Материал: Патофизиология нейроэндокринной системы

Патофизиология нейроэндокринной системы

С момента появления многоклеточных организмов клетки начали выделять белки и другие лиганды, которые могли бы влиять на другие клетки. Во многих обстоятельствах оказывается достаточной связь между близко расположенными клетками. Однако с появлением более сложных форм жизни возникла необходимость в клетках, специализирующихся на регуляции функций других клеток, посылающих регуляторные сигналы, достигающие более отдаленных участков тела.

Центральная нервная система (ЦНС) появилась в ходе эволюции как сосредоточение механизмов регуляции и координации функций организма. По мере ее развития и совершенствования многие процессы попали под регуляцию, осуществляемую непосредственным контактом нерва с клеткой. На более ранних этапах эволюции (у беспозвоночных) существует прямая связь ЦНС со всеми периферическими клетками, и нейромедиаторы или посредники могут выделяться в ближайшее окружение клетки-мишени. Этот механизм сохранился и у более высокоорганизованных организмов в виде автономной нервной системы. Однако этот механизм уже недостаточен для обеспечения возможности выживания.

В связи с тем, что способ непосредственного контакта нерва с клеткой становится все более непрактичным, осуществляется следующих этап усложнения: секреция регуляторных молекул, предназначенных действовать в более отдаленных местах. Первым процессом такого рода явилась прямая нейросекреция из ЦНС или из специализированных эффекторов, развивающихся в виде выростов нервных окончаний. Первый из этих механизмов представлен непосредственным высвобождением нейросекреторных гранул из нервных клеток у беспозвоночных, а последний − клетками задней доли гипофиза, из которых выделяется вазопрессин, и клетками мозгового слоя надпочечников, секретирующими адреналин и входящими в состав так называемой симпатико-адреналовой системы.

Одновременно клетки, происходящие из нервного гребешка и обладающие нейросекреторными элементами, мигрировали и в другие области организма, как правило, к передней и средней кишке и их выпячиваниям, превращаясь в ЦНС-подобные клетки, секретирующие те же самые нейромедиаторы или пептиды. Это объясняет секрецию соматостатина, вазоактивного интестинального пептида (ВИП), нейротензина, субстанции Р и др. в кишечнике и поджелудочной железе, присутствие содержащих нейросекреторные гранулы клеток Кульчицкого в бронхах, а также параэндокринную локализацию клеток, способных поглощать и декарбоксилировать предшественники аминов (APUD-система).

Необходимость в создании более высоких концентраций многих гормонов в определенных местах (например, кортизола для регуляции активности фенилэтиламин-N-метилтрансферазы в мозговом слое

1

надпочечников, тестостерона для регуляции сперматогенеза в яичках и эстрогенов для образования желтого тела, инсулина и глюкагона для регуляции печеночной продукции глюкозы) обусловила локализацию секретирующих их желез в областях, отдаленных от ЦНС. Развились дополнительные средства регуляции уже самих этих желез, включающие образование органов, продуцирующих промежуточные гормоны, которые могли бы локализоваться вблизи ЦНС и более легко контролироваться ею. Так, передняя доля гипофиза развилась в непосредственной близости к ЦНС, что позволяет ее гормональной секреции находиться под контролем релизинг-гормонов, синтезируемых мозгом.

В процессе эволюции происходили и два других процесса, способствующих интеграции эндокринной системы. Во-первых, появились воротные венозные системы (печеночная и гипофизарная), что позволило локализовать действие гормонов в соответствии с концентрацией и специфичностью тканевых рецепторов. Во-вторых, была обеспечена различная степень восприимчивости гормонов к разрушению в плазме, что играет важную роль в ограничении продолжительности их действия. Гормоны, секретируемые в воротные системы, обычно имеют короткий период полужизни в плазме; это создает возможность быстрой элиминации гормона в условиях избыточного поступления в систему циркуляции неиспользованных в органах-мишенях их количеств.

Несмотря на то что речь идет о единой нейроэндокринной системе, мы, в соответствии со сложившимися традициями и для удобства анализа, рассмотрим оба отдела системы раздельно.

Патологическая физиология эндокринной системы

Вконце IXX века французский ученый Броун-Секар, будучи уже старым, тяготясь жизнью, искал способ помочь своему горю и пришел к идее получить из семенных желез такой возбудитель, который вернул жизнь несколько назад. Он получил настойку семенных желез, произвел серию впрыскиваний ее себе и получил совершенно неожиданный результат, который и обнародовал на заседании Парижского биологического общества 1 июня 1889 года.

Всвоем докладе он говорил: «Я прежде отличался довольно значительной физической силой, но за последние 10−12 лет я порядочно-таки одряхлел... Начиная со второго, и в особенности с третьего дня впрыскивания все это изменилось. Ко мне вернулись утраченные силы... Я не буду передавать подробностей полученных результатов, но вслед за впрыскиваниями я как будто снова почувствовал часть моей молодости... Я помолодел на 40 лет...». Волнение, вызванное этим сообщением, было необычайным. Все дряхлеющее, все старое бросилось к врачам с одной просьбой: «Лечи меня!». Но скоро выяснилось, что сам эксперимент

закончился неудачей, так как сам Броун-Секар, помолодевший и

2

чувствовавший себя в течение нескольких месяцев довольно хорошо, снова одряхлел и вскоре умер. Однако, несмотря на это, многие эндокринологи склонны считать 1 июня 1889 года − день, когда Броун-Секар сделал свой сенсационный доклад − днем рождения науки эндокринологии.

Название «эндокринология» происходит от трех греческих слов: endon −внутри, внутрь; krinein − выделять и logos − учение. Объективности ради следует отметить, что еще до доклада Броун-Секара эта наука уже насчитывала многовековую историю. Очевидно, первой в мировой литературе монографией по вопросу об органе, впоследствии вошедшем в число эндокринных желез, можно признать изложенную на 28 страницах диссертацию Василия Юрского, напечатанную в 1695 году под названием «Анатомо-физиологическая диссертация о шишковидной железе».

В1830 году Иоганнес Петер Мюллер сформулировал понятие об органе или железе внутренней секреции в своем трактате о железах и учебнике физиологии.

В1849 году Арнольд Адольф Бертольд экспериментально обосновал внутреннюю секрецию. Он, кастрируя петухов, пересаживал им семенники в необычные для них места и не наблюдал при этом посткастрационных изменений.

В1855 году Клод Бернар ввел термин «внутренняя секреция».

В1902 году Уильям Мэддок Бейлисс и Эрнест Генри Старлинг открыли первый гормон − секретин.

В1905 году Э.Г. Старлинг ввел термин «гормон».

В1960 году состоялся I Международный конгресс эндокринологов в Копенгагене.

Морфофункциональная характеристика эндокринной системы

Функция эндокринной системы осуществляется через выработку специфических веществ − гормонов.

Гормонами называются специфические физиологически активные вещества, вырабатываемые специальными эндокринными органами или тканями, секретируемые в кровь или лимфу и оказывающие действие на строение и функции вырабатывающего их организма вне места своего образования.

Гормоны не следует путать с продуктами обмена веществ в организме, образующимися в результате жизнедеятельности различных клеток или даже всех клеток тела и обладающими определенной физиологической активностью. Такие вещества называются парагормонами. К парагормонам относятся углекислота, мочевина, глюкоза, свободные жирные кислоты.

Остальные вещества, оказывающие физиологическое действие в образовавшем их организме, но не относящиеся согласно приведенному определению к гормонам, иногда объединяются под названием

«гормоноиды».

3

Они включают в себя 1) «клеточные гормоны» − оказывают свое физиологическое действие внутри тех клеток, в которых образуются; 2) «тканевые гормоны» − образуются в клетках, главная функция которых не секреторная, они распространяются главным образом путем диффузии и оказывают свое действие вблизи места образования; 3) «медиаторы нервного возбуждения».

Можно установить четыре типа воздействия гормонов:

−метаболическое − вызывающее изменения обмена веществ. Все гормоны оказывают влияние на те или иные процессы обмена веществ. Однако главное физиологическое значение некоторых гормонов заключается

вопределенных воздействиях на разные виды обмена. Например, инсулин, глюкагон и адреналин регулируют углеводный обмен, глюкокортикоиды стимулируют образование углеводов из продуктов распада белков, минералокортикоиды влияют на содержание натрия и калия в организме, гормон околощитовидных желез регулирует обмен кальция и фосфора. Соматотропный гормон гипофиза стимулирует синтез белка в организме;

−морфогенетическое, или формативное, − заключающееся в стимуляции формообразовательного процесса, дифференциации тканей и органов, роста и метаморфоза. Так, гонадотропные гормоны стимулируют рост и созревание половых желез, а половые гормоны − развитие других частей полового аппарата и вторичных половых признаков;

−кинетическое, или пусковое, − вызывающее определенную деятельность эффекторов. Под влиянием гормонов в пигментных клетках (хроматофорах) зерна пигмента перемещаются током протоплазмы, то концентрируются в центре клеток, то диффузно распространяются по ее отросткам, что приводит к изменению окраски животного. Особенный вид действия гормонов − эндокринокинетическое («тропные» гормоны гипофиза необходимы для выработки и секреции гормонов щитовидной железы, половых желез и некоторых гормонов коры надпочечников [АКТГ → глюкокортикоиды]);

−коррегирующее − изменяющее интенсивность функций всего организма или его органов, которые могут осуществляться и без наличия гормонов. Так, адреналин учащает ритм и усиливает силу сокращения сердца, тормозит моторику ЖКТ, повышает тонус сосудов.

В процессе эволюции появились различные химические типы гормонов:

1. Белковые гормоны:

а) пептидные:

−с открытой цепью − адренокртикотропный гормон (АКТГ), соматотропный (СТГ), лактотропный (ЛТГ), меланоцитостимулирующий гормон, паратиреоидный гормон, тиреокальциотонин, инсулин, глюкагон. Аденогипофизотропные вещества, продуцируемые нейросекреторными

4

гормонопоэтические функции передней доли гипофиза, относятся к малым пептида;

− циклические пептиды (октапептиды) − антидиуретический гормон и окситоцин;

б) протеоидные − представлены гликопротеидами. К этой группе относятся тиреотропный гормон (ТТГ), фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ) гормоны передней доли гипофиза. Гликопротеидом является также секреторный продукт щитовидной железы − тиреоглобулин.

2.Гормоны аминокислотной группы и их аналоги − предсталяют собой производные двух аминокислот:

а) тирозина − это гормоны щитовидной железы: трийодтиронин, тироксин; а также гормоны мозгового слоя надпочечников − адреналин и норадреналин;

б) триптофана − гормон эпифиза мелатонин.

3.Стероидные гормоны. Стероиды (в том числе и витамин Д) и простагландины имеют липидную природу. В основе молекулы всех стероидных гормонов лежит циклопентанопергидрофенантреновое кольцо. К числу наиболее важных представителей этой группы следует отнести гормоны коры надпочечников и гонад − кортикостерон, 17-оксикортикостерон, кортизол (или гидрокортизон), альдостерон, прогестерон, эстрадиол, эстрон, эстриол, тестостерон.

Синтез гормонов Белковые гормоны. Данные исследования синтеза белковых и меньших

по размеру полипептидных гормонов (менее 100 аминокислотных остатков в цепи), полученные за последние годы, показали, что этот процесс включает синтез предшественников, превосходящих размерами окончательно секретируемые молекулы и превращающихся в конечные клеточные продукты путем расщепления в ходе транслокации, протекающей в специализированных субклеточных органеллах секреторных клеток.

Стероидные гормоны. Биосинтез стероидных гормонов проходит сложную последовательность, контролируемых ферментами этапов. Ближайшим химическим предшественником надпочечниковых стероидов является холестерин, который не только поглощается клетками коры надпочечников из крови, но и образуется внутри этих клеток.

Холестерин, будь то поглощенный из крови или синтезированный в коре надпочечников, накапливается в цитоплазматических липидных каплях. Затем в митохондриях холестерин превращается в прегненолон путем образования вначале 20-оксихолестерола, потом 20α, 22-диоксихолестерола и, наконец, расщепления цепи между 20-м и 22-м углеродными атомами с образованием прегненолона. Считается, что превращение холестерина в прегненолон является ограничивающим скорость этапом биосинтеза стероидных гормонов, и что именно этот этап контролируется стимуляторами

5