Внутренняя среда организма - Кассиль Григорий Наумович. Страница 14
Катехоламины. К веществам, вызывающим и регулирующим эрготропные (адренергические) реакции в организме, в первую очередь относятся катехоламины, составляющие систему гормонов и медиаторов симпатоадреналовой системы. Они создают возможность быстрого, адекватного и устойчивого перехода организма из состояния покоя в состояние длительного возбуждения, регулируя и направляя течение физиологических процессов.
Основной ведущий представитель катехоламинов, наиболее известный и подробно изученный, — адреналин. Он образуется в мозговом слое надпочечников и содержание его во внутренней среде организма характеризует состояние этой важнейшей эндокринной железы нашего организма. Его непосредственный предшественник, отличающийся отсутствием одной метильной группы (СН3), норадреналин, обладает одновременно функциями гормона мозгового слоя надпочечников и медиатора центральных и периферических отделов симпатической нервной системы.
Длившийся несколько десятилетий спор о химической природе симпатического медиатора можно считать законченным. Еще не так давно говорили и писали о каких-то особых химических веществах, симпатинах, отличающихся от адреналина. В 1933 г. бельгийский ученый Бакк высказал предположение, что симпатины в одних случаях являются адреналином, в других его предшественником — норадреналином. Советский биохимик А. М. Утевский предположил, что симпатины — сложная система адреналина, норадреналина и промежуточных продуктов их обмена. Но в настоящее время установлено, что симпатическая медиация осуществляется с помощью норадреналина. Его предшественник — дофамин, один из медиаторов симпатических образований в центральной нервной системе, отсутствие или недостаточное образование которого в некоторых участках головного мозга приводит к тяжелому заболеванию, известному под названием дрожательного паралича, или паркинсонизма. Катехоламины образуются в организме из аминокислот путем последовательного превращения фенилаланина в тирозин и дигидрооксифенилаланин (ДОФА). Помимо прямого медиаторного действия норадреналин, поступая в кровь и тканевую жидкость, принимает самое активное участие в гуморальной регуляции функций.
Катехоламины оказывают необычайно сильное влияние на возникновение, течение и исход буквально всех процессов, совершающихся в организме, действуя и на нервные и гуморальные рецепторы. При этом они вызывают эффект такого же характера, какой возникает при возбуждении симпатической нервной системы, т. е. обладают симпатомиметическими (сходными с симпатическим) свойствами. Содержание их в крови ничтожно, но активность чрезвычайно высока.
Итак, норадреналин — гормон и медиатор центральных и периферических отделов симпатической нервной системы, дофамин — медиатор центральной нервной системы, а фенилаланин, тирозин и ДОФА последовательно участвуют в биосинтезе катехоламинов. Цепь их превращений, начиная с фенилаланина, совершается при участии ряда ферментов, активность которых может иметь особо важное значение для формирования тонуса и реактивности симпатоадреналовой системы, усиливая или ослабляя превращение одних форм катехоламинов и их предшественников в другие.
Однако медиаторная роль адренергических нервных волокон не сводится к одному лишь выделению норадреналина в синаптическую щель. Недавно было открыто явление, прямо противоположное процессу освобождения норадреналина. Оказалось, что симпатические нервные окончания способны обратно захватывать неиспользованный медиатор и этим как бы пополнить запасы катехоламинов. Какая поразительно тонкая феерия разыгрывается в адренергическом синапсе в ту минуту, когда к нему приходит нервный импульс! Содержащийся в везикулах норадреналин изливается в синаптическую щель и вступает в реакцию с постсинаптическими адренореактивными системами. Однако он используется не полностью, часть его остается ненужной, избыточной. И сразу в действие вступают механизмы, инактивирующие излишки медиатора. Этих механизмов несколько и надежность их достаточно велика. Прежде всего это цикл разнообразных биохимических превращений, сложных и многозвеньевых, а кроме того, обратный захват, поглощение (uptake), детали которого подробно описаны в литературе [13]. Однако какое-то количество медиатора ускользает от цепких механизмов инактивации и уносится током крови. Это именно тот норадреналин, который мы определяем в жидких средах и выделениях организма, по уровню которого судим о тонусе и реактивности симпатического (нервного) отдела симпатоадреналового аппарата.
Унесенные кровью, проникшие через гистогематические барьеры в непосредственную среду органов катехоламины вызывают длинную цепь физиологических и биохимических эффектов. Но их действие на клетку осуществляется не непосредственно, а через несколько промежуточных инстанций. Наиболее важной из них является образование циклического 3'5' - аденозинмонофосфата (3'5' - цАМФ), который в настоящее время рассматривается как универсальный «второй передатчик» регуляторных воздействий гормонов и медиаторов, превращающих межклеточные сигналы, поступающие из внутренней среды, во внутриклеточные. Можно считать доказанным, что это соединение выполняет функцию посредника между действием гормонов и ответной реакцией клетки.
В образовании цАМФ важную роль играет группа биологически активных веществ — простагландинов. Вступая в соединение с рецептором клеточной мембраны, гормон (в данном случае адреналин или норадреналин) стимулирует переход в активную форму простагландинов различного действия. Активным началом этих соединений являются ненасыщенные жирные кислоты с 20 атомами углерода. Хотя простагландины делятся на 4 группы, число их, как и спектр физиологического действия, значительно выше. В оболочке клетки простагландины находятся в связанной форме и освобождаются под влиянием норадреналина. В свою очередь, простагландины активируют фермент аденилциклазу, который при участии ионов кальция усиливает образование цАМФ. Другим ферментом, который принимает участие в обмене цАМФ, является фосфодиэстераза. Ее роль заключается в разрушении и тем самым инактивации цАМФ. Интересно отметить, что инсулин — представитель вагоинсулярной системы, тормозит освобождение простагландинов из связанного состояния и тем самым снижает образование цАМФ. Аденилциклаза активируется не только при участии катехоламинов, по и некоторых других биологически активных веществ (гистамина, серотонина, ангиотензина, некоторых гормонов гипофиза и др.). Образование и разрушение цАМФ — сложный и полностью еще не расшифрованный процесс [14].
Таким образом, если катехоламины, попадая из крови в тканевую жидкость, являются внеклеточным химическим посредником между мозговым слоем надпочечников (или адренергическими нервными элементами) и клеткой-мишенью, т. е. объектом действия гормонов, то цАМФ, проникая через клеточную мембрану, вступает во взаимодействие с содержащимися в ней рецептивными образованиями и ферментами, что приводит к возникновению многочисленных биохимических и физиологических реакций в организме.
Роль катехоламинов в реализации гомеостатических механизмов подробно изучена не только в экспериментах на животных, но и на человеке. Катехоламины, их предшественники и продукты превращения определяются в крови и моче при различных физиологических и патологических состояниях организма. Обычно в клинической практике или при исследовании состояния симпатоадреналовой системы у человека в лабораторных условиях определяют катехоламины, их предшественники и продукты превращения в моче, собранной в течение суток (суточная доза) или нескольких часов (порционная моча). Опыт показывает, что содержание катехоламинов в моче, подобно зеркалу, позволяет судить о состоянии симпатоадреналовой системы, хотя в мочу попадает лишь 4—5% их общего количества в организме. В пашей лаборатории принята следующая схема: мочу собирают с 8 до 12 ч, с 12 до 16 ч, с 16 до 20 ч, с 20 до 8 ч. Ночные пробы мочи можно брать в 2 и 5 ч. Эта схема необязательная, существует ряд ее вариантов.