III. Эндокринная система и гомеостаз

Предыдущая: Гомеостаз и возможные пути его реализации в эндокринной системе

Периферические эндокринные железы, зависимые и независимые от гипофиза. Периферические эндокринные железы по способу своей регуляции могут быть разделены на активируемые передней долей гипофиза (гипофизозависимые) и на железы, которые не испытывают прямой зависимости от гипофиза (гипофизонезависимые). Так, например, удаление или разрушение передней доли гипофиза вызывает значительное ослабление функциональной деятельности щитовидной железы, гонад и частично коры надпочечников (ее глюкокортикоидной и андрогенной функций). На других эндокринных железах гипофизэктомия существенно не отражается.

Аденогипофизотропные гормоны (либерины и статины) подбугорья

В передней доле гипофиза вырабатываются так называемые тройные гормоны, или тропины - тиреотропный (тиротропин), адренокортикотропный (кортикотропин), гонадотропные (фолликулостимулирующий, или фоллитропин, и лютеинизирующий, или лютропин), которые активируют соответствующие гипофизозависимые периферические эндокринные железы. Пролактин, или лактотропин, активирует молочную железу, а соматотропный гормон (соматотропин) стимулирует анаболические процессы и процессы роста тела. Как уже упоминалось, эти гормонопоэтические функции в свою очередь находятся под контролем аденогипофизотропных гормонов медиобазального подбугорья, среди которых одни (либерины, или releasing-factors) активируют секрецию соответствующих аденогипофизарных гормонов, а другие (статины, или inhibiting-factors) ее угнетают. Ранее считалось, что секреция каждого из аденогипофизарных гормонов контролируется парой особых подбугорных аденогипофизотропных гормонов, действующих антагонистически (либерина и статина). Например, регуляция секреции соматотропного гормона приписывалась сочетанному влиянию стимулирующего соматолиберина и угнетающего соматостатина, регуляция меланоцитостимулирующего гормона (продуцируемого средней долей гипофиза) - влиянию меланолиберина и меланостатина (Юдаев Н. А., Утешева 3. Ф., 1976; Krieger D. Т., 1975,1976). Однако в последние годы накапливается все больше данных о том, что некоторые аденогипофизотропные гормоны могут оказывать действие на несколько аденогипофизарных функций. Так, тиролиберин активирует секрецию не только тиротропина, но одновременно и пролактина (Rivier J., Vale W., 1974). Еще окончательно не решено, активируют ли фолликулостимулирующую и лютеинизирующую функции передней доли гипофиза особые для каждой из них подбугорные аденогипофизотропные гормоны (фоллиберин и люлиберин) или же единый гормон гонадолиберин. Соматостатин ингибирует секрецию не только соматотропного гормона, но и других кринотропных гормонов передней доли гипофиза (тиротропина, пролактина, адренокортикотропного гормона), а также секрецию инсулина и глюкагона панкреатическими островками, паратирина (паратиреоидного гормона) околощитовидными железами и тиреокальцитонина С-клетками щитовидной железы (Giiillemin R., Gerich J. Е., 1976).

Возможны и обратные соотношения, т. е. зависимость одной аденогипофизарной гормонопоэтической функции от нескольких подбугорных или экстраподбугорных факторов. Так, активировать секрецию адренокортикотропного гормона могут не менее трех различных агентов. В экстрактах из подбугорья некоторых млекопитающих (например, овцы) обнаруживаются две разновидности кортиколиберина, которые различают по физико-химическим свойствам. Одна из них обнаруживается в вентромедиальном ядре, а другая, возможно, связана с супраоптическим ядром переднего подбугорья, так как скапливается в задней доле гипофиза. Установлен приблизительный аминокислотный состав этого "нейрогипофизарного" кортиколиберина, активность которого значительно ниже, чем другой разновидности гормона (Gillies J. et al., 1978). Если гипофиз лишить связи с подбугорьем или разрушить медиальную эминенцию, то способность усиления адренокортикотропной функции гипофиза в ответ на стрессирующее раздражение сохраняется. Следовательно, в условиях, когда подбугорная регуляция этой функции оказывается недостаточной или неадекватной приложенному раздражению, включается дополнительный экстраподбугорный механизм регуляции адренокортикотропной функции, в котором действующим агентом оказывается особый гуморальный фактор - тканевый кортиколиберин (Алешин Б. В., 1971). Однако не выяснено, имеет ли это соединение, как и нейрогипофизарный кортиколиберин, что-либо общее в структуре молекулы с кортиколиберином (Schally А. V. el al., 1973).

К настоящему времени аминокислотный состав аденогипофизотропных гормонов полностью установлен и подтвержден искусственным синтезом этих соединений в отношении тиролиберина, гонадолиберииа и соматостатина. Допустимо считать, что все они принадлежат к олигопептидам. В наибольшей концентрации либерины и статины содержатся в медиальной эминенции (иейрогемальный орган подбугорно-аденогипофизарной системы, где аденогипофизотропные гормоны аккумулируются перед отдачей в кровь, которая протекает по первичной капиллярной сети портальной системы и доставляет гормоны в паренхиму аденогипофиза) (см. рис. 9), а также в аденогипофизотропной зоне медиобазального подбугорья (особенно в аркуатном и вентромедиальном туберальном ядрах и перивентрикулярном сером веществе) (табл. 1). Вероятно, именно здесь и происходит наиболее интенсивная продукция этих подбугорных олигопептидов (Brownstein М. et al., 1975).

Наличие либеринов и статинов не ограничивается медиобазальным подбугорьем, а обнаруживается и в других областях центральной нервной системы, где они составляют более половины всего их количества. Вероятно, физиологическое значение медиобазального подбугорья не ограничивается регуляцией гормонопоэтических функций аденогипофиза и некоторых периферических эндокринных желез. Необходимо отметить, что регулирующая активность данных олигопептидов проявляется только у млекопитающих, а у других позвоночных может отсутствовать. Так, например, тиролиберин (параглутамилгистидилпролинамид), который стимулирует секрецию тиротропина у млекопитающих, у низших позвоночных не оказывает действия на эту гипофизарную функцию. У последних тиреотропная функция гипофиза контролируется подбугорьем, так как разрушение межуточного мозга приводит щитовидную железу в стойкое гипофункциональное состояние. Следовательно, у низших позвоночных влияние подбугорья на тиреотропную функцию гипофиза осуществляется действием не пироглутамилгистидилпролинамида, а некоторыми другими факторами. Тиролиберину же, содержащемуся в головном мозге этих животных в большом количестве, принадлежит, очевидно, другая роль. Впрочем и в экспериментах на млекопитающих было показано, что тиролиберин, помимо активирования тиреотропной функции гипофиза, влияет на поведенческие реакции и оказывает противонаркозное и антидепрессантное действие, изменяет спонтанную электрическую активность нейронов как в подбугорье, так и в других отделах центральной нервной системы (Алешин Б. В., 1979).

По-видимому, олигопептидные нейрогормоны должны рассматриваться как белковые медиаторы, которые в центральной нервной системе обеспечивают (наряду с катехоламинами, ацетилхолином и серотонином) передачу импульсов с нейрона на нейрон (Сахаров Д. А., 1974). Способность же этих олигопептидов регулировать аденогипофизарный гормонопоэз возникла, надо полагать, на поздних этапах эволюции позвоночных.

Регуляция нейросекреторных функций подбугорья

Множественность регуляторных функций подбугорья предполагает, что их совместное и согласованное отправление обеспечивается некоторым объединяющим механизмом. Подбугорная область отличается от прочих отделов головного мозга повышенным содержанием нейроаминов (биогенных аминов), особенно катехоламинов (точнее, норадреналина и дофамина, тогда как адреналин в головном мозге большинства млекопитающих в норме не обнаруживается) (Ажипа Я. И., 1976), серотонина (Науменко Е. В., Попова Н. К., 1975) и ацетилхолина (Jacobowitz D. М., Palkovits М., 1974; Brownstein М. et al., 1975) (рис. 10-12).

Концентрация каждого из указанных аминов не остается постоянной, а претерпевает значительные колебания. Медиаторное значение их заставляет предполагать участие этих соединений в регуляции подбугорья, в частности его нейросекреторных функций. Однако отмеченная возможная зависимость сложна. Так, результаты экспериментов in vitro позволяют заключить, что норадреналин активирует секрецию тиролиберина, потому что добавление этого нейроамина к среде, в которой инкубируется изолированное подбугорье, усиливает отдачу данного нейрогормона эксплантатом (Grimm Y., Reichlin S., 1975). И в экспериментах in vivo отчетливое усиление тиреотропной функции гипофиза (что свидетельствует об увеличении секреции тиролиберина подбугорьем) наступает при незначительном повышении уровня норадреналииа в подбугорье. В то же время вполне достоверное возрастание содержания того же нейроамина в подбугорье обнаруживается в условиях гипертиреоидизации, когда тиреотропная функция гипофиза резко ослабляется. Следовательно, в целостном организме влияние норадреналииа на секрецию тиролиберина модифицируется вмешательством других факторов.

Пока организм сохраняет гормональное равновесие, уровни норадреналина и серотонина в подбугорной области близки между собой. При усилении тиреотропной функции гипофиза, вызванной тотальной тиреоидэктомией или цервикальной симпатэктомией, содержание серотонина уменьшается, а норадреналииа незначительно увеличивается. В результате наблюдается отчетливое преобладание содержания серотонина. При гипертиреоидизации или раздражении верхних шейных симпатических ганглиев уровень обоих нейроаминов в подбугорье повышается одновременно, но содержание серотонина увеличивается все же больше, чем норадреналина. В итоге наступает преобладание последнего.

Из сопоставления представленных результатов видно, что сдвиги тиреотропной функции гипофиза (отражающие интенсивность секреции тиролиберина подбугорьем) определяются не каким-либо одним нейроамином, а зависят от соотношения концентраций норадреналина и серотонина, причем первый из них оказывает активирующее, а второй ингибирующее действие на данную нейросекреторную функцию подбугорья (Алешин Б. В., 1979).

Разобранный пример показывает, что внутриподбугорная регуляция осуществляется взаимодействием двух антагонистических факторов и эта сопряженность влияний демонстративно подчеркивается тем, что симпатические импульсы, поступающие в подбугорье, усиливают в нем образование и норадреналина, и серотонина. Одновременное и однонаправленное изменение концентрации обоих антагонистических нейроаминов, вызывающих противоположные эффекты, следует рассматривать как гомеостатический механизм, способствующий сохранению равновесия секреции аденогипофизотропных гормонов подбугорьем.

Двойственность регуляции проявляется также в секреции не только тиролиберина, но и других аденогипофизотропных гормонов подбугорья. В частности, в контролировании адренокортикотропной функции гипофиза (точнее, в регуляции секреции кортиколиберина) проявляется взаимодействие тех же антагонистически действующих нейроаминов, но в обратном направлении. С повышением уровня серотонина в подбугорье усиливается адренокортикотропная функция, тогда как увеличение содержания норадреналина оказывает на нее угнетающее влияние. Действие ацетилхолина в подбугорье по большей части сходно с действием серотонина, т. е. дублирует или потенцирует эффект последнего.

Противоположность действий, оказываемых соотношением концентраций норадреналина и серотонина в подбугорье на тиреотропную и адренокортикотропную функции аденогипофиза, позволяет понять, почему во многих случаях при усилении глюкокортикоидной функции коры надпочечников (например, во время большинства реакций на стрессирующее раздражение или при болезни Иценко-Кушинга) функциональная активность щитовидной железы оказывается ослабленной, а гиперфункция щитовидной железы или гипертиреоидизация приводит к угнетению или даже к истощению глюкокортикоидной функции коры надпочечников. Однако такая взаимосвязь между щитовидной железой и корой надпочечников, хотя и проявляется часто, не имеет облигатного значения. Если стресс обусловливается охлаждением (холодовый стресс), то функциональная активность щитовидной железы не ослабевает, а наоборот, возрастает. Механизм такого извращения реакции еще не выяснен, но можно предположить или изменение реактивности к серотонину пептидноадренергических нейронов подбугорья, которые ответственны за секрецию тиролиберина, или же вмешательство в регуляцию аденогипофизарного гормонопоэза некоторых дополнительных факторов, помимо норадреналииа и серотонина.

Такая же двойственность факторов проявляется в регуляции нейросекреторной деятельности пептидохолинергических Гомори-положительных клеток переднего подбугорья с той только разницей, что ввиду их холинергического происхождения основным стимулятором оказывается ацетилхолин (серотонин дублирует или усиливает эффект ацетилхолина), тогда как норадреналину принадлежит угнетающая роль. В конечном итоге соотношение концентраций нейроаминов определяет секрецию нонапептидных нейрогормонов Гомори-положительными клетками переднего подбугорья так же, как и секрецию кортиколиберина. Поэтому обе реакции наступают одновременно, будучи следствиями общей причины - сдвига соотношения концентраций норадреналииа - ацетилхолина - серотонина в подбугорье в сторону повышения уровня последнего (Алешин Б. В., 1974, 1976, 1979).

Но общность внутриподбугорных механизмов, обусловливая одновременное наступление реакций нейросекреторных функций медиобазального подбугорья и пептиднохолинергических ядер переднего подбугорья, приводит к тому, что в гомеостатические реакции, осуществляемые эндокринными железами, нередко вовлекаются сопутствующие сдвиги в секреции нонапептидных гормонов переднего подбугорья, чем усложняется и иногда модифицируется течение начального эндокринного ответа на воздействие раздражителя.

Зависимые от гипофиза эндокринные железы

Взаимоотношения между передней долей гипофиза и зависящими от нее периферическими эндокринными органами являются реципрокными. В то время как передняя доля гипофиза своими тройными гормонами активирует деятельность щитовидной железы, коры надпочечников (глюкокортикоидную и андрогенную функции последней) и гонад, гормоны перечисленных желез в свою очередь действуют на нее, угнетая продукцию и секрецию соответствующего тропного гормона. Такие взаимодействия, вполне соответствующие кибернетическому принципу отрицательных обратных связей, обеспечивают сохранение равновесия саморегулирующихся систем и являются одним из наиболее эффективных механизмов эндокринного гомеостаза.

В случаях, когда концентрация тиреоидного гормона (или выделенного собственной щитовидной железой, или введенного в организм извне) начинает превышать нормальный уровень, тиреотропная функция гипофиза угнетается, в результате чего ослабляется активность щитовидной железы и уменьшается секреция тиреоидного гормона, т. е. происходит возвращение организма к эутиреоидному состоянию. В случае же недостаточного поступления тиреоидного гормона в кровь возможное гипотиреоидное состояние организма предотвращается усилением продукции и секреции тиротропина передней долей гипофиза, чем обеспечиваются активация щитовидной железы и увеличение секреции ею тиреоидного гормона.

Таким образом, постулат G. W. Harris о соответствии напряжения секреторной активности эндокринной железы концентрации ее гормона, уже поступившего в циркуляцию, в отношении щитовидной железы может реализоваться либо путем прямого угнетающего действия тиреоидного гормона на тиреоциты, либо благодаря влиянию этого гормона на тиреотропную функцию гипофиза. Поэтому в обычных условиях содержание тиреоидного гормона и аденогипофизарного тиротропина в крови может изменяться только в противоположном направлении: если увеличивается содержание тиреоидного гормона, то концентрация тиротропина снижается и наоборот. Следовательно, одновременное повышение уровня и тиреоидного гормона, и тиротропина в крови свидетельствует о блокаде отрицательной обратной связи и расстройстве гомеостаза.

Изложенное представляется в полной мере применимым к отрицательным обратным связям между корой надпочечников и адренокортикотропной функцией гипофиза или между гонадами и гонадотропными функциями. Недостаточность снабжения организма глюкокортикоидными гормонами стимулирует аденогипофиз к усилению секреции адренокортикотропного гормона, а введение в организм избытка натуральных или синтетических кортикостероидов ослабляет эту функцию. В условиях кастрации или частичной недостаточности половых гормонов увеличивается секреция гонадотропинов (особенно фолликулостимулирующего гормона) передней долей гипофиза, а при избытке андрогенов, эстрогенов или гестагенов гонадотропные функции гипофиза ослабляются.

Гормонопоэз в аденогипофизе в свою очередь контролируется подбугорными аденогипофизотропными гормонами. Возникает вопрос, где замыкаются рассматриваемые отрицательные обратные связи - на уровне передней доли гипофиза или же в подбугорье. Можно предположить, что гормон периферической гипофизозависимой железы сначала действует на подбугорье, изменяя в последнем секрецию соответствующего либерина или статина, а затем вызывает ослабление тропной функции гипофиза. Действительно, исследования, проводившиеся с применением радиомеченых гормонов, демонстрировали наличие рецепторных белков, способных связывать вводимые гормоны не только в клетках аденогипофиза, но и в цитосоме некоторых нейронов медиобазального подбугорья и внеподбугорных областей головного мозга (Eisenfeld A. J., 1975; Steiner F. А., 1975).

Таким образом, поставленный вопрос решается утвердительно, что свидетельствует о возможности замыкания отрицательных обратных связей на подбугорной и гипофизарном уровне. Вместе с тем отрицательная обратная связь проявляется во взаимодействиях не только гипофизозависимых периферических желез с соответствующими им тройными фракциями передней доли гипофиза, но и между аденогипофизом и аденогипофизотропной зоной медиобазального подбугорья. Подобно тому как секреция тиротропина, кортикотропина и гонадотропинов усиливается в условиях недостаточности соответственного гормона, так и удаление гипофиза приводит к увеличению секреции аденогипофизотропных гормонов подбугорья, которые в данных условиях начинают поступать в общую циркуляцию (в норме они обнаруживаются только в портальной крови). Отрицательные прямые связи между аденогипофизом и подбугорьем могут быть обозначены как "короткие" в отличие от "длинных обратных связей" между передней долей гипофиза и гипофизозависимыми периферическими железами-эффекторами или между подбугорьем и этими железами.

Продолжение: Регуляция независимых от гипофиза эндокринных желез

К оглавлению

Литература [показать]