Балаболкин М. И. - Эндокринология

Гормон роста усиливает синтез и увеличивает содержание соматостатина в гипоталамусе. Сниженное количество соматостатина в гипоталамусе гипофизэктомированных крыс восстанавливалось до нормы под влиянием экзогенного СТГ. Это указывает на существование положительного механизма обратной связи между СТГ и соматостатином и регуляции секреции СТГ по принципу “короткой”обратной связи.

Тиролиберин. Установлено, что высвобождение ТТГ из передней доли гипофиза регулируется гипоталамусом посредством тиротропин-рилизинг-гормона, или тиролиберина. Кстати, именно тиролиберин был первым из гипофизотропных гормонов с установленной химической структурой (C. Bowers и соавт., 1970), которая включает следующую последовательность аминокислот-: pGlu-His-Gly-NH2; мол. м. 362, 42Д. Вскоре после установления структуры тиролиберина он был синтезирован, причем биологическая активность натурального и синтетического препарата оказалась идентичной.

Синтез тиролиберина осуществляется посредством посттрансляционного отщепления последнего от большой молекулы предшественника. M. Yamada и соавт. (1990) клонировали и определили структуру человеческой геномной ДНК и гипоталамической кДНК, кодирующей человеческий препротиролиберин.В то же время P. Wu и соавт. (1988), изучая посттрансляционный процессинг предшественника тиролиберина, идентифицировали 3 новых пептида, производных протиролиберина. Установлено, что ген, ответственный за синтез препротиролиберина, локализуется на 3-й хромосоме (M. Yamada и соавт., 1991). Установлено, что экспрессия гена тиролиберина наблюдается как в нормальной, так и в аденоматозной ткани гипофиза. Молекула препротиролиберина человека включает 242 аминокислотных остатка, а аналогичная молекула крысиного препротиролиберина – 255 аминокислотных остатков. Показано, что в синтезе тиролиберина принимает участие тиролиберинсинтетаза, требующая присутствия АТФ и ионов магния. Она была обнаружена в различных областях мозга. Тироксин непосредственно влияет на активность тиролиберинсинтетазы, и синтез тиролиберина осуществляется по принципу отрицательной обратной связи. Цитоиммунохимические исследования показали, что тиролиберин широко представлен в ЦНС и желудочно-кишечном тракте. Нейроны, секретирующие тиролиберин, выявляются в медиальной и парвоцеллюлярной областях паравентрикулярного ядра. Второй по интенсивности содержания тиролиберина является область супрахиазматического преоптического ядра, дорзомедиального ядра и базолатерального гипоталамуса. Аксоны, содержащие тиролиберин, выявляются в дорзомедиальном ядре, медиальной области паравентрикулярного ядра, но наибольшая их концентрация отмечается в области срединного возвышения. Количество тиролиберина, локализованного в гипоталамусе, составляет всего 30-32% от его содержания в мозге. Остальная часть тиролиберина (около 70%) приходится на внегипоталамические области мозга (передний мозг, задняя часть промежуточного мозга, задний мозг, двигательные нейроны спинного мозга, ядра черепных нервов, нейрогипофиз, эпифиз).

Тиролиберин, выявляемый в различных частях ЦНС, не является продуктом секреции клеток гипоталамуса. Помимо своей гипофизарной функции, тиролиберин в других областях ЦНС выполняет роль нейропередатчика или нейромодулятора и оказывает в основном стимулирующее влияние. Это проявляется повышением спонтанной двигательной активности, артериального давления, увеличением времени судорожного периода и летальности от стрихнина, увеличением двигательной активности у животных после введения им морфия. Тиролиберин потенцирует возбуждающее действие ацетилхолина на нейроны коры головного мозга, вызывает анорексию, повышает высвобождение норадреналина и дофамина из синаптосом и ускоряет период обмена норадреналина. Кроме того, он участвует в терморегуляции и вызывает гипертермию при введении его в желудочки мозга. Показано, что тиролиберин широко представлен в поджелудочной железе и желудочно-кишечном тракте. В антральном отделе желудка плода человека он выявляется в клетках, содержащих гастрин. Однако у взрослого человека эта колокализация двух гормонов не подтверждается (S. Grasso и соавт., 1992) В противоположность этому тиролиберин выявляется в поджелудочной железе как взрослого, так и плода. При этом в эмбриональном периоде содержание тиролиберина в поджелудочной железе значительно выше. Причем в поджелудочной железе, так же как и в желудке, тиролиберин колокализуется в одной клетке, а именно в b-клетке, содержащей инсулин. У человека назначение тиролиберина снижает скорость абсорбции глюкозы и ксилозы из кишечника (L.O. Dolva и соавт., 1978). Тиролиберин выявляется также в мочеполовых органах (простата, семенные пузырьки и др.). Его наличие выявлено в сетчатой оболочке, плаценте, экстрактах различных опухолей человека. Однако убедительных данных о биологической значимости тиролиберина в этих органах пока нет. Видимо, он оказывает паракринное или нейротрансмиттерное влияние. Механизмы контроля секреции и высвобождения тиролиберина представлены на схеме 14.

Схема 14. Контроль секреции и высвобождение тиролиберина.

ТЛН – тиролиберинсинтезирующий нейрон; 1 – альфа-адренергическое влияние норадреналина; 2 – серотонин; 3 – эндорфины. Сплошные стрелки – стимулирующее влияние, пунктирные – угнетающее влияние на секрецию тиролиберина.

Механизм действия тиролиберина включает его взаимодействие со специфическими мембранными рецепторами клеток передней доли гипофиза, ответственных за секрецию ТТГ. Длительное время считалось, что в результате гормонально-рецепторного взаимодействия происходит активация аденилатциклазы с последующим образованием цАМФ, а последний стимулирует секрецию ТТГ. Как показано в последнее время, повышение цАМФ еще недостаточно для стимуляции секреции ТТГ. Действие тиролиберина опосредуется, главным образом, через вторичные мессенджеры фосфатидилинозитоловой системы и последующим фосфорилированием протеинкиназ. Высвобождение ТТГ стимулируется избытком ионов калия и требует обязательного присутствия ионов кальция. Наблюдаемое после взаимодействия тиролиберина с рецепторами повышение внутриклеточного кальция носит двухфазный характер: быстрое повышение внутриклеточного кальция, затем продолжительное плато и второй пик повышения содержания внутриклеточного свободного кальция. Первый пик повышения кальция связан с его высвобождением из внутриклеточного депо под влиянием вторичного мессенджера – инозитолтрифосфата. Открытие кальциевых вольтажзависимых каналов и повышение скорости вхождения кальция из внеклеточной жидкости приводит ко второму пику повышения концентрации внутриклеточного кальция (L. Peizhi и соавт., 1992). Эти и другие авторы справедливо считают, что повышение цАМФ, наблюдаемое после воздействия тиролиберина, является не первичным, а вторичным феноменом, следствием стимулирующего влияния на образование цАМФ вторичных мессенджеров фосфатидилинозитоловой системы. Однако в различных областях ЦНС тиролиберин может первично опосредовать свое действие через образование цАМФ или через инозитолтрифосфат.

Количество рецепторов к тиролиберину и их способность к взаимодействию модулируется циркулирующим уровнем тироидных гормонов. Так, у гипотироидных животных количество рецепторов к тиролиберину увеличивается почти в 2 раза по сравнению с контролем. Заместительная терапия тироидными гормонами приводит к уменьшению повышенного количества рецепторов у этих животных (P.M. Hinkle и соавт., 1981). Помимо тироидных гормонов, на процессы взаимодействия тиролиберина с рецепторами большое влияние оказывают простагландины (ПГЕ1).

Тиролиберин разрушается в мембранах органов-мишеней, плазме или сыворотке крови под влиянием двух ферментов – пироглутамил аминопептидазы 1-го и 2-го типа (последняя находится в сыворотке крови, а первая связана с мембранами клеток) через трансформацию нескольких соединений. Вначале он трансформируется в кислый тиролиберин, а затем в дипептид – гистидинпролинамид, который подвергается неферментативной циклизации с образованием гистидилпролин дикетопиперазина (циклический гистидил пролин). Показано, что циклический гистидил пролин обладает свойствами пролактолиберина и оказывает дополнительные влияния на ЦНС через повышение уровня цГМФ, что проявляется угнетением аппетита, изменением температуры тела и др. Скорость инактивации тиролиберина в плазме животных увеличивается на фоне предварительного введения трийодтиронина. Тиролиберин накапливается в печени, почках и гипофизе. Период его полураспада составляет около 3-4 мин. У больных, страдающих тиротоксикозом, период полураспада тиролиберина в крови составляет 2 мин, а у больных, страдающих гипотирозом, около 6 мин (E. Iverson, 1991). При снижении функции печени или почек клиренс тиролиберина уменьшается. Несмотря на быструю инактивацию, низкие концентрации тиролиберина определяются в периферической крови.

Опыт клиничекого применения тиролиберина показал, что его введение уже в течение первых 5 минут стимулирует высвобождение ТТГ в кровь и последующее повышение уровня тироидных гормрнов. Кроме специфического влияния на ТТГ, тиролиберин увеличивает уровень пролактина в сыворотке крови, проявляя свойства пролактолиберина. Несмотря на многочисленные исследования, окончательного мнения о том, что тиролиберин является физиологическим пролактолиберином, нет. Если порог чувствительности к стимулирующему влиянию тиролиберина на секрецию ТТГ и пролактина одинаков, то акт сосания, стимуляция молочной железы, а также стресс увеличивают содержание пролактина в крови, оставляя интактной концентрацию ТТГ. Более того, циркадный ритм секреции ТТГ и пролактина также не совпадает. На секрецию гормона роста у здоровых людей тиролиберин не влияет, в то время как у больных акромегалией под его влиянием происходит дальнейшее повышение уровня СТГ в сыворотке крови. Это изменение чувствительности к тиролиберину у больных акромегалией, имеющих, как известно, аденому гипофиза, настолько специфично, что проба с ним используется для диагностики и дифференциальной диагностики этого заболевания, а также для оценки эффективности лечения акромегалии. Тиролиберин применяется также для оценки резервов ТТГ и пролактина в гипофизе и дифференциальной диагностики вторичного и третичного гипотироза (см. ”Гипотироз”). При диффузном токсическом зобе уровень ТТГ в сыворотке крови снижен и не изменяется после введения тиролиберина. Кроме того, тиролиберин применяется в неврологической практике. Имеется достаточное количество работ о его положительном влиянии при амиотрофическом латеральном склерозе, дегенерации мозжечка, психической депрессии. Особый интерес представляют работы последних лет, в которых показано положительное влияние тиролиберина в лечении респираторного дистресс-синдрома у новорожденных. Патогенез этого синдрома связан с недостаточным созреванием сурфактантной системы легких, наблюдаемым у недоношенных новорожденных. Назначение тиролиберина или его сочетание с глюкокортикоидами достоверно улучшает отношение лецитин/сфингомиэлин в амниотической жидкости, которое является индексом созревания легочной ткани плода (W. Morales и соавт., 1989; R. Ballard и соавт., 1992).

Гонадолиберин. Известно, что репродуктивная функция организма регулируется гипофизом (посредством ФСГ, ЛГ и пролактина), а функция последнего находится под контролем ЦНС, в том числе гипоталамуса. Разрушение гипоталамуса при интактном гипофизе и полной сохранности его кровоснабжения приводит к атрофии гонад и полностью прекращает половое развитие животных.

Ранее считалось, что в гипоталамусе секретируется люлиберин, высвобождающий ЛГ, и фоллиберин, высвобождающий ФСГ. Идентификация их структуры и аминокислотного состава (Y. Matsuo и соавт., 1971) показала, что оба пептида имеют одну и ту же последовательность аминокислот: pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2. Мол. м. -1182, 39. Несмотря на установление химической структуры гонадолиберина была выделена кДНК предшественника человеческого гонадолиберина, состоящего из 92 аминокислот и имеющего молекулярную массу около 10000 дальтон (P. Seeburg и J. Adelman, 1984). Ген, ответственный за синтез гонадолиберина, локализуется на 8-й хромосоме и содержит 4 экзона; 2-й экзон кодирует прогонадолиберин, часть 2-го экзона, 3-й экзон и часть 4-го экзона кодируют так называемый гонадолиберинсочетающийся пептид, состоящий из 56 аминокислот, который, по данным K. Nikolics и соавт. (1985), угнетает секрецию пролактина и стимулирует высвобождение ФСГ и ЛГ. Некоторые авторы не исключают наличия двух гипофизотропных гормонов, регулирующих синтез и высвобождение ФСГ и ЛГ. J. Marshall и R. Kelch (1986) показали, что различное влияние гонадолиберина на секрецию гонадотропинов связано с пульсирующей секрецией гонадолиберина. Быстрочастотная секреция гонадолиберина снижает секрецию обоих гонадотропинов; медленночастотная пульсация секреции гонадолиберина повышает уровень ФСГ относительно ЛГ, а инфузия гонадолиберина с постоянной скоростью ингибирует секрецию как ФСГ, так и ЛГ.

В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения, что гипоталамическая регуляция ФСГ и ЛГ осуществляется одним гормоном – гонадолиберином, который в высокой концентрации выявляется в области срединного возвышения и organum vasculosum. Нейроны, содержащие гонадолиберин, выявляются в обширной области гипоталамуса от перекреста зрительных нервов до супраоптического ядра, но наибольшее их количество локализуется в медиобазальном гипоталамусе. Их аксоны проецируются в область срединного возвышения, где, как уже сказано, концентрация гонадотропина очень высока. В области вентромедиального и дугообразного ядер концентрация гонадолиберина ниже. У человека наибольшее количество нейронов, содержащих гонадолиберин, локализуется в области медиобазального гипоталамуса между третьим желудочком и срединным возвышением (J. L. King и соавт., 1985). В эмбриональном периоде нейроны, продуцирующие гонадолиберин, находятся вместе с нейронами обонятельного нерва, которые локализуются в области, из которой в последующем образуется верхняя челюсть. Они затем мигрируют через носовую перегородку, достигая переднего мозга, где и локализуются в последующем вместе с нервными нейронами. Нарушение в эмбриональном периоде этой миграции нейронов приводит к развитию синдрома Каллмана, для которого характерен гипогонадизм в сочетании с аносмией (см. ”Заболевания половых желез”). Нейроны, содержащие гонадолиберин, локализуются и в других областях ЦНС, ответственных за эмоциональное и половое поведение. В регуляции секреции гонадолиберина участвуют половые гормоны и моноамины. Так, опиоидные пептиды и g-аминомасляная кислота угнетают, а серотонин, адреналин, норадреналин, нейропептид Y, ангиотензин II и ацетилхолин стимулируют высвобождение гонадолиберина. Секретируемый нейронами гонадолиберин транспортируется аксонами этих клеток к синапсам срединного возвышения со скоростью 1-3 мм/ч. Гипоталамус содержит около 20-85 нг гонадолиберина и последний высвобождается пульсирующим способом. Полагают, что в регуляции пульсирующей секреции гонадолиберина участвуют центральные восходящие a-1-адренергические волокна. В регуляцию пульсирующей активности вовлечены также b-эндорфин, метэнкефалин и динорфин, а также вещество P, нейропептид Y и ВИП. С каждым пульсом из гипоталамуса высвобождается в среднем 65-90 пг гонадолиберина. Из гипоталамуса гонадолиберин портальной системой гипофиза транспортируется в гипофиз, где связывается плазматическими мембранами клеток передней доли. Рецептор гонадолиберина состоит из 327 аминокислот и относится к рецепторам, имеющим 7 трансмембранных фрагментов. Гонадолиберин после взаимодействия с соответствующим рецептором подвергается интернализации, транслокации к лизосомам, где он подвергается под влиянием лизосомальных ферментов деградации. Трансдукция гормонального сигнала после его взаимодействия с рецепторами осуществляется вторичными мессенджерами (инозитолтрифосфат и диацилглицерин), производными полифосфоинозитидной системы, которые стимулируют фосфорилирование белков и мобилизацию кальция, вызывая повышение содержания внутриклеточного кальция, что приводит к высвобождению ЛГ. В гипофизарных клетках S. Izumi и соавт. (1990) идентифицировали 2 типа вольтажзависимых кальциевых каналов (Т-тип – подвергающиеся быстрой активации и инактивации, и Л-тип – медленные дигидропиридинчувствительные каналы, подвергающиеся воздействию вторичных мессенджеров).

Активирование протеинкиназы С происходит с участием диацилглицерина и цитозольного свободного кальция. Выше отмечалось, что гонадолиберин секретируется пульсирующим образом (всплески активности продолжаются в течение 8-16 мин и повторяются в интервалах через 37-56 мин) и между количеством высвобожденного гонадолиберина и количеством рецепторов к нему имеются обратные взаимоотношения. Изменение количества рецепторов к гонадолиберину является важным фактором регуляции секреции гонадотропинов. Так, эстрогены и андрогены уменьшают количество рецепторов к гонадолиберину. Рецепторы к гонадолиберину помимо клеток передней доли гипофиза выявлены также в яичниках, где, видимо, гонадолиберин оказывает паракринное влияние.

При введении гонадолиберина отмечается его быстрое накопление в печени, почках и гипофизе. Период полураспада гонадолиберина в плазме составляет 5-7 минут. В процессах деградации гонадолиберина участвуют 3 ферментативных системы (пептидазы, эндопептидазы).

Пролактостатин. Известно, что ЦНС млекопитающих участвует в регуляции секреции пролактина, которая подвержена различным влияниям (акт сосания, эмоциональный стресс и др.). В противоположность действию на другие гормоны передней доли гипофиза в отношении секреции пролактина гипоталамус оказывает тоническое тормозящее влияние. Перерезка ножки гипофиза, т.е. перерыв связи между гипоталамусом и аденогипофизом, приводит к повышению высвобождения пролактина.

В 1974-1977 гг. в лаборатории, руководимой А. Шелли, из гипоталамуса свиньи были получены высокоочищенные фракции пролактостатина, которые, однако, содержали до 15% норадреналина и 2% дофамина. Эти данные позволили предположить, что способность названных препаратов угнетать высвобождение пролактина в определенной степени обусловлена присутствием норадреналина, поскольку катехоламины, как изолированные из гипоталамической ткани, так и синтетические, тоже угнетают высвобождение пролактина.

Далее из высокоочищенных гипоталамических экстрактов была изолирована g-аминомасляная кислота, которая, как и пролактостатин, угнетала высвобождение пролактина. Таким образом, катехоламины, дофамин и g-аминомасляная кислота, которые постоянно выявляются в гипоталамических высокоочищенных фракциях пролактостатина, оказались способны оказывать такое же действие, как и сам пролактостатин. Многичисленные исследования, проведенные в последние годы, позволили усомниться в существовании пролактостатина. Ряд исследователей считают, что гипоталамический фактор, угнетающий секрецию пролактина, есть не что иное, как дофамин. В то же время не исключена полностью возможность, что дофамин все-таки стимулирует секрецию и высвобождение реально существующего пролактостатина.

Введение дофамина в полость 3-го желудочка вызывает повышение уровня пролактостатической активности плазмы крови, взятой из портальной системы гипофиза, при одновременном уменьшении концентрации пролактина в периферическом русле. Вещества, стимулирующие специфические дофаминовые рецепторы, т.е. агонисты дофамина (апоморфин, l-дофа, алкалоиды спорыньи- 2-a-бромэргокриптин или бромокриптин), также угнетают высвобождение пролактина. Дофамин синтезируется тубероинфундибулярными нейронами, расположенными в области дугообразного и перивентрикулярного ядер медиобазальной области гипоталамуса. Аксоны этих нейронов заканчиваются на сосудах портальной системы гипофиза в области срединного возвышения. Секретируемый нейронами дофамин поступает с кровотоком к клеткам передней доли гипофиза и активирует механизм, ингибирующий высвобождение пролактина. Концентрация дофамина в портальной системе гипофиза достаточна для угнетения высвобождения пролактина. После назначения l-дофа, которая в мозге и в периферических тканях конвертируется в дофамин, приводит к быстрому снижению уровня пролактина в крови как у здоровых лиц, так и у больных с различными формами гиперпролактинемии. Дофамин оказывает свое ингибирующее действие на лактотрофы посредством специфических рецепторов. Он угнетает не только высвобождение, но и биосинтез пролактина. Это ингибирующее действие опосредуется через снижение образования цАМФ, синтеза фосфоинозитола, арахидоновой кислоты и обмена фосфолипидов. Помимо цАМФ, вторичные мессенджеры полифосфоинозидной системы участвуют в механизме действия дофамина. Дофамин угнетает также деление клеток и синтез ДНК, что сопровождается исчезновением секреторных гранул в пролактотрофах и стимулированием процессов кринофагии.