Основные механизмы регуляции активности эндокринных желез

 

1. Автономная (базальная) саморегуляция активности эндокринной функции. Основана на обратном влиянии обменных процессов. Установлена в экспериментах с перфузией железы растворами, содержащими регулируемый фактор (метаболит) в различных концентрациях. Характеризуется следующей закономерностью: регулируемый железой метаболит оказывает стимулирующее действие на эндокринную функцию, если гормон снижает его содержание, но тормозит ее, если гормон повышает содержание метаболита (пример: влияние уровня глюкозы крови на выделение инсулина и глюкагона). Этот механизм - основа поддержания метаболического гомеостаза.

2. Взаимодействие между гипофизом и железами-мишенями. Основано на прямой (положительной, стимулирующей) связи и обратной (отрицательной, тормозящей) связи, носит также название «плюс- минус-взаимодействие». Например, аденогипофиз выделяет АКТГ, оказывающий стимулирующее действие на кору надпочечников и выделение кортизола, который, в свою очередь, тормозит секрецию АКТГ. Этот принцип является основой саморегуляции активности эндокринной системы и обеспечивает поддержание эндокринного гомеостаза.

3. Нервный контроль эндокринной активности. Осуществляется через гипоталамус. Основные пути:

- парааденогипофизарный (нервно-проводниковый), реализуется через симпатические и парасимпатические нервы желез;

- трансгипофизарный, включающий гипоталамические факторы (гормоны) и гуморальный контроль функции аденогипофиза.

Известные транспортные системы, обеспечивающие движение БАВ в гипофиз:

- выделение в портальную систему гипофиза гипоталамических факторов, активирующих (либерины) или угнетающих (статины) гормонопоэз в передней доле гипофиза;

- аксональный транспорт - перенос нейрогормонов (вазопрессина и окситоцина) из нейросекреторных ядер (супраоптического и паравентрикулярного) в заднюю долю гипофиза.

Гипоталамическая регуляция функций аденогипофиза контролируется отрицательной обратной связью. Например, кортиколиберин увеличивает секрецию АКТГ, который тормозит активность гипоталамических клеток, продуцирующих кортиколиберин. В системе регуляции активности длинных эндокринных осей «гипоталамус-гипофиз-железа-мишень» эта петля обратной связи носит название «короткой». Второй вариант регуляции активности такой же оси - «длинная петля» обратной связи, т.е. взаимодействие между гипоталамусом и железой-мишенью, основанное на чувствительности гипоталамических нейронов, продуцирующих соответствующий рилизинг-фактор, к гормону соответствующей железы-мишени. Все эти взаимодействия обеспечивают поддержание эндокринного гомеостаза.

4. Внешний контроль. В нем принимают участие лимбические структуры, старая и новая кора, через которые осуществляются воздействия из внешней среды (холод, тепло, свет, факторы, вызывающие психическое и эмоциональное напряжение и т.д.). Внешний контроль переводит эндокринную систему на иной функциональный уровень, соответствующий новым потребностям организма, т.е. обеспечивает адаптацию к меняющимся условиям внешней среды.

Биологическое значение эндокринной функции:

- поддержание гомеостаза;

- формирование адаптивных (приспособительных) реакций. Механизмы компенсации нарушенной функции эндокринной железы.

Изменения функций эндокринных желез, происходящие под влиянием повреждающих факторов среды, как правило, сопровождаются нарушениями в организме обмена веществ и физиологических функций. Соответственно, компенсаторные процессы в эндокринной системе следует разделить на две основные группы:

- компенсация нарушенной функции самой эндокринной железы;

- компенсация нарушенных процессов метаболизма и физиологических функций, регулируемых в организме эндокринной железой, при недостаточности ее гормонов.

Механизмы компенсаторных процессов первой группы могут быть как внутриорганными и внутрисистемными, так и межсистемными. Во-первых, компенсация нарушенной функции той или иной железы осуществляется за счет механизмов саморегуляции на уровне самой железы или системной регуляции по принципу обратной связи. Во-вторых, компенсация реализуется, как и в большинстве других органов, за счет мобилизации процессов физиологической и репаративной регенерации, способность к которой у железистой ткани достаточно высока. В-третьих, компенсаторные процессы осуществляются за счет изменения функций других систем организма, например, обеспечивающих всасывание необходимых для синтеза гормонов железы субстратов в желудочно-кишечном тракте, транспорт гормонов в свободном состоянии и в составе белковых комплексов, метаболизм и деградацию гормонов, экскрецию гормонов, наконец, связывание гормонов на уровне эффектора.

Компенсаторные процессы второй группы реализуются благодаря тому, что в регуляции основных метаболических и функциональных процессов принимает участие, как правило, несколько гормонов разных эндокринных желез, что позволяет компенсировать недостаточность или избыточность одних гормонов эффектами других (внутрисистемная компенсация). Компенсаторные процессы этой группы осуществляются и за счет межсистемных реакций с помощью нервной регуляции и саморегуляции метаболических и физиологических функций.

Поскольку механизмы саморегуляции функции эндокринной железы, прежде всего, связаны с процессами депонирования гормонов, их предшественников и даже субстратов в самой железе, создаваемый таким образом запас гормонов, предшественников и субстратов может обеспечить быструю, но кратковременную компенсацию возникающего в организме дефицита субстрата или повышенной потребности в гормоне. Так, в коллоиде щитовидной железы находящемся в фолликулах, хранятся йодтиронины и йодтирозины и даже свободный йодид.

Ауторегуляция синтеза и секреции тиреоидных гормонов на уровне самой железы обеспечивается уровнем йода. Недостаток его активирует экстракцию йодида из крови, возрастание кровотока через щитовидную железу и ускорение биосинтеза тиреоидных гормонов. Напротив, избыток йодида подавляет синтез и секрецию тиреоидных гормонов. Механизм ингибирующего действия йодида, как правило, проявляющегося в условиях избыточной продукции гормонов, заключается в снижении экстракции йодида из крови, торможении процессов органического связывания йода, а также подавлении секреции гормонов железой. Назначение йодида с лечебной целью практикуется у больных с гиперфункцией щитовидной железы, при зобе. Избыточность ингибирующего влияния чрезмерных дозировок йодида у больных с гипертиреоидным зобом ведет к переходу гипертиреоидного состояния в эутиреоидное.

Для компенсации нарушенной функции эндокринной железы важнейшее значение имеет системный уровень регуляции, реализующийся с помощью механизма обратной связи. Так, регуляция функции щитовидной железы обеспечивается гипоталамо-аденогипофизарной системой с помощью пептидов: тиреолиберина гипоталамуса и тиреотропина гипофиза. Изменение уровня гормонов щитовидной железы в крови (преимущественно трийодтиронина) вызывает противоположные сдвиги в синтезе и секреции этих пептидов. При дефиците тиреоидных гормонов повышающийся по принципу обратной связи уровень тиреотропина в крови способствует активации в щитовидной железе всех биосинтетических и секреторных процессов, а также стимулирует трофику и пластические процессы, физиологическую и репаративную регенерацию, что ведет к восстановлению сниженной функции железы.

Необходимым условием регенерации железы после ее повреждения является наличие определенной концентрации в крови тиреоидных гормонов, продуцируемых поврежденными структурами железы. Это связано с тем, что гормоны щитовидной железы необходимы для процессов биосинтеза белка и деления клеток в организме. Они стимулируют регенерацию большинства тканей организма вообще и самой железы в частности. Таким образом, при полном прекращении секреции тиреоидных гормонов или снижении их концентрации в крови ниже порогового уровня регенерация железы даже при избытке тиреотропина оказывается невозможной. Если функция железы снижена в результате дефицита йода или если повреждение ее структур оказалось столь значительным, что привело к резкому уменьшению уровня тиреоидных гормонов в крови, мобилизуемый в кровь по механизму обратной связи тиреотропин вызывает не регенерацию, а компенсаторную гипертрофию железы. Следовательно, процессы регенерации будут тем слабее, чем меньше остается неповрежденной ткани (например, после резекции).

При недостаточности процессов регенерации щитовидной железы иногда возникает необходимость в их искусственной стимуляции. Искусственное управление регенерацией щитовидной железы требует экзогенного введения тщательно дозируемых оптимальных количеств тиреоидных гормонов, чтобы, с одной стороны, стимулировать процессы регенерации, а с другой - не подавить их избытком повышенной секреции тиреотропина.

Регенераторная способность высока и в других эндокринных железах, в частности в надпочечниках. Так, гиперфункция коры надпочечников, вызванная, например, избыточной стимуляцией кортикотропином гипофиза, приводит к ее гипертрофии вследствие усиления секреторного процесса. При этом происходит и перестройка структуры коры с преимущественным увеличением массы клеток пучковой зоны. Регенерация коры надпочечников есть следствие первичного повреждения ткани, и хотя при этом механизм обратной связи приводит к повышению в крови уровня кортикотропина, для полноценной регенерации необходимы и другие вещества - клеточные стимуляторы регенерации, тиреоидные гормоны, а также предшественники синтеза и метаболиты стероидных гормонов коры надпочечников. Процесс регенерации коры надпочечников развивается при различных степенях повреждения, даже при энуклеации, то есть почти полном удалении. Формирующаяся при регенерации перестройка метаболических процессов ведет к изменению количественных и качественных характеристик биосинтеза стероидных гормонов, что не только вызывает стимуляцию репаративных процессов в самой коре надпочечников, но и влияет на функции организма, нередко приводя к вторичным нарушениям. Так, следствием регенерации коры надпочечников является артериальная гипертензия. В экспериментах на животных показано, что повреждение коры надпочечников, воспроизводимое разными способами (раздавливанием, прошиванием, энуклеацией и т.п.), приводит к формированию артериальной гипертензии, получившей название «регенерационной».

Компенсация нарушенных функций эндокринных желез осуществляется и на межсистемном уровне. Так, биологическая активность секретируемых в кровь гормонов меняется в результате их связывания с транспортными белками крови. Избыточная секреция кортизола корой надпочечников ведет к увеличению в крови не только свободной, но и связанной с транскортином формы гормона, а избыточное связывание гормона с транспортными белками уменьшает его биологическую активность. Это происходит в торпидную фазу травматического шока, когда повышенная секреция кортизола сопровождается избыточным образованием связанной формы гормона. Напротив, в начальную фазу стресса («реакция тревоги» по Г. Селье) происходит высвобождение кортизола из связи с транскортином, что ведет к увеличению в крови концентрации биологически активной формы гормона и является необходимым условием защитной реакции организма. Благодаря образованию нескольких транспортных форм гормона осуществляется более значимая компенсация избыточных количеств гормона в крови. Так, при повышении концентрации кортизола в крови до уровня > 1,0 мкмоль/л часть гормона связывается также с альбумином крови.

Компенсация избыточной секреции в кровь гормонов осуществляется и через активацию их разрушения в печени, метаболических превращений в тканях-мишенях и экскреции с мочой. При недостаточном синтезе и секреции гормонов эти процессы, напротив, протекают менее интенсивно. К компенсаторным процессам межсистемного уровня относится и изменение депонирования гормонов в тканях. Так, при тиреотоксикозе в миокарде снижается содержание депонированных катехоламинов, поскольку при повышенном уровне тироксина нарушаются процессы окислительного фосфорилирования, и развивается дефицит АТФ, а также тормозится активность дофадекарбоксилазы. Избыточное количество в крови тиреоидных гормонов вызывает повышение чувствительности тканей, в частности сердца, к катехоламинам. Уменьшение количества катехоламинов в миокарде, таким образом, является важным механизмом снижения влияния избыточных количеств тиреоидных гормонов на сердечную мышцу.

Компенсаторные реакции на уровне эффектора нередко подчиняются правилу исходного состояния. Сущность этого правила заключается в том, что исходное состояние функциональной активности ткани, органа или системы определяет величину и характер их реакции на раздражитель. Так, в условиях повышенной функциональной активности эффектора (включая и уровень обмена веществ) гормоны-активаторы функции могут вообще не вызывать эффекта, либо вести к ослабленному или даже противоположному (то есть угнетающему) эффекту. Напротив, при ослабленной функциональной активности эффектора такие гормоны-стимуляторы вызывают, как правило, более мощный активирующий эффект. Подобной закономерности подчиняются и метаболические эффекты гормонов. Например, в условиях повышенного катаболизма белка в организме глюкокортикоиды либо теряют свой катаболический эффект, либо проявляют его несколько слабее, либо вызывают даже анаболическое действие. В механизмах реализации правила исходного состояния, наряду с действием гормонов-антагонистов и процессами саморегуляции метаболизма, существенную роль играет зависящее от функциональной активности клеток изменение количества и аффинности клеточных мембранных рецепторов гормонов.

Компенсация избытка или недостатка уровня гормонов в крови может также осуществляться на уровне тканей-мишеней посредством изменения числа и аффинности клеточных мембранных рецепторов, приводя к десенситизации клеток в условиях избытка гормонов или к их сенситизации при гормональном дефиците.

Компенсация нарушений процессов метаболизма и физиологических функций, регулируемых эндокринной железой, при недостаточности ее гормонов. Наиболее значимую роль в компенсации нарушений деятельности эндокринных желез играют компенсаторные процессы, направленные не на поддержание секреторной деятельности железы, уровня гормона в крови или его влияния на органы-мишени, а на обеспечение компенсации недостаточных или избыточных эффектов гормона, то есть компенсации нарушений регулируемых гормоном процессов - метаболических и функциональных.

Один из важнейших механизмов такой компенсации связан с наличием синергизма и антагонизма эффектов гормонов разных эндокринных желез. Так, адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, соматотропин повышают уровень глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, глюконеогенеза и подавления утилизации глюкозы периферическими тканями. Инсулин противодействует этим эффектам и вызывает гипогликемию. Примерами синергизма (частичного) могут служить эффекты паратирина и кальцитриола (активация всасывания кальция в кишечнике), а антагонизма - эффекты паратирина (гиперкальциемия) и кальцитонина (гипокальциемия). Как правило, синергизм и антагонизм эффектов гормонов являются неполными, поэтому компенсация одних нарушений метаболизма и функций сопровождается усугублением других. Это особенно ярко проявляется в процессе формирования нарушений деятельности эндокринной железы, когда нерезкие, предпатологические отклонения функции компенсируются, а более выраженные - проявляются.

Деятельность эндокринных желез взаимозависима. Эта взаимосвязь выражается не только в изменениях синтеза и секреции гормонов одной железы под влиянием гормонов другой (например, кортикостероиды подавляют функцию щитовидной железы), но и в соответствующих процессах на уровне эффекторов (например, паратирин ингибирует антидиуретический эффект вазопрессина). Способность гормонов менять реакцию ткани-мишени на действие других гормонов и нейромедиаторов, получившая название «реактогенное действие гормонов», является одним из важных механизмов компенсации нарушенных в организме метаболических процессов и физиологических функций при патологии эндокринной системы. Так, например, при нерезком дефиците соматотропина нарушения роста тела не происходит благодаря реактогенному действию инсулина и инсулиноподобных факторов роста, повышающих чувствительность тканей к соматотропину.