Мозговое вещество надпочечников, физиологические эффекты катехоламинов, их механизм действия. Адренало-гипофизарная система

АДРЕНАЛИН/НОРАДРЕНАЛИН

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 транспорти- 311 ру ются 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-метилтранс феразой (КОМТ) и частично выводятся мочой в неизмененном виде. Они действуют на клетки-мишени через стимуляцию α- и β-адренорецепторов клеточных мембран (семейство 7-ТМSрецепторов) и систему внутриклеточных посредников (цАМФ, ИФ3, ионов Са2+). 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. О с н о в н ы е ф и з и о л о г и ч е с к и е э ф ф е к т ы к а т е - х о л а м и н о в в о р г а н и з м е. Эффекты КА реализуются через стимуляцию α- 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 α-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 α1-АР) вен, артерий кожи и органов брюшной полости, расширением артерий (через β2-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 (α2- и β-АР) и повышением тонуса их сфинктеров (α1-АР); расслаблением гладких миоцитов и расширением (β2-АР) бронхов и улучшением вентиляции легких; стимуляцией секреции ренина клетками (β1-АР) юкстагломерулярного аппарата почек; 312 расслаблением гладких миоцитов (β2-АР) мочевого пузыря, повышением тонуса гладких миоцитов (α1-АР) сфинктера и уменьшением выделения мочи; повышением возбудимости нервной системы и эффективности приспособительных реакций к неблагоприятным воздействиям. Метаболические эффекты катехоламинов: стимуляция потребления тканями (β1-3-АР) кислорода и окисления веществ (общее катаболическое действие); усиление гликогенолиза и угнетение синтеза гликогена в печени (β2-АР) и в мышцах (β2-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 β3-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.

Поджелудочной железы: физиологические эффекты инсулина, глюкогона, соматостатина, механизм действия, регуляция выделения, их роль в регуляции углеводного, жирового, белкового обменов.

Эндокринная функция поджелудочной железы Инсулин. Это небольшой белок с М.в.=5808, содержащий 2 аминокислотные цепи, соединенные между собой дисульфидными связями. Синтезируется b- клетками островков Лангерганса. Инсулин не имеет в плазме транспортного белка, поэтому время его полужизни менее, чем 3-5 минут. Для инициации эффектов на клетку-мишень инсулин первоначально связывается и активирует мембранный рецептор. Рецептор представляет 182 белок, содержащий две a-субъединицы, расположенные на внешней стороне мембраны, и две b-субъединицы, которые пронизывают мембрану. Инсулин связывается с альфа-субъединицами, что вызывает аутофосфорилирование b- субъединиц и появление у них активности тирозинкиназы, которая фосфорилирует ряд белков цитозоля. Это приводит к следующим эффектам: 1) Через несколько секунд после взаимодействия инсулина с рецепторами мембраны мышечных клеток, жировых клеток и др. клеток их мембраны становятся проницаемыми для глюкозы. В результате глюкоза поступает в клетку и в ней немедленно фосфорилируется, включаясь в метаболизм углеводов. Полагают, что увеличение проницаемости для глюкозы является результатом открытия каналов для глюкозы. 2) Мембраны становятся проницаемыми также для аминокислот, К+, Мg 2+, фосфора. 3) Через 10-15 минут после взаимодействия инсулина с рецептором изменяется активность многих внутриклеточных ферментов в результате их фосфорилирования. 4) Еще более отдаленные эффекты заключаются в изменении трансляции и транскрипции. Влияние инсулина на метаболизм углеводов.

· Инсулин увеличивает проницаемость мышечных клеток для глюкозы и увеличивает отложение в них гликогена. · Он увеличивает захват глюкозы клетками печени и отложение в них гликогена. Это важно, так как между приемами пищи печень может поставлять глюкозу в кровь и поэтому поддерживать концентрацию глюкозы в крови. · Если количество глюкозы, поступающей в печень, превышает возможность отложить ее в виде гликогена, то инсулин способствует превращению избытка глюкозы в жирные кислоты, которые затем транспортируются липопротеинами очень низкой плотности в жировую ткань и откладываются как жир. · Инсулин ингибирует глюконеогенез. Это происходит из-за снижения активности ферментов. Частично это связано с тем, что инсулин снижает освобождение аминокислот из мышц и других внепеченочных тканей, а это уменьшает доступность предшественников для глюконеогенеза. · Необходимо отметить, что инсулин не оказывает эффекта на захват и использование глюкозы клетками мозга. Мембраны клеток мозга проницаемы для глюкозы без влияния инсулина. Поскольку клетки мозга, в отличие от других клеток, используют только глюкозу для получения энергии, то вполне понятно, что контроль уровня глюкозы в крови принципиально важен для адекватной функции мозговых клеток. · Инсулин увеличивает утилизацию глюкозы тканями организма, автоматически уменьшает использование жира и способствует его отложению в жировой ткани. Кроме того, инсулин содействует синтезу жирных кислот. 183 · Инсулин приводит к сохранению в тканях белков. Это связано с ингибированием распада белков, увеличением синтеза белка, снижением скорости глюконеогенеза. · Инсулин участвует в регуляции роста. Контроль секреции инсулина. Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 3,3-5,5 мМ/л. Если концентрация глюкозы внезапно возрастает выше нормального уровня, то это вызывает секрецию инсулина. Наблюдается 2 стадии секреции инсулина: 1. Концентрация инсулина в плазме увеличивается через 3-5 минут после внезапного повышения глюкозы в крови. Это является результатом выброса инсулина, содержащегося в b-клетках. Однако к 5-10 минуте уровень инсулина снижается. 2. Приблизительно через 15 минут вновь увеличивается секреция инсулина, достигая плато через 2-3 часа. Эта секреция связана как с освобождением инсулина, содержащегося в b-клетках, так и с синтезом нового инсулина. Выделившийся инсулин увеличивает поступление глюкозы в печень, мышцы и другие клетки, что снижает концентрацию глюкозы в крови, а это, в свою очередь, уменьшает секрецию инсулина. В регуляции секреции инсулина принимают участие и другие факторы. Так, a-адренергические агонисты, особенно адреналин, блокируют высвобождение инсулина даже в условиях стимуляции этого процесса глюкозой. b-адренергические агонисты стимулируют высвобождение инсулина, вероятно, из-за увеличения внутриклеточного ц-АМФ. Перерезка блуждающего нерва снижает секрецию инсулина, а ацетилхолин повышает ее. Недостаток инсулина. У человека недостаток инсулина приводит к развитию сахарного диабета. Диабет характеризуется полиурией, полидипсией, потерей веса вопреки полифагии, гипергликемией, глюкозурией, кетозом, ацидозом и возможным развитием комы. Основными нарушениями при диабете являются: 1. Снижение поступления глюкозы в периферические ткани; 2. Увеличение высвобождения глюкозы в кровь из печени (печеночный гликогенез). 3. Если больной сахарным диабетом не получает терапии инсулином, то у него обнаруживается усиление липолиза и уменьшение поступления в клетку аминокислот. Жировой обмен. Снижается липогенез и усиливается липолиз. Это вызывает гиперлипидемию. В отсутствие инсулина превращение жирных кислот в кетоны не подавляется, следовательно, начинается кетонемия и кетонурия. Это приводит к выраженному метаболическому ацидозу. Белковый обмен. Снижается утилизация аминокислот и синтез белков. Повышается интенсивность распада белков и увеличивается содержание аминокислот в крови и моче. В результате развивается отрицательный азотистый баланс. В итоге пациент теряет большое количество калорий. С мочой выделяются аминокислоты, вода и бикарбонаты, что проявляется потерей веса, слабостью, выраженным ацидозом, а затем гипергликемической комой и смертью. Глюкагон. Это одноцепочечный пептид (М.в.= 3485). Глюкагон синтезируется альфа-клетками островков Лангерганса. В крови глюкагон циркулирует в свободной форме, т.к. он не связывается с транспортными белками. Его период полураспада приблизительно 5 минут. Эффекты глюкагона. Глюкагон оказывает два главных эффекта: 1)активирует расщепление гликогена в печени (гликогенолиз) и 2) увеличивает глюконеогенез в печени. Оба эти эффекта повышают доступность глюкозы для тканей. Наиболее выраженный эффект глюкагона – это стимуляция гликогенолиза в печени, что приводит к увеличению глюкозы в крови в течение нескольких минут. Механизм стимуляции гликогенолиза. Глюкагон активирует аденилатциклазу мембраны печёночной клетки, что приводит к образованию ц-АМФ, затем к активации протеинкиназы и превращению фосфорилазы В в фосфорилазу А. Это, в свою очередь, вызывает разрушение гликогена с образованием глюкозы и её освобождением из клеток печени. Глюконеогенез в печени стимулируется под действием глюкагона из-за активации ферментов глюконеогенеза. Кроме того, глюкагон повышает экстракцию аминокислот из крови клетками печени. Регуляция секреции. Снижение концентрации глюкозы в крови стимулирует освобождение глюкагона, который повышает концентрацию глюкозы, а это ингибирует секрецию глюкагона. Высокие концентрации аминокислот в крови также стимулируют освобождение глюкагона. В этом случае глюкагон стимулирует превращение аминокислот в глюкозу, повышая доступность глюкозы для ткани. Стимуляция секреции глюкагона наблюдается при физической работе и препятствует падению глюкозы в крови. Другие гормоны стровков Лангерганса. Кроме инсулина и глюкагона островками поджелудочной железы секретируются соматостатин и панкреатический полипептид. Соматостатин. Обнаружен в Д-клетках поджелудочной железы. Соматостатин блокирует высвобождение инсулина, глюкагона и панкреатического полипептида и действует местно в области клеток островков в паракринной манере. Секреция соматостатина стимулируется теми же агентами, что усиливают высвобождение инсулина, т.е. глюкозой, аминокислотами, особенно аргинином и лейцином. Его секреция стимулируется холецистокинином. Панкреатический полипептид. Секреция этого гормона усиливается под влиянием еды, содержащей белок и жир, физической нагрузки и гипогликемии. Его секреция снижается под влиянием внутривенного введения глюкозы и соматостатина. Точная физиологическая функция его неизвестна. Организация панкреатических островков. Наличие в островках гормонов, которые регулируют секрецию других гормонов предполагает, что островки функционируют как секреторные единицы, принимающие участие в регуляции гомеостаза питательных веществ. Клетки, синтезирующие соматостатин и панкреатический полипептид, располагаются по периферии островков.