The role of the corticotropin-releasing hormone and its receptors in the regulation of stress response

Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2021 Mar;25(2):216-223. doi: 10.18699/VJ21.025.

Abstract

Stress is an essential part of everyday life. The neuropeptide corticotropin-releasing hormone (CRH, also called CRF and corticoliberin) plays a key role in the integration of neuroendocrine, autonomic and behavioral responses to stress. The activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA axis) by neurons of the paraventricular hypothalamic nucleus (PVN), the primary site of synthesis CRH, triggers stress reactions. In addition to the hypothalamus, CRH is widespread in extrahypothalamic brain structures, where it functions as a neuromodulator for coordination and interaction between the humoral and behavioral aspects of a stress response. The axons of neurons expressing CRH are directed to various structures of the brain, where the neuropeptide interacts with specific receptors (CRHR1, CRHR2) and can affect various mediator systems that work together to transmit signals to different brain regions to cause many reactions to stress. Moreover, the effect of stress on brain functions varies from behavioral adaptation to increased survival and increased risk of developing mental disorders. Disturbances of the CRH system regulation are directly related to such disorders: mental pathologies (depression, anxiety, addictions), deviations of neuroendocrinological functions, inflammation, as well as the onset and development of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease. In addition, the role of CRH as a regulator of the neurons structure in the areas of the developing and mature brain has been established. To date, studies have been conducted in which CRHR1 is a target for antidepressants, which are, in fact, antagonists of this receptor. In this regard, the study of the participation of the CRH system and its receptors in negative effects on hormone-dependent systems, as well as the possibility of preventing them, is a promising task of modern physiological genetics. In this review, attention will be paid to the role of CRH in the regulation of response to stress, as well as to the involvement of extrahypothalamic CRH in pathophysiology and the correction of mental disorders.

Стресс является неотъемлемой частью повседневной жизни. Нейропептид кортикотропинрилизинг гормон (CRH, также называемый CRF и кортиколиберином) играет ключевую роль в интеграции нейроэндокринных, вегетативных и поведенческих реакций на стресс. Активация гипоталамо-гипофизарной-надпочечниковой системы нейронами паравентрикулярного ядра гипоталамуса (PVN), основного места синтеза CRH, запускает стрессорную реакцию. Помимо гипоталамуса, CRH широко распространен во внегипоталамических структурах головного мозга, где он функционирует как нейромодулятор для координации и взаимодействия между гуморальными и поведенческими аспектами реакции на стресс. Аксоны нейронов, экспрессирующих CRH, направляются к различным структурам головного мозга, где нейропептид взаимодействует со специфическими рецепторами (CRHR1, CRHR2) и может оказывать влияние на различные медиаторные системы, которые действуют сообща для передачи сигналов в разные области мозга, чтобы вызвать множество реакций на стресс. При этом воздействие стресса на функции мозга варьирует от поведенческой адаптации до повышения выживаемости и увеличения риска развития психических расстройств. Нарушения в регуляции системы CRH непосредственно связаны со следующими расстройствами: психическими патологиями (депрессией, тревожностью, зависимостями), отклонениями нейроэндокринологических функций, воспалением, а также с возникновением и развитием нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Кроме того, установлена роль CRH как регулятора структуры нейронов в областях развивающегося и зрелого мозга. На данный момент проведены исследования, в которых CRHR1 выступает мишенью для антидепрессантов, в качестве которых используются антагонисты этого рецептора. В связи с этим исследование участия системы CRH и его рецепторов в негативных эффектах на гормон-зависимые системы, а также возможности их предотвращения является перспективной задачей современной физиологической генетики. В настоящем обзоре внимание уделено роли CRH в регуляции реакции на стресс, а также участию внегипоталамического CRH в патофизиологии и коррекции психических расстройств.

Keywords: corticotropin-releasing factor; corticotropin-releasing factor receptors; extrahypothalamic brain structures.; hypothalamus; psychopathology; stress.