Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система - презентация. Роль гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в процессе адаптации Эндокринная функция надпочечников

Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система является сетью эндокринного контроля организма, стимуляция которой наблюдается под воздействием стрессовых факторов. Влияние стресса может быть охарактеризовано по-разному, сюда можно отнести жизнеугрожающие состояния при заболеваниях, оперативных манипуляциях, кровотечениях, а также постоянное влияние внешних условий (например, депрессивное расстройство либо нарушение работы желудочно-кишечного тракта). Каждая из этих разновидностей стресса стала поводом для исследования биологического ответа, формируемого с помощью гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Показано, что физическое воздействие, не зависимо от того, систематическое оно или нет, способствует стимуляции этой системы.

Влияние физической нагрузки
на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему

Основной целью тренировки является физиологического состояния человека к физическому стрессу в виде нагрузок. Тренировочный процесс увеличивает степень адаптации гормональной системы, что, как правило, приводит к изменению деятельности ГГН-системы. Подобный отклик организма обусловлен количеством выполненной работы, степенью интенсивности, набором упражнений, а также длительностью отдыха (восстановительного периода).

Действие тренировочных эффектов
на функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы
в покое

Приведение в норму концентрации кортизола после длительных аэробных нагрузок может происходить на протяжении суток. Восстановительный период после длительных высокоинтенсивных тренировок у спортсменов связан с увеличенным уровнем кортикотропина в организме, однако существенных отличий в показателях кортизола при сравнении с группой контроля не отмечается. Продемонстрировано, что тренировки с высокой интенсивностью, основной задачей которых являлась подготовка спортсменов к марафонскому забегу, благоприятно воздействовали на усиление секреции кортикотропина в гипофизе при стабильном уровне содержания кортизола. С данным положением согласованы также полученные сведения других исследований. К примеру, никаких изменений в показателях кортизола в общем кровотоке не выявлялось после окончания тренировочного цикла у бегунов-марафонцев. Высокая интенсивность занятий бегом при любой протяжённости дистанций, а также 3-хмесячные высокоинтенсивные тренировки пловцов-профессионалов не приводили к изменениям базовых показателей кортизола. Скорее всего, подобное наблюдение могло говорить о низкой сенсибилизации надпочечниковых желёз к продукции адренокортикотропного гормона, однако, продемонстрировано, что в процессе тренировочных занятий с акцентом на подобного сокращения не обнаружено. Вместе с тем, отмечается уменьшение чувствительности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы к глюкокортикостероидам, по большей части, в тканях гипофиза. У адаптированных к нагрузкам молодых людей в течение суток после тренировки наблюдается снижение сенсибилизации моноцитов к стрессовому гормону – кортизолу.

Полученные сведения не соответствуют информации, которая описывает увеличение показателей кортизола в покое без последующих изменений физиологического уровня кортикотропного гормона после высокоинтенсивной тренировки на беговой дорожке. У пловцов-профессионалов небольшое удлинение дистанции заплывов может вызвать рост физиологической концентрации кортизола в крови, однако, не факт, что данный прирост как-от отразится на итоговых показателях времени заплыва. Существуют также сведения о том, что у велосипедистов профессионального уровня содержание кортизола в организме в период отдыха больше, в сравнении с лицами, ведущими малоактивный образ жизни.

Возраст, половая принадлежность, характер питания, психологический настрой, степень тренировочной адаптации, разновидность и продолжительность физического воздействия способны изменять характер влияния тренировочного стресса на функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Не обнаружено существенных различий в характере биологического ответа в организмах спортсменов обоих полов на мгновенный рост интенсивности нагрузок. У детей, занимающихся гимнастикой, при 5 тренировках в неделю с умеренной интенсивностью не выявлено существенных изменений концентрации кортизола. Вместе с тем, у детей, также занимающихся гимнастикой, уже через 8-15 недель интенсивных тренировок наблюдался количественный рост кортизола, однако энергозатраты организма сократились на треть. Следовательно, высокое содержание кортизола, скорее всего, коррелирует с недостатком энергии, не имеющим какого-либо отношения к тренировочному воздействию. При сбалансированном питании у юных гимнастов эффекты от тренировок ни коем образом не влияли на базовое содержание кортизола.

Изменения показателей кортизола в организме определяются длительностью и видом тренировочной нагрузки, поскольку интервальный тренинг бегунов (включающий в себя значительную часть анаэробных нагрузок) в отличие от аэробных тренировок приводит к росту показателей кортизола в организме. Выросший объём тренировочной нагрузки в сочетании с пониженной интенсивностью способствует сокращению уровня кортизола в покое, в том числе и после завершения тренировочной сессии, что, кстати, может быть признаками перетренировки. Однако двукратный рост тренировочного объёма никак не влияет на число молекул кортизола в системе кровообращения. Помимо этого, при таких обстоятельствах не было найдено отличий в типе эндокринного ответа на повышенный объём перекрёстного тренинга, в сравнении с эффектами, полученными от специфических тренировок. Эндокринные изменения в течение месяца аэробного тренинга обладают схожими моментами, не зависимо от условий, в которых проходили занятия (например, в разных условиях в зависимости от атмосферного давления). Аналогичным образом учёным не удалось определить связь времени года и изменений, связанных с физическими нагрузками. У лиц старшей возрастной группы отмечается большая вариативность эффектов аэробного тренинга на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, однако в общем, систематические изменения гормонального фона схожи с изменениями, происходящими у молодых людей.

Силовой тренинг может неодинаково воздействовать на базальный уровень кортизола в плазме: существующие сведения говорят о стабильных показателях кортизола либо о сокращении его концентрации в организме. Рост степени интенсивности тренировочного воздействия либо длительности способствует увеличению показателей кортизола в покое. При 2-ух кратном повышении объёма тренировок уровень данного гормона сокращался. Несмотря на то, что высокоинтенсивный тренинг на протяжении 24 месяцев значительно не оказывал влияния на количество кортизола в состоянии покоя у молодых людей, после 7 дней максимально интенсивных нагрузок у них происходило увеличение уровня кортизола сразу после пробуждения. У молодых людей высокоинтенсивная силовая работа, приводящая к состоянию перетренированности, способствовала незначительному сдвигу баланса тестостерона-кортизол в сторону тестостерона и, соответственно, уменьшению показателей содержания кортизола в плазме. Подобные показатели уровня гормонов отличаются от охарактеризованных ранее признаков перетренированности, а это может говорить о том, что анализ концентраций тестостерона и кортизола в системе кровообращения не подходит в качестве способа определения перетренированности, индуцированной выполнением физических упражнений с высокой степенью интенсивности.

Тренировочная нагрузка
и отклик организма на неё

Изменение концентрации кортизола под воздействием физических нагрузок с умеренной степенью интенсивности не зависит от уровня адаптации спортсмена. Наряду с этим, ответ эндокринной системы на абсолютный показатель интенсивности может варьироваться, другими словами, организм адаптируется к внешним воздействиям. При этом у физически подготовленных спортсменов отмечается наиболее выраженная стимуляция оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники в ответ на тренировки с чрезмерной степенью интенсивности. Разновидность тренировочного воздействия некоторым образом определяет специфику ответной реакции системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники на физический стресс. В том случае, если тренировочный план включает в себя значительную часть анаэробной нагрузки, то это, как правило, может привести к усилению выработки кортизола на дальнейшее воздействие нагрузок.

Тренировочные нагрузки
и негативные изменения
функций оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники

Состояние перетренированности,
вызванное воздействием
максимальной физической нагрузки

В том случае, если организм не адаптировался к возросшему тренировочному стрессу, либо длительность восстановительного периода достаточно мала, может отмечаться стрессовое переутомление, в дальнейшем переходящее в перетренированность. Переутомление можно рассматривать в качестве краткосрочного состояния перетренированности и, как правило, оно является нормальным физиологическим процессом в тренировочном плане. Также, подобное состояние может являться нормой после участия спортсмена в соревнованиях, в которых необходимо преодолевать высокоинтенсивные аэробные нагрузки. По сравнению с физическим переутомлением, перетренированность характеризуется высокой степенью утомляемости, психологической «неустойчивостью», склонностью к заболеваниям (как следствие снижения функций иммунной системы), а также негативными изменениями в работе половой системы. Состояние перетренированности, по большей части, является результатом неправильно подобранных нагрузок и малого времени восстановительного периода.

При анализе функциональности ГГН-системы исследователи предположили, что начальные этапы переутомления (начальное состояние перетренированности) могут сопровождаться снижением чувствительности надпочечников к адренокортикотропному гормону (АКТГ), при этом за счёт компенсаторных функций организма происходит увеличение выработки АКТГ в гипофизе с одновременным снижением выработки кортизола. Достоверный синдром перетренированности обуславливается увеличением показателей физиологической концентрации кортизола и его количества в суточной моче, плюс к этому наблюдается сокращение диапазона изменений в концентрации кортизола и кортикотропина под воздействием физической нагрузки. У некоторых испытуемых с хорошим уровнем адаптации к нагрузкам, которые регулярно занимались бегом, при увеличении интенсивности на 40% в течение 3-ёх недель отмечалось переутомление, вдобавок было выявлено, что повышенный уровень кортизола в крови постепенно сокращался. Как правило, при умеренной интенсивности нагрузок, снижение уровня кортизола происходило спустя 30 минут после тренировки. Достаточно выраженные формы перетренированности обусловлены снижением работоспособности оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники и симпатоадреналовой системы. Подобная симптоматика отмечается лишь после неадекватных с точки зрения интенсивности нагрузок аэробной направленности с большим количеством упражнений и повышенным уровнем энергопотребления организма.

Есть ли существенные отличия между эффектами перетренированности, которая была вызвана высокообъёмной тренировкой с высокой степенью интенсивности, и перетренированностью, объясняющейся высокоинтенсивной аэробной работой, на данный момент не установлено. После окончания силового тренинга со 100-%-ной степенью интенсивности базовая концентрация кортикотропина и кортизола, по всей видимости, сохраняется на прежнем уровне, при этом наблюдается снижение силы физиологического отклика под влиянием нагрузок. Итоговые данные, полученные в процессе многих исследований, говорят о том, что изменения уровня гормонов по отношению к базовому уровню под воздействием тренировочных нагрузок, являются хорошим параметром для измерения уровня стресса, возникающего по причине тренировок. Аналогичный анализ итоговых результатов помогает при обнаружении пониженной активности надпочечников. Наряду с этим, принимая во внимание существенные индивидуальные отличия обнаруженных эндокринных изменений, которые происходят после тренировочных занятий либо во время перетренированности, для определения эффективности нагрузок следует проводить индивидуальный анализ эндокринных характеристик.

Нарушение менструального цикла,
обусловленные физической нагрузкой

Нарушения работы половой системы, которые связаны с тренировочным воздействием на организм, у женщин сопряжены со снижением работоспособности ГГН-системы. Это сопровождается некоторыми изменениям концентрации кортизола в крови, за счёт выполнения упражнений с интенсивностью 90-100% от максимальных значений. Плюс ко всему, выявлено, что у женщин, активно занимающихся спортом, с наличием аменореи (отсутствием кровянистых выделений в начале менструального цикла) отмечается наиболее высокий показатель базовой концентрации кортизола в организме на протяжении суток, в особенности, после пробуждения. Помимо этого, имеются сведения, которые подтверждают усиленную выработку кортикорелина и уменьшение чувствительности надпочечниковых желёз к кортикотропину у женщин, занимающихся спортом и имеющих проблемы в работе половой системы.

Выводы

Проведение разовой тренировки с максимальной степенью интенсивности приводит к значительному увеличению концентраций кортизола и кортикотропного гормона, никак не связанное с уровнем адаптации спортсменов. Регуляторная функция данного процесса осуществляется с помощью гипоталамуса с участием кортикорелина и вазопрессина. Показатель роста концентрации кортизола напрямую зависит от степени интенсивности тренировки (процентный показатель от максимального уровня потребления кислорода — VO2max). У людей старшей возрастной группы могут отмечаться изменения в степени выраженности эндокринного ответа, при этом каких-либо отличий по половому признаку в выработке кортизола не выявлено. При низкой интенсивности тренировок (с низким анаэробным порогом) только длительные занятия способны привести к значительным изменения концентрации кортизола. Более неоднозначным, по всей видимости, является влияние силового тренинга на ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники; в данном случае имеют место быть половые и возрастные особенности человека. Изменения тренировочных эффектов на организм отмечались также и при других видах физических нагрузок, к примеру, при плавании. Употребление белково-углеводных смесей в ходе длительных тренировок с отягощениями способствует менее выраженному росту концентрации кортизола, что свою очередь говорит о вероятном значении гипогликемического состояния ГГН-системы. Существенный рост показателей кортизола в организме под влиянием физических нагрузок отмечается также в условиях низкого атмосферного давления. Наряду с этим после адаптации к внешним факторам (к низкому давлению) происходит увеличение концентрации кортизола в спокойном состоянии.

Несмотря на итоги последних клинических испытаний, в которых изучалось влияние физических нагрузок на ГГН-систему, в данном направлении, как и прежде, имеется много неподтверждённых сведений, не совпадающих с результатами других исследований в смежных сферах науки. Физиологический отклик ГГН-системы на стрессовое воздействие определяется не только происхождением стрессового фактора, но и условиями его возникновения, сюда же можно отнести зависимость формирования стрессовой реакции от специфических особенностей человека (наследственности, пола, уровня адаптации, сбалансированности рациона и пр.). Помимо этого, на итоговый результат также влияют систематичность и способ взятия образцов для диагностики.

В общем, высокоинтенсивный объёмный тренинг небольшой длительности способствует увеличению концентрации кортизола в крови, в особенности, это хорошо показано при включении в процесс занятий анаэробных нагрузок. Со временем в организме отмечаются изменения уровня адаптации к физическим нагрузкам, выражающиеся снижением физиологического ответа в надпочечниках при одинаковой степени интенсивности тренировок (то есть надпочечники становятся слабо восприимчивы к действию кортикотропина). При возникновении переутомления наблюдается уменьшение диапазона изменений концентрации кортизола, при этом, в состоянии перетренированности отмечается системное снижение функций оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Некоторые факторы, имеющие возможность варьировать силу физиологического отклика либо приводящие к перетренированности\переутомлению, ещё необходимо определить в последующих экспериментах.

Сложно вообразить, какие из нарушений работы ГГН-системы являются последствием тренировочных нагрузок, а какие связаны с патологическими процессами, опосредованными воздействием физического стресса. Помимо этого, в дальнейшем ещё необходимо будет определить вероятность применения показателей работы ГГН-системы в качестве оценки эффективности и интенсивности тренировок.

Адренокортикотропный гормон

Строение

Регуляция синтеза и секреции

Максимальная концентрация в крови достигается в утренние часы, минимальная в полночь.

Активируют: кортиколиберин при стрессе (тревога, страх, боль), вазопрессин , ангиотензин II, катехоламины

Уменьшают: глюкокортикоиды .

Механизм действия

Мишени и эффекты

В жировой ткани стимулирует липолиз .

Методы определения

Концентрацию кортикотропина (АКТГ) аденогипофиза определяют радиоиммунологическими методами.

Нормальные величины

Гипофункция: Снижение уровня кортикотропина выявляется при ослаблении функции гипофиза, при синдроме Кушинга (опухоль коры надпочечников), введении глюкокортикоидов, при кортизол-секретирующих опухолях. Гиперфункция: Повышение концентрации гормона в крови отмечается при болезни Иценко-Кушинга, болезни Аддисона (недостаточности коры надпочечников), двустороняя адреналэктомия, посттравматические и послеоперационные состояния, инъекции АКТГ или инсулина . Специфичные симптомы:

• активация липолиза;
• увеличение пигментации кожи из-за частичного меланоцитстимулирующего эффекта, благодаря чему появился термин «бронзовая болезнь».

Гормоны надпочечника

1. Минералокортикоиды (обмен воды и электролитов);
2. Глюкокортикоиды (обмен белков и углеводов);
3. Андрокортикоиды (эффекты половых гормонов).

В обычных биохимических лабораториях практически не осуществляется определение компонентов гипоталамической регуляции функции надпочечников и тропных гормонов гипофиза.

Уровень кортиколиберина гипоталамуса исследуют методами биологического тестирования. Проопиомеланокортин представляет собой пептид, включающий 254 аминокислоты. При его гидролизе в клетках переднего и промежуточного гипофиза образуется ряд гормонов: α-, β-, γ-меланоцитстимулирующие гормоны, адренокортикотропный гормон, β-, γ-липотропины, эндорфины, мет-энкефалин.

Общие кортикостероиды

Методы определения

Для установления содержания общих кортикостероидов в плазме крови используют:

1. колориметрические методы, в основе которых лежат реакции - с фенилгидразином (наиболее специфичная), с 2,4‑дифенил­гидразином в кислом растворе, воостановление солями тетразолия, с гидразином изоникотиновой кислоты;
2. флюориметрические способы, которые базируются на свойстве стериодов флюоресцировать в растворах крепкой серной кислоты и этанола, причем 95 % всей флюоресценции анализируемой плазмы приходится на долю кортизола и кортикостерона.

Вызвав биологический эффект, андрокортикоиды окисляются в печени и почках по боковой цепи у 17 атома углерода с образованием 17‑кетостероидов (17-КС): андростерона, эпиандростерона, 11-кето и 11‑β‑гидроксиандростерона и др.

В клинике изучается экскреция с мочой общих нейтральных 17-кетостероидов.

Следует иметь в виду, что источником образования 17‑КС является не только группа андрогенов, синтезируемых в коре надпочечников, но и половые гормоны. У мужчин, например, не менее 1/3 17‑КС, выделяемых с мочой, поступает за счет продукции половых желез и 2/3 – за счет биосинтеза в коре надпочечников. У женщин они в основном секретируются корой надпочечников. Определение 17-КС используют для оценки общей функциональной активности коры надпочечников. Точное представление о глюкокортикоидной или андрогенной функции с помощью этого теста получить нельзя и, поэтому, дополнительно определяют 17-ОКС, 11-ОКС или ряд половых гормонов. Наиболее распространен унифицированный метод по цветной реакции Циммермана.

Принцип

Колориметрическое определение основано на взаимодействии 17-КС с метадинитробензолом в щелочной среде, что приводит к образованию комплексов фиолетовой или красно-фиолетовой окраски с максимумом поглощения света при длине волны 520 нм. Существует множество модификаций реакции Циммермана.

Нормальные величины

Коэффициент пересчета: мкмоль/сутки × 0,288 = мг/сутки.

Показатели варьируют в зависимости от метода.

Клинико‑диагностическое значение

Необходимо помнить, что определение 17-КС у больных почечной недостаточностью имеет сомнительную диагностическую ценность.

Повышается выведение 17-КС при беременности, приеме АКТГ и анаболических стероидов, производных фенотиазина, мепробамата, пенициллина, крови наблюдается при синдроме Иценко-Кушинга, адрено-генитальном синдроме, андрогено-продуцирующей опухоли коры надпочечников, вирилизирующей опухоли коры надпочечников, опухоли яичек.

Снижение концентрации 17-КС в моче вызывает прием производных бензодиазепина и резерпина, может свидетельствовать о первичной недостаточности коры надпочечников (болезнь Аддисона), гипофункции гипофиза, гипотиреозе, повреждении паренхимы печени, кахексии.

Глюкокортикоиды

Строение

Глюкокортикоиды являются производными холестерола и имеют стероидную природу. Основным гормоном у человека является кортизол.

Синтез

Схема синтеза стероидных гормонов

Осуществляется в сетчатой и пучковой зонах коры надпочечников. Образованный из холестерола прогестерон подвергается окислению 17-гидроксилазой по 17 атому углерода. После этого в действие вступают еще два ключевых фермента: 11-гидроксилаза и 21-гидроксилаза. В конечном итоге образуется кортизол.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют: АКТГ, обеспечивающий нарастание концентрации кортизола в утренние часы, к концу дня содержание кортизола снова снижается. Кроме этого, имеется нервная стимуляция секреции гормонов.

Уменьшают: кортизол по механизму обратной отрицательной связи.

Механизм действия

Цитозольный.

Мишени и эффекты

Мишенью является мышечная, лимфоидная, эпителиальная (слизистые оболочки и кожа), жировая и костная ткани, печень.

Белковый обмен

• значительное повышение катаболизма белков в мишеневых тканях. Однако в печени в целом стимулирует анаболизм белков;
• стимуляция реакций трансаминирования через синтез аминотрансфераз , обеспечивающих удаление аминогрупп от аминокислот и получение углеродного скелета кетокислот.

Углеводный обмен

В целом вызывают повышение концентрации глюкозы крови :

• усиление мощности глюконеогенеза из кетокислот за счет увеличения синтеза фосфоенолпируват-карбоксикиназы;
• увеличение синтеза гликогена в печени за счет активации фосфатаз и дефосфорилирования гликогенсинтазы;
• снижение проницаемости мембран для глюкозы в инсулинзависимых тканях.

Липидный обмен

• стимуляция липолиза в жировой ткани благодаря увеличению синтеза ТАГ-липазы , что усиливает эффект, СТГ, глюкагона, катехоламинов, то есть кортизол оказывает пермиссивное действие (англ. permission - позволение).

Водно-электролитный обмен

• слабый минералокортикоидный эффект на канальцы почек вызывает реабсорбцию натрия и потерю калия ;
• потеря воды в результате подавления секреции вазопрессина и излишняя задержка натрия из-за увеличения активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы.

Противовоспалительное и иммунодепрессивное действие

• увеличение перемещения лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов и базофилов в лимфоидную ткань;
• повышение уровня лейкоцитов в крови за счет их выброса из костного мозга и тканей;
• подавление функций лейкоцитов и тканевых макрофагов через снижение синтеза эйкозаноидов посредством нарушения транскрипции ферментов фосфолипазы А 2 и циклооксигеназы.

Другие эффекты

Повышает чувствительность бронхов и сосудов к катехоламинам, что обеспечивает нормальное функционирование сердечно-сосудистой и бронхолегочной систем.

Методы исследования

Основной гормон этой группы - кортизол (гидрокортизон) часто определяется самостоятельно или параллельно с АКТГ лигандными методами: радиоиммунными, иммуноферментными, конкурентного белкового связывания (с транскортином) с использованием стандартных наборов реактивов.

Нормальные величины

Влияющие факторы

Патология

Гипофункция

Первичная недостаточность - болезнь Аддисона проявляется:

• гипогликемия;
• повышенная чувствительность к инсулину;
• анорексия и снижение веса;
• слабость;
• гипотензия;
• гипонатриемия и гиперкалиемия;
• усиление пигментации кожи и слизистых (компенсаторное увеличение количества, обладающего небольшим меланотропным действием).

Вторичная недостаточность возникает при дефиците АКТГ или снижении его эффекта на надпочечники - возникают все симптомы гипокортицизма, кроме пигментации.

Гиперфункция

Первичная - болезнь Кушинга проявляется:

• снижение толерантности к глюкозе - аномальная гипергликемия после сахарной нагрузки или после еды;
• гипергликемия из-за активации глюконеогенеза;
• ожирение лица и туловища (связано с повышенным влиянием инсулина при гипергликемии на жировую ткань) - буйволиный горбик, фартучный (лягушачий) живот, лунообразное лицо, глюкозурия;
• повышение катаболизма белков и повышение азота крови;
• остеопороз и усиление потерь кальция и фосфатов из костной ткани;
• снижение роста и деления клеток - лейкопения, иммунодефициты, истончение кожи, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки;
• нарушение синтеза коллагена и гликозаминогликанов;
• гипертония благодаря активации ренин-ангиотензиновой системы.

Вторичная - синдром Иценко-Кушинга (избыток) проявляется схоже с первичной формой.

17-Оксикортикостероиды

В клинической лабораторной диагностике определяют группу 17‑оксикортикостероидов (17-ОКС) в моче и плазме крови. До 80% 17-ОКС в крови составляет кортизол. Кроме него, к 17-ОКС относят 17‑окси­кортикостерон, 17-окси-11-дегидрокортикостерон (кортизон), 17‑окси-11‑дезоксикортикостерон (соединение S Рейхштейна).

При определении 17-ОКС наиболее распространены колориметрические мeтоды, базирующиеся на реакции, 17-ОКС с фенилгидразином, которая приводит к образованию окрашенных соединений – гидразонов-хромогенов (метод Porter and Silver). Группа этих стероидов составляет основную часть метаболитов коры надпочечников (80-90%), экскретируемых с мочой, и включает также тетрагидропроизводные кортикостероидов. Эти соединения находятся в моче как в свободной, так и в связанной форме (коньюгаты с глюкуроновой, серной, фосфорной кислотами, липидами). Для освобождения кортикостероидов из связанных форм используют ферментативный или кислотный гидролиз. Наиболее специфичным считается ферментативный гидролиз β-гюкуронидазой.

Нормальные величины

Клинико‑диагностическое значение

Диагностически значимо возрастает содержание 17-ОКС в плазме и экскреция гормонов с мочой при болезни Иценко-Кушинга, аденоме и раке надпочечников, после хирургического вмешательства, при синдроме эктопической продукции АКТГ, тиреотоксикозе, ожирении, стрессе, тяжелой гипертензии, акромегалии. Снижение выявлено при болезни Аддисона (иногда полностью отсутствуют), гипопитуитаризме, гипотиреозе, андрогенитальном синдроме (врожденной гиперплазии надпочечников).

11-Оксикортикостероиды

Для более полной характеристике работы коры надпочечников, особенно при лечении стероидными препаратами параллельно с исследованием 17-ОКС в плазме крови определяют 11-ОКС (гидрокортизон и кортикостерон). Наиболее известно флюорометрическое определение, основанное на способности неконьюгированных 11-ОКС вступать в реакцию с концентрированной или умеренно разбавленной серной кислотой с образованием флюоресцирующих продуктов.

Надпочечники расположены у верхнего полюса почек, охватывая их в виде шапочки. У человека масса надпочечников составляет 5-7 г. В надпочечниках выделяют корковое и мозговое вещество. Корковое вещество включает клубочковую, пучковую и сетчатую зоны. В клубочковой зоне происходит синтез минералокортикоидов; в пучковой зоне — глюкокоргикоидов; в сетчатой зоне — небольшого количества половых гормонов.

Вырабатываемые корой надпочечников, относятся к стероидам. Источником синтеза этих гормонов является холестерин и аскорбиновая кислота.

Таблица. Гормоны надпочечников

Минералокортикоиды

Минералокортикоиды регулируют минеральный обмен, и в первую очередь уровни натрия и калия в плазме крови. Основным представителем минералокортикоидов является альдостерон. В течение суток его образуется около 200 мкг. Запаса этого гормона в организме не образуется. Альдостерон усиливает в дистальных канальцах почек реабсорбцию ионов Na + , одновременно при этом увеличивается выведение с мочой ионов К + Под влиянием альдостерона резко возрастает почечная реабсорбция воды, которая всасывается пассивно по осмотическому градиенту, создаваемому ионами Na + . Это приводит к увеличению объема циркулирующей крови, повышению АД. Вследствие усиленного обратного всасывания воды уменьшается диурез. При повышенной секреции альдостерона увеличивается склонность к отекам, что обусловлено задержкой в организме натрия и воды, повышением гидростатического давления крови в капиллярах и в связи с этим усиленным поступлением жидкости из просвета сосудов в ткани. За счет отечности тканей альдостерон способствует развитию воспалительной реакции. Под влиянием альдостерона увеличивается реабсорбция ионов Н + в канальцевом аппарате почек за счет активации Н + -К + - АТФазы, что приводит к сдвигу кислотно-щелочного равновесия в сторону ацидоза.

Снижение секреции альдостерона вызывает усиленное выведение натрия и воды с мочой, что приводит к дегидратации (обезвоживанию) тканей, снижению объема циркулирующей крови и уровня . Концентрация калия в крови при этом, наоборот, увеличивается, что является причиной нарушения электрической активности сердца и развития сердечных аритмий, вплоть до остановки в фазу диастолы.

Основным фактором, регулирующим секрецию альдостерона, является функционирование ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. При снижении уровня АД наблюдается возбуждение симпатической части нервной системы, что приводит к сужению почечных сосудов. Уменьшение почечного кровотока способствует усиленной выработке ренина в юкстагломерулярном аппарате почек. Ренин является ферментом, который действует на плазменный а 2 -глобулин ангиотензиноген, превращая его в ангиотензин-I. Образовавшийся ангиотензин-I под влиянием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) превращается в ангиотензин-II, который увеличивает секрецию альдостерона. Выработка альдостерона может усиливаться по механизму обратной связи при изменении солевого состава плазмы крови, в частности при низкой концентрации натрия или при высоком содержании калия.

Глюкокортикоиды

Глюкокортикоиды влияют на обмен веществ; к ним относятся гидрокортизон, кортизол и кортикостерон (последний является и минералокортикоидом). Свое название глюкокортикоиды получили из-за способности повышать уровень сахара в крови вследствие стимуляции образования глюкозы в печени.

Рис. Циркадианный ритм секреции кортикотропина (1) и кортизола (2)

Глюкокортикоиды возбуждают , приводят к бессоннице, эйфории, общему возбуждению, ослабляют воспалительные и аллергические реакции.

Глюкокортикоиды влияют на белковый обмен, вызывая процессы распада белка. Это приводит к снижению мышечной массы, остеопорозу; уменьшается скорость заживления ран. Распад белка приводит к уменьшению содержания белковых компонентов в защитном мукоидном слое, покрывающем слизистую оболочку ЖКТ. Последнее способствует увеличению агрессивного действия соляной кислоты и пепсина, что может привести к образованию язвы.

Глюкокортикоиды усиливают жировой обмен, вызывая мобилизацию жира из жировых депо и увеличивая концентрацию жирных кислот в плазме крови. Это приводит к отложению жира в области лица, груди и на боковых поверхностях туловища.

По характеру своего влияния на углеводный обмен глюкокортикоиды являются антагонистами инсулина, т.е. повышают концентрацию глюкозы в крови и приводят к гипергликемии. При длительном приеме гормонов с целью лечения или повышенной их выработке в организме может развиться стероидный сахарный диабет.

Метаболические:

• белковый обмен: стимулируют катаболизм белка в мышечной, лимфоидной и эпителиальной тканях. Количество аминокислот в крови повышается, они поступают в печень, где происходит синтез новых белков;
• жировой обмен: обеспечивают липогенез; при гиперпродукции стимулируют липолиз, количество жирных кислот в крови повышается, происходит перераспределение жира в организме; активируют кетогенез и угнетают липогенез в печени; стимулируют аппетит и потребление жира; жирные кислоты становятся основным источником энергии;
• углеводный обмен: стимулируют глюконеогенез, уровень глюкозы крови повышается, а се утилизация тормозится; подавляют транспорт глюкозы в мышечной и жировой ткани, обладают контринсулярным действием

Функциональные:

• участвуют в процессах стресса и адаптации;
• повышают возбудимость ЦНС, сердечно-сосудистой системы и мышц;
• оказывают иммунодепрессивное и противоаллергическое действие; снижают продукцию антител;
• имеют выраженный противовоспалительный эффект; подавляют все фазы воспаления; стабилизируют мембраны лизосом, подавляют выход протеолитических ферментов, снижают проницаемость капилляров и выход лейкоцитов, оказывают антигистаминный эффект;
• оказывают жаропонижающий эффект;
• уменьшают содержание лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов и базофилов крови из-за их перехода в ткани; увеличивают число нейтрофилов из-за выхода из костного мозга. Увеличивают число эритроцитов путем стимуляции эритропоэза;
• повышают синтез кагехоламинов; сенсибилизируют сосудистую стенку к вазоконстрикторному действию катехоламинов; за счет поддержания чувствительности сосудов к вазоактивным веществам участвуют в поддержании нормального артериального давления

При боли, травме, кровопотере, переохлаждении, перегревании, некоторых отравлениях, инфекционных заболеваниях, тяжелых психических переживаниях секреция глюкокортикоидов усиливается. При данных состояниях рефлекторно повышается секреция адреналина мозговым слоем надпочечников. Поступающий в кровь адреналин воздействует на , вызывая выработку рилизинг-факторов, которые, в свою очередь, действуют на аденогипофиз, способствуя увеличению секреции АКТГ. Этот гормон является фактором, стимулирующим выработку в надпочечниках глюкокортикоидов. При удалении гипофиза наступает атрофия пучковой зоны коры надпочечников и секреция глюкокортикоидов резко снижается.

Состояние, возникающее при действии ряда неблагоприятных факторов и ведущее к усилению секреции АКТГ, а следовательно, и глюкокортикоидов, канадский физиолог Ганс Селье обозначил термином «стресс». Он обратил внимание, что действие различных факторов на организм вызывает наряду со специфическими реакциями и неспецифические, которые получили название общего адаптационного синдрома (ОАС). Адаптационным он назван потому, что обеспечивает приспособляемость организма к раздражителям в данной необычной ситуации.

Гипергликемический эффект — один из компонентов защитного действия глюкокортикоидов при стрессе, так как в виде глюкозы в организме создается запас энергетического субстрата, расщепление которого помогает преодолевать действие экстремальных факторов.

Отсутствие глюкокортикоидов не приводит к немедленной гибели организма. Однако при недостаточной секреции этих гормонов понижается сопротивляемость организма различным вредным воздействиям, поэтому инфекции и другие патогенные факторы переносятся тяжело и нередко вызывают летальный исход.

Андрогены

Половые гормоны коры надпочечников - андрогены, эстрогены — играют важную роль в развитии половых органов в детском возрасте, когда внутрисекреторная функция половых желез еще слабо выражена.

При избыточном образовании половых гормонов в сетчатой зоне развивается андреногенитальный синдром двух типов — гетеросексуальный и изосексуальный. Гетеросексуальный синдром развивается при выработке гормонов противоположного пола и сопровождается появлением вторичных половых признаков, присущих другому полу. Изосексуальный синдром наступает при избыточной выработке гормонов одноименного пола и проявляется ускорением процессов полового созревания.

Адреналин и норадреналин

В мозговом слое надпочечников содержатся хромаффинные клетки, в которых синтезируются адреналин и норадреналин. Примерно 80% гормональной секреции приходится на адреналин и 20% — на норадреналин. Адреналин и норадреналин объединяются под названием катехоламины.

Адреналин представляет собой производное аминокислоты тирозина. Норадреналин — это медиатор, выделяющийся окончаниями симпатических волокон, по химической структуре это деметилированный адреналин.

Действие адреналина и норадреналина не совсем однозначно. Болевые импульсы, понижение содержания сахара в крови вызывают выделение адреналина, а физическая работа, потеря крови приводят к усилению секреции норадреналина. Адреналин более интенсивно тормозит гладкую мускулатуру, чем норадреналин. Норадреналин вызывает сильное сужение сосудов и тем самым повышает АД, уменьшает количество крови, выбрасываемой сердцем. Адреналин вызывает увеличение частоты и амплитуды сокращений сердца, увеличение количества крови, выбрасываемой сердцем.

Адреналин является мощным активатором расщепления гликогена в печени и мышцах. Этим объясняется тот факт, что при увеличении секреции адреналина количество сахара в крови и в моче возрастает, из печени и мышц исчезает гликоген. На ЦНС этот гормон действует возбуждающе.

Адреналин расслабляет гладкую мускулатуру ЖКТ, мочевого пузыря, бронхиол, сфинктеров органов пищеварительной системы, селезенки, мочеточников. Мышца, расширяющая зрачок, под влиянием адреналина сокращается. Адреналин увеличивает частоту и глубину дыхания, потребление организмом кислорода, повышает температуру тела.

Таблица. Функциональные эффекты адреналина и норадреналина

Таблица. Метаболические функции и эффекты адреналина

Гипер- и гипофункция надпочечников

Мозговой слой надпочечников редко вовлекается в патологический процесс. Явлений гипофункции не отмечается даже при полном разрушении мозгового слоя, так как его отсутствие компенсируется усиленным выделением гормонов хромаффинными клетками других органов (аортой, каротидным синусом, симпатическими ганглиями).

Гиперфункция мозгового слоя проявляется в резком повышении АД, частоты пульса, концентрации сахара в крови, появлении головных болей.

Гипофункция коры надпочечников вызывает различные патологические изменения в организме, а удаление коры — очень быструю смерть. Вскоре после операции животное отказывается от пищи, возникают рвота, поносы, развивается слабость мышц, снижается температура тела, прекращается мочеотделение.

Недостаточная продукция гормонов коры надпочечников приводит к развитию у человека бронзовой болезни, или болезни Аддисона, впервые описанной в 1855 г. Ранним ее признаком являются бронзовая окраска кожи, особенно на руках, шее, лице; ослабление сердечной мышцы; астения (повышенная утомляемость при мышечной и умственной работе). Больной становится чувствительным к холоду и болевым раздражениям, более восприимчив к инфекциям; он худеет и постепенно доходит до полного истощения.

Эндокринная функция надпочечников

Надпочечники являются парными эндокринными железами, расположенными у верхних полюсов почек и состоящими из двух разных по эмбриональному происхождению тканей: коркового (производное мезодермы) и мозгового (производное эктодермы) вещества.

Каждый надпочечник имеет массу в среднем 4-5 г. В железистых эпителиальных клетках коры надпочечников образуется более 50 различных стероидных соединений (стероидов). В мозговом веществе, называемом также хромаффинной тканью, синтезируются катехоламины: адреналин и норадреналин. Надпочечники обильно кровоснабжаются и иннервируются преганглионарными волокнами нейронов солнечного и надпочечникового сплетений СНС. В них имеется воротная система сосудов. Первая сеть капилляров располагается в коре надпочечников, а вторая — в мозговом веществе.

Надпочечники являются жизненно важными эндокринными органами во все возрастные периоды. У 4-месячного плода надпочечники по размерам превышают почки, а у новорожденного их масса составляет 1/3 массы почек. У взрослых это соотношение равно 1 к 30.

Кора надпочечников занимает но объему 80% всей железы и состоит из трех клеточных зон. В наружной клубочковой зоне образуются минералокортикоиды ; в средней (самой большой) пучковой зоне синтезируются глюкокортикоиды ; во внутренней сетчатой зоне - половые гормоны (мужские и женские) независимо от пола человека. Кора надпочечников является единственным источником жизненно важных минерало- и глюкокортикоидных гормонов. Это связано с функцией альдостерона предотвращать потерю натрия с мочой (задержка в организме натрия) и поддерживать нормальную осмолярность внутренней среды; ключевая роль кортизола — формирование адаптации организма к действию стрессорных факторов. Гибель организма после удаления или полной атрофии надпочечников связана с нехваткой минералокортикоидов, ее можно предотвратить только путем их заместительного введения.

Минералокортикоиды (альдостерон, 11-дезоксикортикостерон)

У человека важнейшим и наиболее активным минералокортикоидом является альдостерон.

Альдостерон - гормон стероидной природы, синтезируется из холестерола. Суточная секреция гормона составляет в среднем 150-250 мкг, а содержание в крови — 50-150 нг/л. Альдостерон транспортируется как в свободной (50%), так и связанной (50%) с белками формах. Период его полураспада составляет около 15 мин. Метаболизируется печенью и частично выводится с мочой. За одно прохождение крови через печень инактивируется 75% альдостерона, присутствующего в крови.

Альдостерон взаимодействует со специфическими внутриклеточными цитоплазматическими рецепторами. Образующиеся гормон-рецепторные комплексы проникают в ядро клетки и, связываясь с ДНК, регулируют транскрипцию определенных генов, контролирующих синтез белков-переносчиков ионов. Вследствие стимулирования образования специфических информационных РНК возрастает синтез белков (Na+ К+ — АТФ-азы, сочетанного трансмембранного переносчика ионов Na+, К+ и СI-), участвующих в транспорте ионов через клеточные мембраны.

Физиологическое значение альдостерона в организме заключается в регуляции водно-солевого гомеостаза (изоосмии) и реакции среды (рН).

Гормон усиливает реабсорбцию Na+ и секрецию в просвет дистальных канальцев ионов К+ и Н+. Такое же действие альдостерон оказывает на железистые клетки слюнных желез, кишечника, потовых желез. Таким образом, под его влиянием в организме происходит задержка натрия (одновременно с ним хлоридов и воды) для поддержания осмолярности внутренней среды. Следствием задержки натрия является увеличение объема циркулирующей крови и артериального давления. В результате усиления альдостероном выведения протонов Н+ и аммония кислотно-основное состояние крови сдвигается в щелочную сторону.

Минералокортикоиды повышают тонус и работоспособность мышц. Они усиливают реакции иммунной системы и оказывают противовоспалительное действие.

Регуляция синтеза и секреции альдостерона осуществляется несколькими механизмами, главным из которых является стимулирующее действие повышенного уровня ангиотензина II (рис. 1).

Этот механизм реализуется в ренин-ангиотензин-альдостероновой системе (РААС). Его пусковым звеном является образование в юкстагломерулярных клетках почки и выделение в кровь фермента протеиназы — ренина. Синтез и секреция ренина увеличиваются при снижении кровотока через ночки, повышении тонуса СНС и стимуляции катехоламинами β-адренорецепторов, снижении содержания натрия и повышении уровня калия в крови. Ренин катализирует отщепление от ангиотензиногена (а 2 -глобулин крови, синтезируемый печенью) пептида, состоящего из 10 аминокислотных остатков — ангиотензина I, который превращается в сосудах легких под влиянием ангиотензин превращающего фермента в ангиотензин II (AT II, пептид из 8 аминокислотных остатков). AT II стимулирует в надпочечниках синтез и выделение альдостерона, является мощным сосудосуживающим фактором.

Рис. 1. Регуляция образования гормонов коры надпочечников

Повышает продукцию альдостерона высокий уровень АКТГ гипофиза.

Снижают секрецию альдостерона восстановление кровотока через почку, повышение уровня натрия и снижение калия в плазме крови, снижение тонуса СПС, гиперволемия (увеличение объема циркулирующей крови), действие натрийуретического пептида.

Избыточная секреция альдостерона может приводить к задержке натрия, хлора и воды и потере калия и водорода; развитию алкалоза с гипергидратацией и появлением отеков; гиперволемии и повышению артериального давления крови. При недостаточной секреции альдостерона развивается потеря натрия, хлора и воды, задержка калия и метаболический ацидоз, дегидратация, падение артериального давления и шок, при отсутствии заместительной гормональной терапии может наступить гибель организма.

Глюкокортикоиды

Гормоны синтезируются клетками пучковой зоны коры надпочечников, представлены у человека на 80% кортизолом и на 20% другими стероидными гормонами — кортикостероном, кортизоном, 11-дезоксикортизолом и 11-дезоксикортикостероном.

Кортизол является производным холестерола. Его суточная секреция у взрослого человека составляет 15-30 мг, содержание в крови — 120-150 мкг/л. Для образования и секреции кортизола, как и для регулирующих его образование гормонов АКТГ и кортиколиберина, характерна выраженная суточная периодичность. Их максимальное содержание в крови наблюдается рано утром, минимальное — вечером (рис. 8.4). Кортизол транспортируется в крови в связанной на 95% с транскортином и альбумином форме и свободном (5%) виде. Период его полураспада составляет около 1-2 ч. Метаболизируется гормон печенью и частично выводится с мочой.

Кортизол связывается со специфическими внутриклеточными цитоплазматическими рецепторами, среди которых насчитывается как минимум три подтипа. Образующиеся гормонрецепторные комплексы проникают в ядро клетки и, связываясь с ДНК, регулируют транскрипцию ряда генов и образование специфических информационных РНК, влияющих на синтез очень многих белков и ферментов.

Ряд его эффектов является следствием негеномного действия, в том числе стимуляции мембранных рецепторов.

Основное физиологическое значение кортизолав организме заключается в регуляции промежуточного обмена и формировании адаптивных реакций организма к стрессорным воздействиям. Выделяют метаболические и неметаболические эффекты глюкокортикоидов.

Основные метаболические эффекты:

• влияние на обмен углеводов. Кортизол является контринсулярным гормоном, так как способен вызывать длительную гипергликемию. Отсюда происходит название глюкокортикоиды. В основе механизма развития гипергликемии — стимуляция глюконеогенеза за счет усиления активности и повышения синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза и уменьшение потребления глюкозы инсулинзависимыми клетками скелетных мышц и жировой ткани. Этот механизм имеет большое значение для сохранения нормального уровня глюкозы в плазме крови и питания нейронов ЦНС при голодании и для повышения уровня глюкозы при стрессе. Кортизол усиливает синтез гликогена в печени;
• влияние на обмен белков. Кортизол усиливает катаболизм белков и нуклеиновых кислот в скелетных мышцах, костях, коже, лимфоидных органах. С другой стороны, он усиливает синтез белков в печени, оказывая анаболический эффект;
• влияние на обмен жиров. Глюкокортикоиды ускоряют липолиз в жировых депо нижней половины тела и повышают содержание свободных жирных кислот в крови. Их действие сопровождается повышением секреции инсулина из-за гипергликемии и усиленным отложением жира в верхней половине тела и на лице, клетки жировых депо которых имеют большую чувствительность к инсулину, чем к кортизолу. Подобный тип ожирения наблюдается при гиперфункции коры надпочечников — синдроме Кушинга.

Основные неметаболические функции:

• повышение устойчивости организма к экстремальным воздействиям — адаптивная роль глюкокоргикоидов. При глюкокортикоидной недостаточности снижаются адаптационные возможности организма, а при отсутствии этих гормонов сильный стресс может вызвать падение артериального давления крови, состояние шока и гибель организма;
• повышение чувствительности сердца и сосудов к действию катехоламинов, которое реализуется через увеличение содержания адренорецепторов и увеличение их плотности в клеточных мембранах гладких миоцитов и кардиомиоцитов. Стимуляция большего числа адренорецепторов катехоламинами сопровождается сужением сосудов, увеличением силы сердечных сокращений и увеличением артериального давления крови;
• повышение кровотока в клубочках почек и увеличение фильтрации, снижение реабсорбции воды (в физиологических дозах кортизол является функциональным антагонистом АДГ). При недостатке кортизола могут развиться отеки из-за усиления действия АДГ и задержки воды в организме;
• в больших дозах глюкокортикоиды оказывают минералокортикоидные эффекты, т.е. задерживают натрий, хлор и воду и способствуют выведению калия и водорода из организма;
• стимулирующее действие на работоспособность скелетной мускулатуры. При недостатке гормонов развивается мышечная слабость из-за неспособности сосудистой системы адекватно реагировать на повышение мышечной активности. При избытке гормонов может развиться атрофия мышц из-за катаболического действия гормонов на мышечные белки, потеря кальция и деминерализация костей;
• возбуждающее действие на ЦНС и увеличение склонности к судорогам;
• повышение чувствительности органов чувств к действию специфических раздражителей;
• подавляют клеточный и гуморальный иммунитет (ингибирование образования ИЛ-1, 2, 6; продукции Т- и В-лимфоцитов), предупреждают отторжение пересаженных органов, вызывают инволюцию тимуса и лимфатических узлов, оказывают прямое цитолитическое действие на лимфоциты и эозинофилы, оказывают антиаллергическое действие;
• оказывают жаропонижающее и противовоспалительное действие за счет угнетения фагоцитоза, синтеза фосфолипазы А 2 , арахидоновой кислоты, гистамина и серотонина, снижения проницаемости капилляров и стабилизации клеточных мембран (антиоксидантная активность гормонов), стимуляции прилипания лимфоцитов к эндотелию сосудов и накопления в лимфоузлах;
• вызывают в больших дозах изъязвление слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки;
• повышают чувствительность остеокластов к действию паратгормона и способствуют развитию остеопороза;
• способствуют синтезу гормона роста, адреналина, ангиотензина II;
• контролируют синтез в хромаффинных клетках фермента фенилэтаноламин-N-метилтрансферазы, необходимого для образования адреналина из норадреналина.

Регуляция синтеза и секреции глюкокортикоидов осуществляется гормонами системы гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников. Базальная секреция гормонов этой системы имеет четкие суточные ритмы (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Суточные ритмы образования и секреции АКТГ и кортизола

Действие стрессорных факторов (тревога, беспокойство, боль, гипогликемия, лихорадка и др.) является мощным стимулом секреции КТРГ и АКТГ, повышающих секрецию глюкокортикоидов надпочечниками. По механизму отрицательной обратной связи кортизол подавляет секрецию кортиколиберина и АКТГ.

Избыточная секреция глюкокортикоидов (гиперкортицизм, или синдром Кушинга) или длительное экзогенное их введение проявляются нарастанием массы тела и перераспределением жировых депо в виде ожирения лица (лунообразное лицо) и верхней половины тела. Развивается задержка натрия, хлора и воды вследствие минералокортикоидного действия кортизола, что сопровождается гипертензией и головными болями, жаждой и полидипсией, а также гипокалиемией и алкалозом. Кортизол вызывает угнетение иммунной системы из-за инволюции тимуса, цитолиза лимфоцитов и эозинофилов, снижения функциональной активности других видов лейкоцитов. Усиливается резорбция костной ткани (остеопороз) и могут возникать переломы, атрофия кожи и стрии (багровые полосы на животе из-за истончения и растягивания кожи и легкого образования кровоподтеков). Развиваются миопатия — слабость мышц (вследствие катаболического действия) и кардиомиопатия (сердечная недостаточность). Могут образовываться язвы в слизистой желудка.

Недостаточная секреция кортизола проявляется общей и мышечной слабостью из-за нарушений углеводного и электролитного обмена; уменьшением массы тела за счет снижения аппетита, тошноты, рвоты и развития дегидратации организма. Снижение уровня кортизола сопровождается избыточным выделением АКТГ гипофизом и гиперпигментацией (бронзовый оттенок кожи при болезни Аддисона), а также артериальными гипотониями, гиперкалиемией, гипонатриемией, гипогликемией, гиповолюмией, эозинофилией и лимфоцитозом.

Первичная надпочечниковая недостаточность, обусловленная аутоиммунной (98% случаев) или туберкулезной (1-2%) деструкцией коры надпочечников, обозначается как болезнь Аддисона.

Половые гормоны надпочечников

Они образуются клетками сетчатой зоны коры. В кровь секретируются преимущественно мужские половые гормоны, представленные главным образом дегидроэпиандростендионом и его эфирами. Их андрогенная активность существенно ниже, чем у тестостерона. В меньшем количестве в надпочечниках образуются женские половые гормоны (прогестерон, 17а-прогестерон и др.).

Физиологическое значение половых гормонов надпочечников в организме. Особенно велико значение половых гормонов в детском возрасте, когда эндокринная функция половых желез выражена незначительно. Они стимулируют развитие половых признаков, участвуют в формировании полового поведения, оказывают анаболическое действие, повышая синтез белка в коже, мышечной и костной ткани.

Регуляция секреции половых гормонов надпочечников осуществляется АКТГ.

Избыточная секреция андрогенов надпочечниками вызывает ингибирование женских (дефеминизация) и усиление мужских (маскулинизация) половых признаков. Клинически у женщин это проявляется гирсутизмом и вирилизацией, аменореей, атрофией грудных желез и матки, огрублением голоса, увеличением мышечной массы и облысением.

Мозговое вещество надпочечников составляет 20% от его массы и содержит хромаффинные клетки, которые по своей сути являются постганглионарными нейронами симпатического отдела АНС. Эти клетки синтезируют нейрогормоны — адреналин (Адр 80-90%) и норадреналин (НА). Их называют гормонами срочного приспособления к экстремальным воздействиям.

Катехоламины (Адр и НА) являются производными аминокислоты тирозина, который превращается в них через ряд последовательных процессов (тирозин -> ДОФА (дезоксифенилаланин) -> допамин -> НА -> адреналин). КА транспортируются кровью в свободной форме, и период их полураспада составляет около 30 с. Часть их может находиться в связанной форме в гранулах тромбоцитов. КА метаболизируются ферментами моноаминоксидазами (МАО) и катехол-О-метилтрансфсразой (КОМТ) и частично выводятся мочой в неизмененном виде.

Они действуют на клетки-мишени через стимуляцию а- и β-адренорецепторов клеточных мембран (семейство 7-TMS- рецепторов) и систему внутриклеточных посредников (цАМФ, ИФЗ, ионов Са 2+). Основным источником поступления НА в кровоток являются не надпочечники, а постганглионарные нервные окончания СНС. Содержание НА в крови составляет в среднем около 0,3 мкг/л, а адреналина — 0,06 мкг/л.

Основные физиологические эффекты катехоламинов в организме. Эффекты КА реализуются через стимуляцию а- и β-АР. Многие клетки организма содержат эти рецепторы (нередко оба типа), поэтому КА оказывают очень широкий спектр влияний на различные функции организма. Характер этих влияний обусловлен типом стимулируемых АР и их избирательной чувствительностью к Адр или НА. Так, Адр обладает большим сродством с β-АР, с НА — с а-АР. Повышают чувствительность АР к КА глюкокортикоиды и тиреоидные гормоны. Выделяют функциональные и метаболические эффекты катехоламинов.

Функциональные эффекты катехоламинов сходны с эффектами высокого тонуса СНС и проявляются:

• увеличением частоты и силы сердечных сокращений (стимуляция β1-АР), повышением сократимости миокарда и артериального (прежде всего систолического и пульсового) давления крови;
• сужением (в результате сокращения гладких мышц сосудов с участием а1-АР) вен, артерий кожи и органов брюшной полости, расширением артерий (через β 2 -АР, вызывающих расслабление гладких мышц) скелетных мышц;
• повышением теплообразования в бурой жировой ткани (через β3-АР), мышцах (через β2-АР) и других тканях. Угнетением перистальтики желудка и кишечника (а2- и β-АР) и повышением тонуса их сфинктеров (а1-АР);
• расслаблением гладких миоцитов и расширением (β 2 -АР) бронхов и улучшением вентиляции легких;
• стимуляцией секреции ренина клетками (β1-АР) юкстагломерулярного аппарата почек;
• расслаблением гладких миоцитов (β2,-АР) мочевого пузыря, повышением тонуса гладких миоцитов (а1-АР) сфинктера и уменьшением выделения мочи;
• повышением возбудимости нервной системы и эффективности приспособительных реакций к неблагоприятным воздействиям.

Метаболические функции катехоламинов:

• стимуляция потребления тканями (β 1-3 -АР) кислорода и окисления веществ (общее катаболическое действие);
• усиление гликогенолиза и угнетение синтеза гликогена в печени (β2-АР) и в мышцах (β 2 -АР);
• стимуляция глюконеогенеза (образования глюкозы из других органических веществ) в гепатоцитах (β2-АР), выхода глюкозы в кровь и развития гипергликемии;
• активация липолиза в жировой ткани (β1-АР и β 3 -АР) и выход свободных жирных кислот в кровь.

Регуляция секреции катехоламинов осуществляется рефлекторно симпатическим отделом АНС. Секреция увеличивается и при мышечной работе, охлаждении, гипогликемии и т.д.

Проявления избыточной секреции катехоламинов: артериальная гипертензия, тахикардия, повышение основного обмена и температуры тела, снижение переносимости человеком высокой температуры, повышенная возбудимость и др. Недостаточная секреция Адр и НА проявляется противоположными изменениями и, прежде всего, понижением артериального давления крови (гипотензией), снижением силы и частоты сердечных сокращений.

Гипофизарно-надпочечниковая система играет важную роль в общей адаптативной реакции организма, в том числе в обеспечении устойчивости к стрессам, поддержании ионного гомеостаза и регуляции иммунной системы.

Существенные возрастные изменения происходят в надпочечниках. Масса этих желёз начинает снижаться с 50 лет. Наиболее заметные изменения отмечают в коре надпочечников, толщина которой уменьшается в 40-50 лет, тогда как в мозговом веществе возрастные изменения менее выражены.

В то же время разные зоны коры надпочечников подвержены возрастным изменениям в неодинаковой степени. В меньшей мере дегенеративные изменения проявляются в пучковой зоне, продуцирующей ГК. Кортизол играет важную роль в процессах адаптации и реакциях стресса. Этот гормон имеет исключительно важное значение в период старения, которое иногда рассматривают как непрерывную адаптацию. По мере старения ткань пучковой зоны даже возрастает в объёме за счёт двух других зон - сетчатой, продуцирующей половые гормоны, и клубочковой, основной гормон которой - альдостерон - регулирует водный и электролитный обмен. Некоторое её ослабление происходит лишь после 60-70 лет, а в 80 лет концентрация ГК в крови составляет приблизительно треть от таковой в среднем возрасте. У лиц 90 лет и старше концентрация кортизола в крови уменьшается в 1,5-2 раза, но одновременно повышается чувствительность клеток и тканей к ГК. Причина данного эффекта неясна. Видимо, у долгожителей система регуляции функций надпочечников работает на протяжении всей жизни на более высоком уровне, чем у остальных людей. Поэтому функциональное состояние коры надпочечников - один из факторов, способствующих долголетию, и хороший маркёр биологического возраста человека. Существует прямая связь между массой надпочечников и продолжительностью жизни.

Функция сетчатой зоны, продуцирующей стероиды, обладающие андро-генной активностью - ДГЭА, ДГЭАс, андростендион (и его 11р-аналог), тестостерон, снижается довольно рано - в 40-60 лет. Особенно значительное снижение наблюдают у мужчин 50-59 лет, у женщин андрогенная и глюкокортикоидная функции надпочечников поддерживаются на высо

ком уровне до глубокой старости. В глубокой старости продукция андро-генов существенно снижается - в 3 раза у мужчин и в 2 раза у женщин по сравнению со зрелым возрастом. Лучшими маркёрами снижения анд-рогенной функции надпочечников считают ДГЭА и ДГЭАС, уменьшение концентрации которых в крови возникает рано (после 40 лет у мужчин), а в глубокой старости они практически не вырабатываются.

Секреция АКТГ с возрастом мало меняется, и базальное содержание гормона в крови сохраняется приблизительно на одном уровне. Вместе с тем эффективность гипоталамо-гипофизарного контроля над активностью коры надпочечников при старении снижается.

Строение и гормоны надпочечников

Надпочечники состоят из мозгового и коркового вещества.

Мозговое вещество вырабатывает адреналин и в меньшей степени норадреналин.

Корковое вещество вырабатывает три вида стероидных гормонов:

- глюкокортикоиды (кортизол)

- минералокортикоид (альдостерон);

- андрогены (в небольшом количестве).

Под контролем гипоталамо-гипофизарной системы находится в основном выработка глюкокортикоидов.

Основные функции и эффекты

Основная функция глюкокортикоидов - обеспечениеустойчивости к стрессу, включая травмы, инфекции, голодание и пр. С этим тесно связаны и другие две функции глюкокортикоидов:

-противовоспалительное действие (при травмах и инфекциях неконтролируемое воспаление может привести к патологическим последствиям);

-стимуляция глюконеогенеза, обеспечивающего организм глюкозой в условиях длительного голодания.

Отсюда следуют основные эффекты глюкокортикоидов:

Поддержание деятельности сердечно-сосудистой системы, в частности артериального давления в условиях стресса;

Подавление воспаления на многих его этапах;

Стимуляция глюконеогенеза в печени;

Стимуляция липолиза (для обеспечения глюконеогенеза из липидов и для использования липидов как энергетических субстратов, а следовательно, экономии глюкозы);

Стимуляция распада белков (для обеспечения глюконеогенеза из аминокислот).

Механизмы действия

Глюкокортикоиды действуют через внутриклеточные рецепторы, повышая экспрессию(наследственная информация от гена преобразуется в РНК или белок.)

Синтез, хранение, транспорт и элиминация

Глюкокортикоиды, как и остальные стероидные гормоны:

Синтезируются из холестерина;

В клетках не депонируются, а синтезируются и сразу высвобождаются под действием стимулирующего фактора - АКТГ;

Переносятся кровью в основном в соединении с белками;

Элиминируются путем печеночного метаболизма с последующей экскрецией с мочой.

Прямые влияния

Главные факторы, стимулирующие выработку глюкокортикоидов, - это:

-стресс;

-суточный ритм (секреция глюкокортикоидов повышена утром; тем самым организм подготавливается к стрессам, которые он может испытывать в течение дня);

-гипогликемия.

Все эти факторы влияют на выработку глюкокортикоидов, повышая секрецию кортиколиберина и, как следствие, АКТГ (адренокортикотропного гормона).

Отрицательные обратные связи

Эти связи действуют между двумя уровнями гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы:

Глюкокортикоиды действуют на гипофиз, подавляя выработку АКТГ;

Глюкокортикоиды действуют на гипоталамус, подавляя выработку кортиколиберина.

Под действием МСГ (меланоцитостимулирующего гормона)усиливается выработка меланина в меланоцитах, что приводит к повышению пигментации кожи.

Дефицит и избыток

· Дефицит глюкокортикоидов проявляется признаками сниженной переносимости стресса (общей слабостью, утомляемостью, артериальной гипотонией с угрозой резкого падения артериального давления при стрессорных воздействиях, тяжелым течением инфекций) и метаболических нарушений (похуданием, потерей аппетита и тошнотой, иногда гипогликемией). В случае, если дефицит глюкокортикоидов первичный (то есть обусловлен поражением надпочечников, а не гипофиза или гипоталамуса), к перечисленным признакам добавляется гиперпигментация: устраняются тормозящие влияния глюкокортикоидов на секрецию кортиколиберина и АКТГ (отрицательные обратные связи), повышается выработка АКТГ и вместе с ним - МСГ.

·Избыток глюкокортикоидов проявляется признаками повышенного распада белка, особенно мышечной и соединительной ткани (атрофией мышц, остеопорозом, багровыми полосами на коже из-за ее растяжения, склонностью к кровоподтекам), усиленного глюконеогенеза вплоть до постоянной гипергликемии, артериальной гипертонией.

Первая и вторая сигнальная системы, их возрастные особенности.

И.П. Павлов рассматривал поведение человека как высшую нервную деятельность, где общим для животных и человека являются анализ и синтез непосредственных сигналов окружающей среды, составляющих первую сигнальную систему действительности. По этому поводу Павлов писал: «Для животного действительность сигнализируется почти исключительно только раздражениями и следами их в больших полушариях, непосредственно приходящими в специальные клетки зрительных, слуховых и других рецепторов организма. Это то, что и мы имеем в себе как впечатления, ощущения и представления от окружающей внешней среды как общеприродной, так и от нашей социальной, исключая слово, слышимое и видимое. Это – первая сигнальная система действительности, общая у нас с животными».

В результате трудовой деятельности, общественных и семейных отношений у человека развилась новая форма передачи информации. Человек стал воспринимать словесную информацию через понимание значения слов, произносимых им самим или окружающими, видимых – написанных или напечатанных. Это привело к появлению второй сигнальной системы, свойственной исключительно человеку. Она значительно расширила и качественно изменила высшую нервную деятельность человека, так как внесла новый принцип в работу больших полушарий головного мозга (взаимосвязь коры с подкорковыми образованиями). По этому поводу Павлов писал: «Если наши ощущения и представления, относящиеся к окружающему миру, есть для нас первые сигналы действительности, конкретные сигналы, то речь, специально прежде всего кинестезические раздражения, идущие в кору от речевых органов, есть вторые сигналы, сигналы сигналов. Они представляют собой отвлечение от действительности и допускают обобщение, что и составляет... специально человеческое мышление, и науку – орудие высшей ориентировки человека в окружающем мире и в себе самом».

Вторая сигнальная система является результатом социальности человека как вида. Однако следует помнить, что вторая сигнальная система находится в зависимости от первой сигнальной системы. Дети, родившиеся глухими, издают такие же звуки, как и нормальные, но, не подкрепляя издаваемые сигналы через слуховые анализаторы и не имея возможности подражать голосу окружающих, они становятся немыми.

Известно, что без общения с людьми вторая сигнальная система (особенно речь) не развивается. Так, дети, унесенные дикими животными и жившие в зверином логове (синдром Маугли), не понимали человеческой речи, не умели говорить и утратили способность научиться разговаривать. Кроме того, известно, что молодые люди, попавшие в изоляцию на десятки лет, без общения с другими людьми забывают разговорную речь.

Физиологический механизм поведения человека является результатом сложного взаимодействия обеих сигнальных систем с подкорковыми образованиями больших полушарий. Павлов считал вторую сигнальную систему «высшим регулятором человеческого поведения», преобладающим над первой сигнальной системой. Но и последняя в известной степени контролирует деятельность второй сигнальной системы. Это позволяет человеку управлять своими безусловными рефлексами, сдерживать значительную часть инстинктивных проявлений организма и эмоций. Человек может сознательно подавлять оборонительные (даже в ответ на болевые раздражения), пищевые и половые рефлексы. В то же время подкорковые образования и ядра мозгового ствола, особенно ретикулярная формация, являются источниками (генераторами) импульсов, поддерживающих в норме мозговой тонус.

Типы высшей нервной деятельности (ВНД). Особенности педагогического подхода к детям и подросткам с различными типами ВНД.

Условно-рефлекторая деятельность зависит от индивидуальных свойств нервной системы. Индивидуальные свойства нервной системы обусловлены наследственными особенностями индивидуума и его жизненным опытом. Совокупность этих свойств называют типом высшей нервной деятельности.

И.П. Павлов на основе многолетнего изучения особенностей образования и протекания условных рефлексов у животных выделил четыре основных типа высшей нервной деятельности. В основу деления на типы он положил три основных показателя:

а) силу процессов возбуждения и торможения;

б) взаимную уравновешенность, т. е. соотношение силы процессов возбуждения и торможения;

в) подвижность процессов возбуждения и торможения, т. е. скорость, с которой возбуждение может сменяться торможением, и наоборот.

На основании проявления этих трех свойств Павлов выделил следующие типы нервной деятельности;

1) тип сильный, неуравновешенный, с преобладанием возбуждения над торможением («безудержный» тип);

2) тип сильный, уравновешенный, с большой подвижностью нервных процессов («живой», подвижный тип);

3) тип сильный, уравновешенный, с малой подвижностью нервных процессов («спокойный», малоподвижный, инертный тип);

4) тип слабый, характеризующийся быстрой истощаемостью нервных клеток, приводящей к потере работоспособности.

Павлов считал, что основные типы высшей нервной деятельности, обнаруженные у животных, совпадают с четырьмя темпераментами, установленными для людей греческим врачом Гиппократом (IV в. до н. э.). Слабый тип соответствует меланхолическому темпераменту; сильный неуравновешенный тип – холерическому темпераменту; сильный уравновешенный, подвижный тип – сангвиническому темпераменту; сильный уравновешенный, с малой подвижностью нервных процессов – флегматическому темпераменту. Однако следует иметь в виду, что нервные процессы по мере развития человеческого организма претерпевают изменения, поэтому в разные возрастные периоды у человека возможны смены типов нервной деятельности. Подобные кратковременные переходы возможны под действием сильных стрессирующих факторов.

В зависимости от взаимодействия, уравновешенности сигнальных систем Павлов наряду с четырьмя общими для человека и животных типами выделил специально человеческие типы высшей нервной деятельности.

1. Художественный тип. Он характеризуется преобладанием первой сигнальной системы над второй. К этому типу относятся люди, непосредственно воспринимающие действительность, широко пользующиеся чувственными образами.

2. Мыслительный тип. К этому типу относятся люди с преобладанием второй сигнальной системы, «мыслители» с выраженной способностью к абстрактному мышлению.

3. Большинство людей относятся к среднему типу с уравновешенной деятельностью двух сигнальных систем. Им свойственны как образные впечатления, так и умозрительные заключения.

Понятие об усталости, утомлении и переутомлении. Физиологические механизмы утомления и переутомления.

Работа неизбежно связана с утомлением. Утомление, характеризующееся снижением работоспособности, является нормальным, физиологическим следствием всякой деятельности. Хорошо знакомое каждому человеку ощущение усталости, по определению акад. А. А. Ухтомского, есть натуральный предупредитель о начинающемся утомлении.

Однако чувство усталости и утомление не всегда идут параллельно. Иногда человек чувствует усталость, хотя он только что приступил к работе и затратил очень мало энергии. В других случаях интересная разнообразная работа, выполняемая с увлечением, длительное время не вызывает ощущения усталости.

Утомление развивается не только в обычных, нормальных условиях трудовой деятельности. К утомлению ведут и такие факторы, как:

1) сознание бесцельности, бессмысленности выполняемой работы; 2) нежелание по какой-либо причине работать; 3) подавленное настроение и плохое самочувствие; 4) неблагоприятные условия среды и, в частности, плохо подготовленное рабочее место; 5) монотонность и однообразие работы.

В состоянии утомления снижается производительность труда и делается больше ошибок, чем обычно; утомленному человеку труднее сосредоточиться, найти нужное решение вопроса, ему приходится максимально напрягать внимание, волю. Чем дольше продолжается работа, тем больше возникает потребность в отдыхе, снятии утомления.

Физиологической, научной основой рационального режима труда и отдыха И. М. Сеченов считал работу без утомления, т. е. такую работу, при которой минимальное утомление снимается последующим отдыхом.

Состояние утомления, являясь сложным физиологическим процессом, определяется, как показали исследования советских ученых, временным расстройством деятельности нервных клеток коры головного мозга. Это расстройство в деятельности корковых клеток распространяется и на другие системы организма.

Чувство усталости предупреждает наш организм о возникших затруднениях в деятельности нервных клеток коры головного мозга. Подобные «сигнальные» чувства возникают и при таких состояниях, как чувство голода, жажды, боли и т. п. Утомление можно сравнительно легко устранить с помощью активного или пассивного отдыха.

А. А. Ухтомский указывает на следующие характерные последствия переутомления.

1. Неспособность удерживать достаточно бдительное внимание к работе, к ее обстановке. Отсюда увеличение ошибок и брака, с одной стороны, возрастающее количество несчастных случаев – с другой. Перед нами, следовательно, расстройство координации и внимания, прежде всего расстройство функции торможения.

2. Неспособность к созданию и усвоению новых полезных навыков при еще сохраняющейся способности автоматического повторения старых, наиболее укоренившихся. Старые и давно усвоенные работы выполняются даже нервнобольными людьми.

3. Расстройство старых автоматических навыков. То, что делалось до сих пор в порядке прочно усвоенных рефлексов – такие «мелочи», как надевание шапки перед выходом из дома, взятие с собой обыденных, нужных для работы предметов, – все требует теперь дополнительного контроля за собой.

При переутомлении снижается обычная творческая активность человека, гаснет инициатива, без видимого внешнего повода ухудшается настроение, появляются признаки скуки, тоски.

Борьба с переутомлением отвечает задачам как сохранения высокой работоспособности, так и профилактике болезней; при переутомлении защитные силы организма ослабевают, что способствует возникновению многих заболеваний.

Железы внутренних секреций, их роль.

Понятие о гормонах и гормональной регуляции. Химия гормнов, механизм действия на физиологические и метаболические процессы. Регуляция эндокринных функций. Центральная регуляция. Роль гипоталамуса в регуляции функций гипофиза. Нейросекреция. Понятие о гипоталамических нейрогормонах. Нейрогипофиз. Антидиуретический гормон и окситоцин. Регуляция секреции антидиуретического гормона, химия, гормоно-метаболизм, физиологическое действие. Физиологическая регуляция секреции окситоцина, действие окситоцина на молочные железы, половую систему. Нейропептиды мозга. Гипофизарно-адреналовая система. Физиологическая регуля ция секреции адренокортикотропного гормона. Гормоны коры надпочечников, химия, метаболизм, физиоло гические метаболические эффекты. Катехоламины и их роль в регуляции эндокринных функций. Нервная регуляция секреции тиреотропного гормона. Химия тиреотропного гормона, его физиологическое действие. Гормоны щитовидной железы, синтез, влияние на метаболические процессы. Гормон роста и действие его на обмен веществ в организме. Гормоны околощитовидных желез. Паратгормон и тириокальцитонин, их роль в регуляции обмена кальция и фосфора. Поджелудочная железа и ее гормоны. Глюкоген, его действие на печень и жировую ткань. Роль инсулина в регуляции обмена углеводов. Гормоны желудочно-кишечного тракта. Эпифиз, анатомия, представление о гормонах эпифиза, роль эпифиза в регуляции эндокринных функций. Половые железы. Функция андрогенов и эстрогенов. Регуляция половых функций. Нервный и гипоталамичческий контроль секреции гонадотропных гормонов. Гормональная регуляция минерального обмена. Роль альдостерона, вазопрессина, дезоксикортикостерона и ренин-ангиотензиновой системы в регуляции натрия и калия в организме. Роль эндокринных желез в регуляции стрессорных реакций. Взаимосвязь кортикостероидов и катехоламинов и их значение в адаптации организма к вредоносным факторам внешней среды.

Гигиена детей и подростков (школьная гигиена)