6.2.1. Гипоталамо-нейрогипофизарная система

Гипоталамо-нейрогипофизарная система состоит из крупных нейросекреторных клеток, которые у высших позвоночных располагаются в двух основных ядрах: супраоптическом и паравентрикулярном. Волокна, проводящие нейросекрет и составляющие гипоталамо-гипофизарный тракт, оканчиваются в нейрогемальном органе - нейрогипофизе, или задней доле гипофиза. В клетках этих ядер происходит выработка висцеротропных гормонов (ранее их называли нейрогипофизарными) - вазопрессина, или антидиуретического гормона (АДГ), и окситоцина. В супраоптическом ядре вырабатывается преимущественно вазопрессин, а в паравентрикулярном - больше окситоцина. Эти гормоны являются нонапептидами, т. е. состоят из девяти аминокислот. У низших позвоночных существует единое преоптическое ядро, в котором вырабатываются гомологи вазопрессина и окситоцина.

Вазопрессин (или антидиуретический гормон - АДГ) - ведущий фактор регуляции осморегуляторной функции почек (табл. 6.1). Он уменьшает мочеотделение и повышает осмотическую концентрацию мочи. Это действие гормона связано главным образом с увеличением проницаемости стенки канальцев для воды. Рецепторы гормона расположены в почечных канальцах. В связи с функциональным значением АДГ его содержание выше у животных, обитающих в аридной зоне (например, у верблюдов), и, напротив, при жизни в условиях высокой влажности АДГ вырабатывается в незначительном количестве (морская свинка).

Окситоцин оказывает влияние на гладкую мускулатуру матки и других органов (семенных протоков, стенки кровеносных сосудов и пр.), стимулирует родовую деятельность. Кроме того, этот гормон вызывает, сокращение миоэпителиальных клеток в молочной железе, стимулируя выделение молока.

Помимо специальных висцеротропных эффектов эти гормоны могут действовать синергично с рилизинг-гормонами, способствуя выходу аденогипофизарных гормонов, т. е. обладают свойствами либеринов.

                                                        Та б л и ц а 6.1

Гормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер

Гормон

Группа животных

Ткань-мишень

Основное действие

Регуляция секреции

Вазопрессин

Млекопитающие

Почка

Усиление реабсорбции воды

Секрецию стимулирует повышение осмотического давления плазмы или уменьшение объема крови

Окситоцин

Млекопитающие

Матка

Сокращение гладких мышц

Секрецию гормонов у млекопитающих вызывает раздражение сосков при сосании и растяжение шейки матки. Повышенная концентрация прогестерона подавляет секрецию

Аргинин-вазотоцин

Все классы позвоночных

Почка

Усиленная реабсорбция (у четвероногих)

Секрецию стимулирует повышение осмотического давления плазмы или уменьшение объема крови

Мезотоцин

Рептилии, амфибии, двоякодышащие рыбы

Почка

Уменьшение реабсорбции воды

Неизвестна

 

Гормоны в комплексе с нейрофизином  в виде гранул транспортируются из тел клеток по аксонам в нейрогипофиз. Терминали аксонов образуют тесные контакты с капиллярами, в которые выделяются гормоны. Поступившие в кровь свободные от носителя гормоны быстро разрушаются: период их полураспада составляет 2-4 мин, инактивация происходит в печени и почках. Фрагменты молекул более стойки к действию протеаз крови.

 

 

Рис. 6.9 Нейрон гипофизотропной зоны, гипоталамуса, образующий либерины

АГ - аденогипофиз, РГ - рилизинг-гормон (фактор)

 

Молекулы вазопрессина и окситоцина состоят из 9 остатков аминокислот, по двум из которых они различаются. Оба гормона секретируются в меньших количествах и другими структурами нервной системы, клетками вилочковой железы, поджелудочной железы, надпочечников, почек и гонад (половых желез). В геноме гены гормонов различны, что делает возможным раздельную стимуляцию их секреции. Они включают экзоны, кодирующие нонапептид, его транспортер нейрофизин и гликопротеин. Запуск увеличения секреции вазопрессина происходит при действии ряда стрессорных факторов и, в частности, увеличении осмотического давления плазмы крови, ликвора, межтканевой жидкости. Последнее происходит вследствие диеты, обогащенной

осмотически активными веществами (глюкозой, липидами, белками, NaСl), или уменьшения объема жидкости в организме (при лактации, кровопотерях, усиленном потоотделении, диурезе - образовании и выделении мочи, диарее - поносе). Поэтому основными механизмами гомеостатирования осмотического давления, в которых участвует вазопрессин, является уменьшение потерь жидкости через почки и легкие, а также увеличение потребления воды через запуск жажды и питьевого поведения. Нормализации осмотического давления способствует также регуляция вазопрессином концентрации ряда осмотически активных веществ в плазме крови. В разных структурах эти эффекты опосредуются через разные типы рецепторов к гормону.

В гломерулярном слое коры надпочечников вазопрессин увеличивает секрецию альдостерона, обладающего однонаправленным с ним анти-Nа-уретическим эффектом в почечных канальцах. В легких вазопрессин стимулирует секрецию гормона пневмадина, уменьшающего выделение воды на выдохе.

В головном мозгу наряду с регуляцией внутричерепного давления, вазопрессин увеличивает связывание воды глией. Насыщенность нейропиля водой предохраняет нейроны от скачков трансмембранных градиентов осмотического давления. Помимо того, посредством локальной вазоконстрикции и регуляции системного артериального и внутричерепного давлений гормон участвует в перераспределении объема жидкости между структурами.

Уменьшая выделение из организма осмофильных ионов Na+ и Cl-, вазопрессин снижает концентрацию в плазме крови и другого осмотически активного вещества - глюкозы. Как и другие гормоны гипофиза, выделяющиеся при cтpecce, он активирует в мембране нейрона транспортер, переносящий глюкозу в клетку, а также внутриклеточный гликолиз и стимулирует секрецию инсулина, обладающего выраженным гипогликемическим эффектом. Это приводит не только к нормализации осмотического давления, но и к активации метаболизма нейронов, деполяризации их мембран, к повышению возбудимости ЦНС в целом, а также селективно - центра жажды и питьевого поведения гипоталамуса. Выбору адаптивной программы поведения способствует активация вазопрессином механизмов долговременной памяти.

Усиление секреции окситоцина происходит при растяжении матки во время акта родов. Раздражение рецепторов соска во время акта сосания также способствует выделению окситоцина. При этом в "рефлексе выделения молока" афферентное звено представлено нервными путями, а эфферентное - гормональным посредником.

Первый рецептор окситоцина ОТ1 был обнаружен в гладкомышечных элементах матки, а затем и в гипоталамо-гипофизарной системе. Он сопряжен с G-белками, что определяет Ca2+-зависимую стимуляцию окситоцином сокращений матки при родах и миоэпителиальных клеток молочной железы (рефлекс выведения молока), подвижность сперматозоидов, экзоцитоз пролактина, норадреналина, а также и самого гормона. Тормозные эффекты окситоцина опосредуются через рецептор ОТ2.

Циркадная секреция вазопрессина и окситоцина определяет суточную цикличность состояний бодрствования. У человека отмечены два максимума содержания вазопрессина в плазме крови: с 8 до 10 ч и с 16 до 18-20 ч. Во время сна подъемы содержания вазопрессина приходятся на стадию быстрого сна, когда "висцеральная буря" из-за возрастающей гипоксии на предыдущей стадии приводит к появлению десинхронизации в ЭЭГ. При родах анальгезирующее действие окситоцина сочетается с усилением сокращения гладких мышц матки и снижением возбудимости ЦНС. В послеродовой период снижение возбудимости ЦНС ослабляет воздействие стрессорных факторов и воспоминаний о них на кормящую мать, предотвращая невротизацию ребенка. Повышение концентрации окситоцина в плазме крови в недели, предшествующие родам, активирует иммунокомпетентные клетки и процессы в репродуктивных органах.

Эволюция висцеротропных нонапептидных гормонов гипоталамуса. У млекопитающих описаны два основных гормона - окситоцин и аргинин-вазопрессин, и лишь у отдельных животных, например, у свиньи имеется вместо аргинин-вазопрессина лизин-вазопрессин, отличающийся одной аминокислотой. Однако у позвоночных описано девять других нонапептидных гормонов.

У наиболее древних из ныне живущих позвоночных - круглоротых (миноги, миксины) - существует только один гормон - аргинин-вазотоцин. У этих животных он выполняет широкие регуляторные функции. Все другие позвоночные (кроме млекопитающих) также имеют аргинин-вазотоцин. Однако у ряда рыб аргинин-вазотоцин проявляет диуретическое свойство, и лишь с выходом позвоночных на сушу этот гормон приобретает антидиуретическое действие.

В процессе эволюции позвоночных происходит постепенная смена клубочкового диуреза на клубочковый антидиурез (амфибии), а затем возникает канальцевая реабсорбция. По-видимому, у низших позвоночных этот гормон участвует также в регуляции ряда репродуктивных функций, в частности, совместно с мезотоцином и другими гомологами окситоцина влияет на гладкую мускулатуру половых путей, способствуя выходу половых клеток. Таким образом, у низших позвоночных сфера действия этих гормонов более широкая, чем у млекопитающих.

Гомологами окситоцина млекопитающих являются мезотоцин, обнаруженный у амфибий, рептилий, птиц, и другие окситоциноподобные гормоны, найденные у разных семейств рыб.

Предполагают, что наиболее древний гормон - аргинин-вазотоцин; из близкого к нему предкового гормона в ходе эволюции, очевидно, образовались остальные нонапептидные гормоны с более специализированными эффектами.