetastatyczny, czyli hamować rozwój nowotworów, ale również regulować funkcje rozrodcze.

Ponadto ostatnie doniesienia naukowe wskazują także na jej rolę w regulacji metabolizmu. Stąd też w przypadku wielu chorób układu rozrodczego i problemów na przykład z zajściem w ciążę podawana jest kobietą kisspeptyna, często z pozytywnym skutkiem. Ponadto terapeutyczne działanie tego peptydu zaobserwowano u pacjentów z chorobą metaboliczną, jaką jest cukrzyca typu 2, której często towarzyszą zaburzenia funkcji rozrodczych.

Kisspeptyna jest więc peptydem o wielu obliczach. Jakie funkcje jeszcze w sobie kryje? Miejmy nadzieję, że przyszłe badania pozwolą znaleźć odpowiedzi na to pytanie.

Literatura

1. Dudek M., Ziarniak K., Cateau M.L. i wsp.: Diabetes Type 2 and Kisspeptin: Central and Peripheral Sex-Specific Actions. Trends Endocrinol. Metab., 2019; 30: 833­­–843
2. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1977/summary/
3. Jyothis T., George I., Millar R.P., Anderson R.A.: Hypothesis: kisspeptin mediates male hypogonadism in obesity and type 2 diabetes. Neuroendocrinology. 2010; 91: 302-7

4. Lehman M.N., Coolen L.M., Goodman R.L.: Minireview: kisspeptin/neurokinin B/ dynorphin (KNDy) cells of the arcuate nucleus: a central node in the control of gonadotropin-releasing hormone secretion. Endocrinology. 2010; 151: 3479–3489
5. Ziarniak K., Dudek M., Śliwowska J.H: Kisspeptyna – peptyd o wielu obliczach. KOSMOS. 2016; Tom 65, 311: 217–225

Autor

Joanna Śliwowska

Z wykształcenia jestem biologiem, a pasjonuje się neurobiologią. Mózg to fascynujący organ, który ma możliwości zmian pod wpływem warunków środowiska, co nazywamy neuroplastycznością. Oprócz tego, że jestem naukowcem, również prowadzę zajęcia dydaktyczne ze studentami oraz popularyzuję naukę. Jestem także mamą dwóch nastolatków Heleny i Antoniego.

Więcej od tego autora