Annals of the Russian academy of medical sciencesAnnals of the Russian academy of medical sciencesВестник Российской академии медицинских наук0869-60472414-3545"Paediatrician" Publishers LLC57310.15690/vramn573ENDOCRINOLOGY: CURRENT ISSUESАКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИNeuropeptides, Cytokines and Thymus Peptides as Effectors of Interactions Between Thymus and Neuroendocrine SystemНейропептиды, цитокины и тимические пептиды как эффекторы взаимодействия тимуса и нейроэндокринной системыTorkhovskayaTat'yana IvanovnaТорховскаяТатьяна Ивановна
Russian Federation

MD, PhD,

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУН «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н.Ореховича» РАН

torti@mail.ruBelovaOl'ga VladimirovnaБеловаОльга Владимировна
Russian Federation

PhD

доктор биологических наук, заведующая лабораторией молекулярной иммунологии и биохимии ФГБУН «Научно-исследовательский институт физико-химической медицины ФМБА»

olgabelova49@yandex.ruZiminaIrina Vasil'evnaЗиминаИрина Васильевна
Russian Federation

PhD

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА

Yangicher@yandex.ruKryuchkovaAlina ViktorovnaКрючковаАлина Викторовна
Russian Federation

младший научный сотрудник ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА

likkavolkhova@mail.ruMoskvinaSvetlana NikolaevnaМосквинаСветлана Николаевна
Russian Federation

PhD

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА

kasya45@yandex.ruBystrovaOl'ga Vital'evnaБыстроваОльга Витальевна
Russian Federation

PhD

ассистент кафедры педиатрии медицинского института РУДН

bystrova110@yandex.ruArionVitaliy YakovlevichАрионВиталий Яковлевич
Russian Federation

PhD, Professor

доктор биологических наук, академик РАЕН, профессор, главный научный сотрудник ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА

VYaarion@yandex.ruSergienkoValeriy IvanovichСергиенкоВалерий Иванович
Russian Federation

MD, PhD, Professor

заслуженный деятель науки РФ, академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА

olgabelova49@yandex.ruResearch Institute of Physico-Chemical MedicineФГБУН «Научно-исследовательский институт физико-химической медицины ФМБА»V.N. Orehovich Research Institute of Biomedical ChemistryФГБУН «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н.Ореховича РАН»Russian University of Peoples' FriendshipФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»311220157067277330912201509122015Copyright ©; 2015, "Paediatrician" Publishers LLCCopyright ©; 2015, Издательство "Педиатръ"2015"Paediatrician" Publishers LLCИздательство "Педиатръ"https://vestnikramn.spr-journal.ru/jour/article/view/573

The review presents data on mutual influence of nervous system and thymus, realized through the neuroendocrine-immune interactions. The presence of adrenergic and peptidergic nerves in thymus creates conditions for implementation of the effect of neuropeptides secreted by them. These neuropeptides induce activation of thymus cells receptors and influence on the main processes in thymus, including T-lymphocyte maturation, cytokine and hormones production. In turn, thymus peptides and/or cytokines, controlled by them, enter the brain and exert influence on neuronal function, which creates the basis for changes of behavior and homeostasis maintenance in response to infection. Ageing and some infectious, autoimmune, neurodegenerative and cancer diseases are accompanied by distortion of interactions between thymus and central nervous system. Mechanisms of signaling pathways, which determine these interactions, are not revealed yet, and their understanding will promote the development of effective therapeutic strategies.

В обзоре приведены данные о взаимодействии нейроэндокринной системы и тимуса, осуществляемом через нейроэндокринно-иммунные адаптивные системы организма. Присутствие адренергических и пептидергических нервов в тимусе создает условия для воздействия продуцируемых ими нейропептидов. Последние активируют рецепторы на тимических клетках, влияя на основные процессы в тимусе, включая созревание Т лимфоцитов, продукцию цитокинов, гормонов и пептидов. В свою очередь, продуцируемые тимусом пептиды и/или контролируемые ими цитокины проникают в мозг, влияя на функции нейронов, что создает основу для поведенческих изменений и поддержания гомеостаза в ответ на инфекцию. При старении организма, а также ряде заболеваний — инфекционных, аутоиммунных, нейродегенеративных, онкологических — показаны нарушения взаимодействий процессов в тимусе и центральной нервной системе. Механизмы сигнальных реакций, определяющих эти взаимодействия, еще не ясны, и их понимание будет способствовать развитию комплексных эффективных терапевтических стратегий.

thymusthymus peptidesnoradgrenergic nerve fiberspeptidergic nerve fiberscognitive functionsтимустимические пептидынорадренергические нервные волокнапептидергические нервные волокнакогнитивные функцииRussian Foundation for Fundamental ResearchРФФИ (№ 14-04-32087 мол_а).1. Thyagarajan S., Priyanka H.P. Bidirectional communication between the neuroendocrine system and the immune system: relevance to health and diseases. Annals of Neurosciences. 2012; 19(1):40–46. doi: 10.5214/ans.0972.7531.1804102. Захарова ЛА. Пластичность нейроэндокринной и иммунной систем в раннем развитии. Известия РАН. 2014;5:437–447.3. Demas GE, Carlton ED. Ecoimmunology for psychoneuroimmunologists: Considering context in neuroendocrine-immune-behavior interactions. Brain Behav Immun. 2015;44:9–16. doi: 10.1016/j.bbi.2014.09.0024. Geenen V. The appearance of the thymus and the integrated evolution of adaptive immune and neuroendocrine systems. Acta Clin. Belg. 2012;7(3):209–213. doi: 10.2143/ACB.67.3.20626575. Csaba G. The pineal regulation of the immune system: 40 years since the discovery. Acta Microbiol Immunol Hung. 2013;60(2):77–91. doi: 10.1556/AMicr.60.2013.2.16. Магаева СВ, Морозов СГ, Грибова ИЕ. Психонейроиммунология как область психосоматики. Нейроиммунология. 2006;IV(3–4):4–15.7. Lassmann H. CNS neuroimmunology seen by a neuropathologist. Rev Neurol (Paris). 2014;170(10):561–563. doi: 10.1016/j.neurol.2014.07.0018. Geenen V, Bodart G, Henry S, Michaux H, Dardenne O, Charlet-Renard C, Martens H, Hober D. Programming of neuroendocrine self in the thymus and its defect in the development of neuroendocrine autoimmunity. Front Neurosci. 2013;7:187. doi: 10.3389/fnins.2013.001879. Gruver AL, Hudson LL, Sempowski GD. Immunosenescence of ageing. J Pathol. 2007;211(2):144–156. doi: 10.1002/path.210410. Pilipović I, Radojević K, Kosec D, Nanut MP, Stojić-Vukanić Z, Arsenović-Ranin N, Leposavić G. Gonadal hormone dependent developmental plasticity of catecholamine: β2-adrenoceptor signaling complex in male rat thymus: putative implications for thymopoiesis. J Neuroimmunol. 2013;265(1–2):20–35. doi: 10.1016/j.jneuroim.2013.09.02111. Mignini F, Sabbatini M, Mattioli L, Cosenza M, Artico M, Cavallotti C. Neuroimmune modulation of the thymus microenvironment. Int J Mol Med. 2014;33(6):1392–1400. doi: 10.3892/ijmm.2014.170912. Гусельникова ВВ, Сухорукова ЕГ, Федорова ЕА, Полевщиков АВ, Коржевский ДЭ. Метод одновременного выявления тучных клеток и нервных терминалей в тимусе у лабораторных млекопитающих. Морфология. 2014;145(2):70–73.13. Madden KS. Catecholamines, sympathetic innervation, and immunity. Brain Behav Immun. 2003;17(Suppl.1):S5–S10. doi: 10.1016/S0889-1591(02)00059-414. Bilbo SD. Frank A. Beach award: programming of neuroendocrine function by early-life experience: a critical role for the immune system. Horm Behav. 2013;63(5):684–691. doi: 10.1016/j.yhbeh.2013.02.01715. Silva AB, Palmer DB. Evidence of conserved neuroendocrine interactions in the thymus: intrathymic expression of neuropeptides in mammalian and non-mammalian vertebrates. Neuroimmunomodulation. 2011;18(5):264–270. doi: 10.1159/00032949316. Диагностика и лечение нейроэндокринных заболеваний. Под ред. ИИ Дедова. М.: Адамант. 2003. 56 с.17. Ban E, Gagnerault MC, Jammes H, Postel-Vinay MC, Haour F, Dardenne M. Specific binding sites for growth hormone in cultured mouse thymic epithelial cells. Life Sci. 1991;48:2141–2148. doi: 10.1016/0024-3205(91)90147-418. Triggianese P, Perricone C, Perricone R, De Carolis C. Prolactin and natural killer cells: evaluating the neuroendocrine-immune axis in women with primary infertility and recurrent spontaneous abortion. Am J Reprod Immunol. 2015;73(1):56–65. doi: 10.1111/aji.1233519. Reggiani PC, Schwerdt JI, Console GM, Roggero EA, Dardenne M, Goya RG. Physiology and Therapeutic Potential of the Thymic Peptide Thymulin. Curr Pharm Des. 2014;20(29):4690–4696. doi: 10.2174/138161282066614013021115720. Bodey B. Thymic reticulo-epithelial cells key cells of neuroendocrine regulation. Expert Opinion on Biological Therapy. 2007;7(7):939–949 doi: 10.1517/14712598.7.7.93921. Wirth T, Westendorf AM, Bloemker D, Wildmann J, Engler H, Mollerus S, Wadwa M, Schäfer MK, Schedlowski M, del Rey A. The sympathetic nervous system modulates CD4(+)Foxp3(+) regulatory T cells via noradrenaline dependent apoptosis in a murine model of lymphoproliferative disease. Brain Behav Immun. 2014;38:100–110. doi: 10.1016/j.bbi.2014.01.00722. Savino W. Intrathymic T cell migration is a multivectorial process under a complex neuroendocrine control. Neuroimmunomodulation. 2010;17(3):142–145. doi: 10.1159/00025870823. Savino W, Postel-Vinay MC, Smaniotto S, Dardenne M. The thymus gland: a target organ for growth hormone. Scand J Immunol. 2002;5(5):442–452. doi: 10.1046/j.1365-3083.2002.01077.x24. Marković L. [Interaction involving the thymus and the hypothalamus-pituitary axis, immunomodulation by hormones]. Srp Arh Celok Lek (Serb.). 2004;32(5–6):187–193. doi: 10.2298/SARH0406187M25. Dimitrijevic M, Stanojevic S, Kustrimovic N, Leposavic G. End-point effector stress mediators in neuroimmune interactions: their role in immune system homeostasis and autoimmune pathology. Immunol Res. 2012;52(1–2):64–80. doi: 10.1007/s12026-012-8275-926. Nishiyama N. Thymectomy induced deterioration of learning and memory. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 2001;47(1):161–165.27. Song C. The effect of thymectomy and IL-1 on memory: implications for the relationship between immunity and depression. Brain Behav Immun. 2002;16(5):557–568. doi: 10.1016/S0889-1591(02)00012-028. Saito H, Nishiyama N, Zhang Y, Abe Y. Learning disorders in thymectomized mice: a new screening model for cognitive enhancer. J Behav Brain Res. 1997;83(1–2):63–69 doi: 10.1016/S0166-4328(97)86047-029. Новоселецкая АВ, Киселева НМ, Иноземцев АН, Белова ОВ, Зимина ИВ, Арион ВЯ. Тактивин и тимулин ускоряют процесс обучения и памяти после тимэктомии. Здоровье и образование в XXI веке. 2013;15(1–4):51–52.30. Chai Q, He WQ, Zhou M, Lu H, Fu ZF. Enhancement of blood-brain barrier permeability and reduction of tight junction protein expression are modulated by chemokines/cytokines induced by rabies virus infection. J Virol. 2014;88(9):4698–4710. doi: 10.1128/JVI.03149–1331. Reggiani PC, Martines EV, Camihort GA, Poch B, Goya RG, Cónsole GM. Role of thymulin on the somatotropic axis in vivo. Life Sci. 2012;91(5–6):166–171. doi: 10.1016/j.lfs.2012.06.03732. Akiyama T, Qin J, Ohshima D, Inoue J. Identification of transcription factors activated in thymic epithelial cells during embryonic thymus development. Methods Mol Biol. 2014;1164:163–170. doi: 10.1007/978-1-4939-0805-9_1333. Reggiani PC, Morel GR, Console GM, Barbeito CG, Rodriguez SS, Brown OA, Bellini MJ, Pléau JM, Dardenne M, Goya RG. The thymus-neuroendocrine axis: physiology, molecular biology, and therapeutic potential of the thymic peptide thymulin. Ann NY Acad Sci. 2009;1153:98–106. doi: 10.1111/j.1749-6632.2008.03964.x.34. Hinojosa L, García L, Domínguez R, Romano MC, Damin-Matsumura PG, Castillo L, Rosas P. Effects of thymulin and GnRH on the release of gonadotropins by in vitropituitary cells obtained from rats in each day of estrous cycle. Life Sci. 2004;76:795–804. doi: 10.1016/j.lfs.2004.07.01735. Safieh-Garabedian B, Ochoa-Chaar CI, Poole S, Massaad CA, Atweh SF, Jabbur SJ, Saadé NE. Thymulin reverses inflammatory hyperalgesia and modulates the increased concentrationn of proinflammatory cytokines induced by ICV endotoxin injection. Neuroscience. 2003;121:865–873. doi: 10.1016/S0306-4522(03)00500-136. Morris DC, Chopp M, Zhang L, Lu M, Zhang ZG. Thymosin beta4 improves functional neurological outcome in a rat model of embolic stroke. Neuroscience. 2010;169(2):674–182. doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.05.01737. Turrini P, Aloe L. Evidence that endogenous thymosin alpha-1 is present in the rat central nervous system. Neurochem Int. 1999;35(6):463–470. doi: 10.1016/S0197-0186(99)00084-438. Covelli V, Munno I, Altamura M, Decandia P, Pellegrino NM, Marcuccio C, Caradonna L, Jirillo E. Role of thymic hormones in neuroimmunomodulation. Their use in patients with phobic disorders. Acta Neurol (Napoli). 1991;13(5):457–466.39. Новоселецкая АВ, Киселева НМ, Зимина ИВ, Белова ОВ, Иноземцев АН, Арион ВЯ, Сергиенко ВИ. Стресспротективный эффект пептидов тимуса. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014;23:715–718.40. Иноземцев АН, Новоселецкая АВ, Матвеева ОД, Аристова ВВ, Калюжный АЛ, Шульговский ВВ, Зимина ИВ, Арион ВЯ. Опиоидная система участвует в реализации анальгетических эффектов тактивина. Доклады Академии наук. 2013;430(5):1–4.41. Helmy A, Guilfoyle MR, Carpenter KL, Pickard JD, Menon DK, Hutchinson PJ. Recombinant human interleukin-1 receptor antagonist in severe traumatic brain injury: a phase II randomized control trial. J Cereb Blood Flow Metab. 2014;34(5):845–851. doi: 10.1038/jcbfm.2014.2342. Giles JA, Greenhalgh AD, Davies CL, Denes A, Shaw T, Coutts G, Rothwell NJ, McColl BW, Allan SM. Requirement for interleukin-1 to drive brain inflammation reveals tissue-specific mechanisms of innate immunity. Eur J Immunol. 2015;45(2):525–530 doi: 10.1002/eji.20144474843. Mohan Kumar PS, ThyagaRajan S, Quadri S.K. Interleukin-1 stimulates the release of dopamine and dihydroxyphenylacetic acid from the hypothalamus in vivo. Life Science. 1991;48:925–930. doi: 10.1016/0024-3205(91)90040-I44. Holzinger D, Becker H, Jacobi AM.Interleukin-1-mediated diseases. Internist (Berl). 2013;54(4):408–415. doi: 10.1007/s00108-012-3186-345. Lotrich FE, Butters MA, Aizenstein H, Marron MM, Reynolds CF 3rd, Gildengers AG. The relationship between interleukin-1 receptor antagonist and cognitive function in older adults with bipolar disorder. Int J Geriatr Psychiatry. 2014;29(6):635–644. doi: 10.1002/gps.404846. Jones ME, Lebonville CL, Barrus D, Lysle DT. The role of brain interleukin-1 in stress-enhanced fear learning. Neuropsychopharmacology. 2015;40(5):1289–1296. doi: 10.1038/npp.2014.31747. Reggiani PC, Here-ú CB, Rimoldi OJ, Brown OA, Pléau JM, Dardenne M, Goya RG. Gene therapy for long-term restoration of circulating thymulin in thymectomized mice and rats. Gene Ther. 2006;13(16):1214–1221. doi: 10.1038/sj.gt.330277548. Rochfort KD, Cummins PM. Thrombomodulin regulation in human brain microvascular endothelial cells in vitro: role of cytokines and shear stress. Microvasc Res. 2015;97:1–5. doi: 10.1016/j.mvr.2014.09.00349. Jung WR, Kim HG, Shin MK, Park DI, Kim KL. The effect of ganglioside GQ1b on the NMDA receptor signaling pathway in H19-7 cells and rat hippocampus. Neuroscience. 2010;165(1):159–167. doi: 10.1016/j.neuroscience.2009.10.01250. Thyagarajan S, Felten DL. Modulation of neuroendocrine-immune signaling by L-deprenyl and L-desmethyldeprenyl in aging and mammary cancer. Mechanisms of Ageing and Development. 2002;123:1065–1079. doi: 10.1016/S0047-6374(01)00390-651. Линькова НС, Полякова ВО, Кветной ИМ, Трофимов АВ, Севостьянова НН. Особенности эпифизарно-тимических взаимоотношений при старении. Успехи геронтологии. 2011;24(1):38–42.52. Mocchegiani E, Malavolta M, Costarelli L, Giacconi R, Piacenza F, Lattanzio F, Basso A. Is there a possible single mediator in modulating neuroendocrine-thymus interaction in ageing? Curr Aging Sci. 2013;6(1):99–107. doi: 10.2174/187460981130601001353. Chereshnev VA, Bocharov G, Bazhan S, Bachmetyev B, Gainova I, Likhoshvai V, Argilaguet JM, Martinez JP, Rump JA, Mothe B, Brander C, Meyerhans A. Pathogenesis and treatment of HIV infection: the cellular, the immune system and the neuroendocrine systems perspective. Int Rev Immunol. 2013;32(3):282–306. doi: 10.3109/08830185.2013.77937554. Yong VW, Rivest S. Taking advantage of the systemic immune system to cure brain diseases. Neuron. 2009;64(1):55–60. doi: 10.1016/j.neuron.2009.09.03555. Quan N, Herkenham M. Connecting cytokines and brain: a review of current issues. Histol Histopathol. 2002;17(1):273–288.56. Denes A, Thornton P, Rothwell NJ. Inflammation and brain injury: acute cerebral ischaemia, peripheral and central inflammation. Brain Behav Immun. 2010;24(5):708–723. doi: 10.1016/j.bbi.2009.09.01057. Dinarello CA. IL-1: discoveries, controversies and future directions. Eur J Immunol. 2010;40(3):599–606 doi: 10.1002/eji.20104031958. Engelhardt B. Regulation of immune cell entry into the central nervous system. Results Probl Cell Differ. 2006;43:259–280 doi: 10.1007/400_02059. Wainwright DA, Sengupta S, Han Y, Lesniak MS. Thymus-derived rather than tumor-induced regulatory T cells predominate in brain tumors. Neuro Oncol. 2011;13(12):1308–1323. doi: 10.1093/neuonc/nor13460. Ogłodek E, Szota A, Just M, Moś D, Araszkiewicz A. The role of the neuroendocrine and immune systems in the pathogenesis of depression. Pharmacol Rep. 2014;66(5):776–781. doi: 10.1016/j.pharep.2014.04.00961. Ren K, Dubner R. Interactions between the immune and nervous systems in pain. Nat Med. 2010;16(11):1267–1276. doi: 10.1038/nm.2234