1) быстро поставляет жирные кислоты, выполняющего роль главного первичного топлива для мышечной активности;
2) мобилизируют глюкозу в качестве источника энергии для мозга - путем повышения гликогенолиза и глюконеогенеза в печени и понижения поглощения глюкозы в мышцах и других органах;
3) снижают высвобождение инсулина, что также предотвращает поглощение глюкозы периферическими тканями; сберегая ее, в результате для центральной нервной системы.
Катехоламины сами по себе не стимулируют реакции «борьбы и бегства», но включаются в ответ вместе с глюкокортикоидами, вазопрессином, ангиотензинном, глюкагоном и соматотропином.
Катехоламиновые гормоны - дофамин, норадреналин и адреналин представляют собой 3,4-дигидроксипроизводные фенилэтиламина [2,9,12]. Они синтезируются в хромаффинных клетках мозгового слоя надпочечников. Свое название эти клетки получили потому, что содержат гранулы, окрашивающиеся под действием бихромата калия в красно-коричневый цвет. Исходя из близости структур адреналина и тирозина, было высказано предположение, что предшественником адреналина является тирозин или же фенилаланин, образующий при своем окислении тирозин. Это предположение получило подтверждение в проведенных опытах с применением фенилаланина, меченного радиоактивным углеродом (С14). Было установлено, что как циклический компонент, так и боковая цепь адреналина возникает из фенилаланина [4,33]. Далее было установлено, что источником метильной группы, имеющейся в боковой цепи адреналина, является метионин. Следовательно, в процессе синтеза адреналина участвуют две аминокислоты: фенилаланин (или тирозин) и метионин [9,23,27,38].
Главный продукт мозгового слоя надпочечников - адреналин. На долю этого соединения приходится примерно 80% всех катехоламинов мозгового слоя. Вне мозгового вещества адреналин не образуется [1,34].
1.3.Адренокортикотропный гормон
АКТГ представляет собой одноцепочечный полипептид, состоящий из 39 аминокислот и регулирующий рост и функцию коры надпочечников. Для полного проявления биологической активности гормона необходимы 24 N-концевые аминокислоты, которые тождественны у разных видов; 16. С концевых аминокислот значительно варьируют [16,23].
АКТГ повышает синтез и секрецию стероидов надпочечников, усиливая превращение холестерола в прегненолон. Поскольку прегненолон служит предшественником всех стероидов надпочечников, длительная стимуляция АКТГ приводит к избыточному образованию глюкокортикоидов, минералокортикоидов и дегидроэпиандростерона (предшественника андрогенов). АКТГ стимулирует рост коры надпочечников, повышая синтез белка и РНК [9,16,36].
Стимулируя образование кортикостероидов, введение АКТГ вызывает все те ответные реакции, которые характерны для действия кортикостероидов. Глюконеогенез ускоряется, а синтез белка замедляется во всех тканях, за исключением печени. Происходит мобилизация липидов (которые поступают в печень), сопровождающаяся кетонемией и гиперхолестеринемией. Стимулируется реабсорбция воды и солей почками [6,16,26].
АКТГ стимулирует освобождение нескольких стероидов из коры надпочечников, в то время как введение только одного из кортикостероидов вызывает эффекты, специфичные для данного гормона. Продолжительное введение АКТГ может вызвать нежелательные проявление гиперфункции коры надпочечников [6].
Подобно другим пептидным гормонам, АКТГ связывается с рецепторами плазматических мембран. В течение нескольких секунд гормон-рецепторного взаимодействия происходит значительное увеличение уровня внутриклеточного cAMР. Аналоги сАМР имитируют действие АКТГ, причем этот эффект осуществляется с участием кальция [16].
АКТГ активирует аденилатциклазу в жировых клетках, в результате происходит сАМР опосредованная активация липазы и усиление липолиза[2,12,23].
Кроме того, АКТГ стимулирует секрецию инсулина поджелудочной железой. Повышенный уровень инсулина позволяет спортсменам сохранять стабильный уровень глюкозы при физической работе [23,26,29].
Регуляция АКТГ осуществляется по петле отрицательной обратной связи, включающей глюкокортикоиды и кортиколиберин [16]. Избыточные количества АКТГ и сами могут тормозить продукцию кортиколиберина по механизму «короткая петля». Важная роль в регуляции образования и секреции АКТГ принадлежит центральной нервной системе. В регуляции этого типа принимает участие ряд нейромедиаторов, в том числе норадреналин, ацетилхолин и серотонин. Скорее всего, именно нейромедиаторы опосредуют стрессорную реакцию со стороны АКТГ, который стимулирует продукцию глюкокортикоидов, необходимых для адаптации к стрессам при физических нагрузках и другим воздействиям, как гипогликемия, хирургическая операция, физическая или эмоциональная травма, эффекты холода и пирогенов [13,19].
1.4. Кортизол и кортикостерон
Гормоны коры надпочечников, в особенности глюкокортикоиды, играют важную роль в адаптации к сильным стрессам. Минералокортикоиды необходимы для поддержания уровня ионов Na и К. В частности, многочисленные аналоги глюкокортикоидов используются как мощные противовоспалительные средства [12,21]. У человека корковый слой надпочечников секретирует в норме за 24 часа 10-30 мг кортизола и 2-4 мг кортикостерона [6].
Кора надпочечников взрослого человека состоит из трех четко различимых слоев, или зон. Субкапсулярная область называется клубочковой зоной; она связана с продукцией минералокортикоидов. Следующей идет пучковая зона; в ней, а также в сетчатой зоне вырабатываются глюкокортикоиды и андрогены.
Глюкокортикоиды - стероиды, состоящие из 21 углеродного атома; они оказывают разнообразные эффекты, наиболее важный из которых - стимуляция глюконеогенеза. Основной глюкокортикоид человека - это кортизол, образующийся в пучковой зоне. Кортикостерон, образуемый в пучковой и клубочковой зонах, у человека представлен в меньшем количестве, но является основным глюкокортикоидом у грызунов.
Для синтеза кортизола необходимы три гидроксилазы, воздействующие последовательно на положения С-17, С-21 и С-11. Первые две реакции идут очень быстро, тогда как гидроксилирование по С-11 относительно медленно. Если сначала происходит гидроксилирование по С-21, то это создает препятствие для действия 17 альфа-гидроксилазы и синтез стероидов направляется по минералокортикоидному пути (образование альдостерона или кортикостерона в зависимости от типа клеток). 17 альфа-гидроксилаза- фермент гладкогоэндоплазматического ретикулума, воздействующий либо на прогестерон, либо на прегненолон. Продукт реакции - 17 альфа- гидроксипрогестерон - далее гидроксилируется по С-21 с образованием 11-дезоксикортизола. Гидроксилирование последнего по С-11 дает кортизол - самый мощный из всех глюкокортикоидных гормонов человека [9,12].
Кортизол в плазме крови находится в связанной с белками и свободной формах. Основной связывающий белок плазмы - это альфа-глобулин, называемый транскортином. [3,12,13] Транскортин связывается в печени, и синтез этого белка, как и тироксинсвязывающего глобулина, стимулируется эстрогенами. При содержании кортизола в плазме крови в пределах нормы большая часть гормона связана с транскортином и значительно меньшее количество - с альбумином. Степень прочности связывания определяет биологический период полужизни различных глюкокортикоидов. Транскортин связывает не только глюкокортикоиды; дезоксикортикостерон и прогестерон взаимодействуют с этим белком с достаточно высоким сродством, так что способны конкурировать с кортизолом.
Кортизол и продукты его метаболизма составляют около 80% 17-гидроксикортикоидов плазмы крови; остальные 20% приходятся на кортизон и 11-дезоксикортизол [30]. Около половины всего количества кортизола присутствует в крови в виде восстановленных дигидро- и тетрагидро-прозводных, которые образуются путем восстановления двойных связей в кольце А в ходе дегидрогеназной реакции, протекающей при участии NADPH, а также восстановления 3-кетогруппы в обратимой дегидрогеназной реакции. Значительные количества всех этих соединений подвергаются дополнительной модификации, образуя коньюгатные связи по положению С-3 с глюкоронидом и в меньшей степени с сульфатом. Благодаря этой модификации, которая протекает в первую очередь в печени, липофильные молекулы стероида становятся водорастворимыми и способными экскретироваться. У человека большая часть конъюгированных стероидов, попадающих в кишечник вместе с желчью, подвергается обратному всасыванию, поступая в кишечно-печеночный кровоток. Около 70% конъюгированных стероидов экскретируется с мочой, 20% - с калом, остальное выделяется через кожу [9,12].
Секреция кортизола зависит от АКТГ, выделение которого в свою очередь регулируется кортикотропин - рилизинг-гормоном (КРГ, кортиколиберин). Эти гормоны связаны между собой классической петлей отрицательной обратной связи. Повышение уровня свободного кортизола тормозит секрецию КРГ. Падение уровня свободного кортизола ниже нормы активирует систему, стимулируя высвобождение КРГ гипоталамусом. Этот пептид, состоящий из 41 аминокислотного остатка, усиливает синтез и высвобождение АКТГ (из молекулы предшественника проопиомеланокортина). По мере нормализации уровня свободного кортизола в крови происходит снижение секреции КРГ гипоталамусом, что ведет к снижению выработки АКТГ гипофизом, а соответственно и кортизола - надпочечниками; таким образом, выполняется вторая половина петли отрицательной обратной связи. Этот сложный механизм обеспечивает быструю регуляцию уровня кортизола в крови [9,22].
Высвобождение АКТГ (и секреция кортизола) регулируется импульсами, поступающими из различных отделов нервной системы. Существует эндогенный ритм, определяющий секрецию КРГ, а, следовательно, и АКТГ. Этот циркадианный ритм в норме настроен так, чтобы обеспечивать увеличение кортизола в крови вскоре после засыпания. Во время сна уровень кортизола продолжает возрастать, достигая пика вскоре после просыпания, затем постепенно падает до минимальных величин к концу дня и в ранние вечерние часы. Эта общая динамика возникает в результате последовательных эпизодов импульсного выброса кортизола, которым предшествует импульсная секреция АКТГ. Все вместе эти события составляют сложный цикл, зависящий от светового периода и циклов питания-голодания и сна-бодрствования. На секрецию кортизола влияют также физические и эмоциональные стрессы, состояние тревоги, страха, волнения и боль [12].
Глюкокортикоиды выполняют различные функции:
1) Само название «глюкокортикоидные гормоны» связано со способностью гормонов этой группы стимулировать образование глюкозы. Стимуляция обеспечивается координированным гормональным воздействием на разные ткани и разные метаболические последовательности и включает как катаболические, так и анаболические эффекты [32].
Глюкокортикоиды способствуют повышению выработки глюкозы в печени посредством увеличения скорости глюконеогенеза; стимуляции высвобождения аминокислот - субстратов глюконеогенеза из периферических тканей через активацию катаболических процессов; «пермиссивного действия», позволяющего другим гормонам стимулировать ключевые метаболические процессы, в том числе глюконеогенез, с максимальной эффективностью. Эта активность глюкокортикоидов проявляется у голодных животных и животных с инсулиновой недостаточностью; у сытых животных глюкокортикоиды необходимы для проявления максимального эффекта других гормонов. Кроме того, глюкокортикоиды тормозят потребление и использование глюкозы во внепеченочных тканях. В итоге результат их действия состоит в повышении уровня глюкозы в плазме. У здоровых животных это влияние уравновешивается инсулином, оказывающим противоположный эффект. Сбалансированность этих двух воздействий обеспечивает нормальный уровень глюкозы в крови; если же имеет место инсулиновая недостаточность, то введение глюкокортикоидов вызывает гипергликемию; в противоположном случае - при недостаточности глюкокортикоидов - снижается выработка глюкозы, уменьшаются запасы гликогена и резко возрастает чувствительность к инсулину [12,21,32].
При нагрузке происходит мобилизация гликогена печени и выход глюкозы в кровь, что отражается на ее содержании в крови у здоровых людей. Однако возрастающий уровень инсулина у спортсменов высокого класса способствует поглощению глюкозы работающими тканями и нормализации уровня глюкозы в крови [23,29].
2) Глюкокортикоиды увеличивают запасы гликогена в печени, как голодных, так и сытых животных. Это осуществляется посредством превращения неактивной формы гликогенсинтазы в активную, вероятно путем активации фосфатазы, которая способствует этому превращению.
3) Избыточные количества глюкокортикоидов стимулируют липолиз в одних частях тела (конечности) и липогенез - в других (лицо и туловище).
У людей получающих глюкокортикоиды, возрастает уровень свободных жирных кислот в плазме крови. Частично это можно объяснить прямой стимуляцией липолиза, поскольку в опытах на изолированных гепатоцитах эти гормоны действительно способствуют высвобождению жирных кислот. Кроме того, глюкокортикоиды снижают потребление и использование глюкозы жировой тканью и тем самым уменьшают образование глицерола; поскольку глицерол необходим для этерификации жирных кислот, снижение его содержания приводит к их высвобождению в плазму. В итоге повышение концентрации свободных жирных кислот в крови и сопряженное с этим усиление их превращения в кетоны способствуют развитию кетоза, особенно при инсулиновой недостаточности. Эти эффекты имеют большое значение, но самое важное действие глюкокортикоидов на липидный обмен вытекает из их способности усиливать липолитическое действие катехоламинов и гормона роста.
4) Глюкокортикоиды в целом оказывают анаболическое действие на обмен белков и нуклеиновых кислот в печени и катаболическое - в других органах, включая мышцы, жировую ткань, кожу и кости. Такой характер действия соответствует общему физиологическому эффекту этих гормонов, состоящему в том, чтобы обеспечить оптимальные условия для глюконеогенеза.
5) Глюкокортикоиды в высокой концентрации тормозят иммунологический ответ организма-хозяина. Они вызывают гибель лимфоцитов и инволюцию лимфоидной ткани, однако эти эффекты зависят от вида животного и типа клеток. Например, лимфоциты мыши намного более чувствительны к указанному действию глюкокортикоидов, чем лимфоциты человека, а клетки-предшественники у всех видов животных, по-видимому, устойчивы к действию этих гормонов. Глюкокортикоиды оказывают влияние на пролиферацию лимфоцитов в ответ на антигены и в меньшей степени - на митогены. Кроме того, они могут влиять и на некоторые другие этапы иммунного ответа, в том числе на процессинг антигена макрофагами, выработку антител В-лимфоцитами, супрессорную и хелперную функции Т-лимфоцитов в метаболизм антител. Большая часть этих эффектов наблюдается при высоких концентрациях глюкокортикоидов, т.е при тех дозах стероидов, которые используются для лечения аутоиммунных заболеваний или для подавления реакции отторжения при пересадке тканей. Вопрос о роли физиологических концентраций этих гормонов в модуляции иммунологического ответа остается открытым
6) Глюкокортикоиды тормозят накопление лейкоцитов в участках воспаления, но стимулируют высвобождение из лейкоцитов веществ, участвующих в воспалительной реакции. Кроме того, в участках воспаления эти гормоны ингибируют пролиферацию фибробластов, а также некоторые функции этих клеток. Сочетание указанных эффектов ведет к плохому заживлению ран, повышенной чувствительности к инфекции и снижению воспалительного ответа, что обычно наблюдается у больных с избытком глюкокортикоидов.
Глюкокортикоиды необходимы для поддержания нормального кровяного давления и минутного объема сердца. При этом они, видимо, не оказывают прямого физиологического действия, но требуются для проявления максимального эффекта катехоламинов.
У людей с недостаточностью глюкокортикоидов нарушается экскреция воды. Это может быть связано с изменением секреции АДГ. Действительно, было показано, что глюкокортикоиды тормозят секрецию АДГ; следовательно, в отсутствие глюкокортикоидов уровень АДГ может возрастать, что способствует задержке воды в организме. Кроме того, при глюкокортикоидной недостаточности падает скорость клубочковой фильтрации, что может повлечь за собой снижение клиренса несвязанной воды.
Глюкокортикоиды в высокой концентрации оказывают катаболический эффект. Они тормозят рост и деление фибробластов, а также продукцию коллагена и фибронектина. Это ведет к ослаблению структурной основы кожи и соответственно к типичным для избыточности глюкокортикоидов в организме явлениям, а именно истончению кожи, ее быстрой повреждаемости, плохому заживлению ран.
В костной ткани глюкокортикоиды тормозят деление клеток и их функцию (отложение коллагена). Конечный результат продолжительного действия этих гормонов - уменьшение массы костей (остеопороз).
Первичная недостаточность надпочечников (аддисонова болезнь) ведет к гипогликемии, крайне высокой чувствительности к инсулину, непереносимости стресса, анорексии, потере веса, тошноте и резко выраженной слабости. У больных с аддисоновой болезнью отмечается низкое кровяное давление, а также уменьшение скорости клубочковой фильтрации и способности справиться с нагрузкой водой. Часто отмечается тяга к соленому. Уровень ионов Nа в плазме этих больных снижен, а уровень ионов К повышен; увеличено также число лимфоцитов в крови. У этих больных часто усилена пигментация кожи и слизистых, что обусловлено компенсаторно-повышенной секрецией АКТГ. Вторичная недостаточность надпочечников вызывается дефицитом АКТГ, возникающим, в свою очередь вследствие опухоли, инфаркта или инфекции. При этом наблюдаются те же метаболические синдромы, что и при первичной недостаточности надпочечников, но отсутствует гиперпигментация.
Состояние, связанное с избытком глюкокортикоидов, обычно называют синдромом Кушинга. Как правило, оно возникает в результате фармакологического использования стероидов, но может быть обусловлено секретирующей АКТГ аденомой гипофиза, аденомой или карциномой надпочечников либо эктопической секрецией АКТГ клетками опухоли. При синдроме Кушинга у больных исчезает характерный суточный ритм секреции АКТГ/кортизола. Кроме этого наблюдается гипергликемия и (или) интолерантность к глюкозе, обусловленные ускорением глюконеогенеза. В прямой связи с этим стоит также и резкое усиление катаболизма белков, приводящие к истончению кожи, уменьшению мышечной массы, остеопорозу, интенсивной инволюции лимфоидной ткани и в целом к отрицательному азотному балансу. Происходит также и своеобразное перераспределение жира, а именно ожирение туловища. Ослабевают сопротивляемость к инфекциям и воспалительные реакции, ухудшается заживление ран. Целый ряд симптомов, включая гипернатриемию, гипокалиемию, алкалоз, отечность и гипертензию, обусловлен минералокортикоидными эффектами кортизола [9].
