Учебники / Адо

виях в плазме крови кортизол и кортикостерон связаны белками более чем на 90 % и лишь незначительное количество этих кортикостероидов находится в свободном состоянии.

Общее количество циркулирующего тироксина в организме составляет: связанного — 1 г, свободного — 0,001 мг при его концентрации в сыворотке крови 0,1 мкг/л.

Таким образом, концентрация свободной формы гормона очень

незначительна по отношению к связанной.

По современным представлениям все гормоны по механизму их действия на клетки-мишени можно разделить на две группы. К первой группе относятся гормоны дистантного действия: белковые и пептидные гормоны, катехоламины, а также ряд биогенных аминов. Эти гормоны связываются на поверхности клетки-мишени с соответствующим рецептором и управляет обменными процессами с поверхности клетки, что обусловливает ряд биохимических изменений, приводящих к образованию вторичного посредника. Обычно это выражается в активации аденилатциклазной системы и накоплении циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Последний в свою очередь запускает следующую цепь процессов, важнейшими звеньями которой являются активация протеинкиназ и фосфорилирование белковых субстратов. По такому механизму, в частности, катехоламины регулируют интенсивность гликогенолиза. Специфичность ответа клетки на тот или иной гормон определяется специфичностью рецептора, который связывается только со своим гормоном, а также природой специфических для клетки протеинкиназ и белковых субстратов.

Вторая группа гормонов проникает в клетку, где оказывает свое действие. Эту группу можно обозначить как группу гормонов «непосредственного» действия. В их число входят андрогены, эстрогены, прогестины, I кортикостероиды. Главным в действии стероидных гормонов является активация того или иного гена, что сопровождается усилением образования соответствующего фермента. Однако ряд эффектов осуществляется другими путями, не связанными с влиянием на активность генов.

В механизме доставки стероида к генетическому локусу можно выделить три звена. Первое звено — связывание поступившего в клетку гормона с белком, находящимся в цитоплазме и выполняющим роль специфического рецептора для данного гормона. Второе звено — модификация комплекса «стероид + рецепторный белок». Эта модификация дает возможность осуществления следующего — третьего звена. Третье звено — проникновение стероида в комплексе в ядро клетки и избирательное соединение со специфическим участком хроматина.

Общий принцип механизма влияния гормонов непосредственного действия можно проиллюстрировать на примере глюкокортикоидов. Гормон свободно проникает в клетку и связывается со специфическими рецепторными белками цитоплазмы. Очевидно, связывается неметаболизированный гормон, так как из стероидно-белкового комплекса удается выделить глюкокортикоид как таковой. Об этом свидетельствует и тот

368

факт, что метаболиты кортизола не вызывают эффектов кортизола и конкурентно не угнетают его действия. Рецепторные белки обладают высоким сродством к стероиду, выраженной специфичностью и малой емкостью. Поэтому данный вид связывания называют специфическим. В зависимости от вида клеток количество рецепторов колеблется от 3000 до 5000 на одну клетку.

Сравнение различных тканей одного вида животных показало, что связывание глюкокортикоида в разных тканях неодинаково. Так, растворимая фракция клеток вилочковой железы связывала в 3 раза больше триамсинолона, чем такие же фракции из коры головного мозга и яичек.

Гпюкокортикоидные рецепторы (ГР) относятся к суперсемейству стероид-ядерных регуляторных протеинов, которые функционируют как лигандактивируемые факторы транскрипции. Молекула ГР состоит из 777 аминокислотных остатков. На карбоксильном конце молекулы находится гормонсвязывающий участок. Аминотерминальная часть молекулы участвует в активации транскрипции, а через небольшой срединный модуль происходит связывание ГР с соответствующим местом на ДНК. В цитоплазме ГР в не связанном с гормоном состоянии представляют собой гетерогенные комплексы, состоящие из собственно рецептора и связанных с ним по крайней мере четырех белков теплового шока.

Роль последних заключается в поддержании конформации ГР в состоянии, подходящем для связывания гормона и предупреждения транслокации не связанного с гормоном ГР в ядро. После связывания ГР с гормоном ГР освобождается от белков теплового шока и перемещается в ядро. Здесь глюкортикоидрецепторные комплексы образуют димер, который связывается в регуляторной части соответствующего гена с определенным участком ДНК, называемым «гормонотвечающий элемент». ГРдимер совместно о кофакторами и рядом других факторов транскрипции регулирует транскрипцию этого гена, вызывая либо активацию транскрипции, либо ее угнетение. При снижении уровня гормона и диссоциации гормонально-рецепторного комплекса в ядре ГР освобождается и возвращается обратно в цитоплазму, где снова образует комплекс с белками теплового шока. Препараты глюкокортикоидных гормонов обычно применяют для подавления воспаления при многих заболеваниях (аутоиммунные процессы, бронхиальная астма и др.). Механизмы их антивоспалительного действия многообразны и реализуются через изменение регуляции активности многих генов, кодирующих образование провоспалительных цитокинов, ферментов и других продуктов, участвующих в развитии воспаления. Так, глюкокортикоиды обладают следующими свойствами:

• усиливают экспрессию генов, кодирующих образование ферментов, оказывающих угнетающее влияние на развитие воспаления (липокортин I, нейтральная эндопептидаза в эпителиальных клетках слизистой оболочки дыхательных путей — разрушают тахикинины; лейкоцитарный секретируемый ингибитор протеазы в слизистой оболочке дыхательных путей и др.);

369

•угнетают экспрессию генов, кодирующих образование провоспалительных цитокинов (интерлейкины 1—6; гранулоцитарно-макрофа- гальный колониестимулирующий фактор, туморнекротизирующий а- фактор и др );

•угнетают экспрессию генов, кодирующих образование ферментов, способствующих развитию воспаления (синтетаза оксида азота, индуцибельная изоформа циклоксигеназы 2);

•угнетают экспрессию генов, кодирующих образование молекул адгезии (ICAM-1), и рецепторов для провоспалительных медиаторов (для вещества Р).

Существуют и другие механизмы действия указанных гормонов, которые изучены меньше и объдиняются под названием «посттранскрипционные». Сюда входят все этапы — от стабилизации и транспорта образовавшихся РНК до синтеза белка.

Одним из важных механизмов действия глюкокортикоидов является так называемое пермиссивное действие. Его суть состоит в том, что некоторые метаболические эффекты гормонов дистантного действия реализуются только в присутствии физиологической концентрации глюкокортикоидов. Все гормоны, циркулирующие в организме, в конечном счете метаболизируются и выводятся из организма. В основном метаболизм гормонов происходит в печени, однако ряд гормонов метаболизируется и в других тканях.

В организме для каждого гормона существует равновесие между его секрецией, связыванием белками, действием в тканях-мишенях и метаболизмом в тканях. В поддержании такого равновесия большую роль играет механизм обратной связи. Нарушение любого из внежелезистых компонентов этого равновесия может приводить к таким изменениям, которые будут клинически проявляться нарушением функции соответствующей железы.

Нарушение связывания гормонов белками. Связывание кортикостероидов белками плазмы крови, являясь одним из эволюционно выработавшихся физиологических механизмов приспособления, при определенных условиях может нарушаться, и тогда это нарушение может стать патогенетическим фактором либо сниженной, либо повышенной активности кортикостероидных гормонов. Клинические наблюдения указывают на такую возможность.

Так, например, при синдроме Иценко—Кушинга выявляются случаи, сопровождающиеся снижением связывания кортизола белками плазмы крови, что приводит к увеличению его свободной фракции. При снижении способности белков плазмы крови связывать кортизол обнаруживались также признаки диабета или преддиабета, нарушения менструального цикла, гипертензия и др. Нарушение связывания тиреоидных гормонов может приводить к таким изменениям, которые определяются как гипоили гипертиреоз. Усиление связывания инсулина может приводить к инсулиновой недостаточности.

370

Блокада циркулирующего гормона. Этот вид изменения активности касается полипептидных гормонов и сопровождается картиной гипофункции соответствующей железы. Возможны следующие механизмы

инактивации:

•инактивация гормона в связи с образованием аутоантител. Такая возможность хорошо известна при лечении экзогенными гормональными препаратами. Так, у большинства лечившихся людей установлено образование антител к инсулину, СТГ, АКТГ, что в ряде случаев сопровождается снижением лечебного эффекта препарата; возможно также образование аутоантител и к гормонам, появляющимся в самом организме;

•изменения в активном центре или конформации молекулы гормона в связи с мутацией и замещением в молекуле гормона одной аминокислоты на другую. Подобные замещения обнаружены в активном центре инсулина. Можно предположить такую возможность в отношении других гормонов, в частности СТГ. Последнее предположение вытекает из клинических наблюдений. Так, выделяют группу больных карликовостью с очень высокой концентрацией СТГ в плазме крови, однако влияния на рост организма этот гормон не оказывает. Гормон определяется иммунологическим методом, следовательно, его антигенные свойства не нарушены. При введении экзогенного СТГ увеличивается рост, следовательно, рецептор для СТГ есть и его функция также не нарушена. Сопоставление этих двух фактов дает основание сделать заключение о биологической неактивности эндогенного СТГ;

•нарушение превращения прогормона в гормон. Установлено, что белковые гормоны секретируются вначале как прогормоны в составе более крупных полипептидных цепей, которые затем расщепляются. Так, например, плацента секретирует АКТГ, липотропин и (3-эн- дорфин как общую молекулу. В некоторых случаях у больных сахарным диабетом обнаружен инсулин, у которого С-терминаль- ный конец (3-цепи связан с С-пептидом. В обычных условиях С-пеп- тид соединяет а- и (3-цепи инсулина и вся молекула называется проинсулином. Это одноцепочечный белок с мол. массой 10 ООО Д, физиологически неактивный. Молекула проинсулина представляет собой единичную полипептидную цепь, при отщеплении С-пептида образуется активный инсулин. Нарушение этого процесса препятствуют образованию активной формы инсулина.

Блокада гормонального рецептора. Очевидно, это довольно распространенный механизм, приводящий к картине гормональной недостаточности: активный гормон не находит своего рецептора на клетке или в ней в связи с потерей рецептора или в связи с фиксацией на его поверхности антагонистов, конформационными изменениями и другими факторами, препятствующими соединению с гормоном. Обычно концентрация гормона в таких случаях нормальна либо увеличена. Введение гормонов

371

с лечебной целью не сопровождается соответствующим эффектом. Для получения некоторого эффекта нужно вводить большие дозы препарата.

Описаны случаи вазопрессинрезистентных форм несахарного диабета, сопровождающиеся значительным увеличением антидиуретического гормона в крови и отсутствием эффекта на его введение извне. При карликовом росте концентрация СТГ в крови может оставаться нормальной и больные не отвечают на экзогенный СТГ. Введение СТГ не стимулирует образования соматомедина, как в норме, через который СТГ оказывает свое влияние на рост. При псевдогипопаратиреозе развивается синдром, сходный с гипопаратиреозом, сопровождающийся гипокальциемией, гиперфосфатемией и даже тетанией. Такие больные не реагируют на введение экзогенного паратгормона.

Аналогичные изменения выявлены и в отношении глюкокортикоидных рецепторов. Обнаружена изоформа ГР, которые не связывали гормон, в связи с чем не было влияния на экспрессию генов. В других случаях определялся укороченный в карбоксильном конце ГР, который также оказался функционально неполноценным. В Т-лимфоцитах стероид-ре- зистентных больных бронхиальной астмой выявлялось обратимое цитокинопосредованное снижение аффинности ГР к гормону, которое ассоциировалось с изменением функции этих клеток.

Нарушение пермиссивного действия глюкокортикоидов. Эффекты ряда гормонов дистантного действия, в частности катехоламинов, реализуются на фоне физиологической концентрации кортизола. Эту роль кортизола называют пермиссивной. Поэтому снижение концентрации кортизола ведет к уменьшению, а иногда и к извращению эффекта катехоламинов. Так, например, адреналин вызывает гликогенолиз в печени и липолиз в жировой ткани в присутствии кортизола. Поэтому у адреналэктомированных животных значительно снижены оба эти эффекта адреналина. Вызываемый адреналином гликогенолиз является сложным и многозвенным процессом. Он начинается с соединения адреналина с (3-адренергическим рецептором на клеточной мембране. Это вызывает активацию аденилатциклазы и приводит к усилению образования циклического аденозинмонофосфата, который в свою очередь через ряд реакций приводит к активации фосфорилазы и гликогенолизу.

Очевидно, механизм пермиссивного действия кортизола может реализоваться на разных уровнях в зависимости от характера стимулируемой обменной реакции и вида клеток. Он не влияет на связывание адреналина с его рецепторами на лейкоцитах, в том числе и на лимфоцитах, в связи с отсутствием различий в их связывающей способности у больных бронхиальной астмой и у здоровых.

Однако число (3-адренорецепторов на клетках тканей дыхательных путей и на лейкоцитах этих больных оказывалось сниженным. Лечение глюкокортикоидами увеличивало экспрессию этих рецепторов.

В одних случаях кортизол в физиологических концентрациях оказывает непосредственное активирующее влияние на аденилатциклазу, что ведет к увеличению цАМФ. В других случаях, фиксируясь на мембране,

372

он изменяет ее проницаемость таким образом, что позволяет катехоламинам достичь аденилатциклазы. Кроме того, известны случаи, когда нормальные концентрации цАМФ увеличивались под влиянием катехоламинов, но последующие звенья процесса оказывались блокированными в отсутствие глюкокортикоидов В частности, установлена возможность блокады одной из стадий активации фосфорилазы в связи с недостаточной мобилизацией ионов кальция. Увеличение концентрации этих ионов или добавление глюкокортикоидов восстанавливало нормальный ход процесса.

Нарушение метаболизма гормонов. При гепатитах и циррозах печени метаболизм гормонов угнетается Замедление метаболизма кортизола приводит к задержке его в организме Это включает механизм обратной связи и угнетает функцию коры надпочечников, что вызывает некоторую их атрофию. Снижение инактивации в печени эстрадиола у мужчин приводит к включению механизма обратной связи, в результате чего угнетается образование гонадотропинов в гипофизе и как следствие — снижение функции яичек и развитие импотенции Одновременно при циррозах печени тестостерон легче превращается в эстрогены.

Таким образом, причины и механизмы нарушения функции желез внутренней секреции многообразны. Они могут действовать как изолированно, так и в различных комбинациях, приводя к сложному переплетению обменных, функциональных и структурных нарушений.

15.4.Роль аутоаллергических (аутоиммунных) механизмов

вразвитии эндокринных нарушений

Появляется все больше данных о том, что наиболее частым механизмом нарушения функции эндокринной системы является образование аутоантител к различным ее компонентам Эти аутоантитела гетерогенны по своему составу и свойствам и могут оказывать действие на различных участках эндокринной регуляции Описана группа аутоантител, повреждающих клетки желез внутренней секреции и приводящих к развитию недостаточности той или иной железы. Известны аутоиммунные формы недостаточности щитовидной, паращитовидных и надпочечных желез. Аналогичным образом развивается инсулинзависимая (I тип) форма сахарного диабета.

Наиболее ярко аутоаллергический механизм повреждения выявляется при тиреоидите Хашимото. Это заболевание щитовидной железы, описанное Хашимото в 1912 г., сопровождается снижением функции железы — гипотиреоидизмом и увеличением ее объема, т.е развитием зоба. Строение железы резко изменяется. Она инфильтрирована главным образом лимфоцитами, поэтому заболевание иногда называют «лимфоидным зобом» Инфильтрация носит диффузный и очаговый характер. Количество фолликулов постепенно уменьшается, и они заменяются соединительной тканью, что приводит к постепенному снижению функции железы, иногда вплоть до развития микседемы. В железе имеются как

373

минимум три антигена (естественные или изолированные). Они находятся в тиреоглобулине, в коллоиде фолликулярного эпителия. Аутоантитела могут образовываться ко всем трем антигенам. Одновременно в повреждении участвует и аллергическая реакция замедленного типа.

Инсулинзависимый тип сахарного диабета часто сочетается с образованием аутоантител к островкам. Состав этих аутоантител различен. Можно обнаружить антитела ка- и (3-клеткам, причем они могут быть направлены к рецепторам для глюкозы, кучасткам мембраны, ответственным за Са2+-опосредованный экзоцитоз глюкагона и (или) инсулина. Это создает различные сочетания нарушений образования глюкагона и инсулина, что находит свое отражение в многообразии клинических проявлений диабета.

Действие другой группы аутоантител направлено, как уже указывалось, против полипептидных гормонов.

Наибольшее внимание привлекает третья группа аутоантител, действие которых направлено на рецепторы для гормонов на различных клет- ках-мишенях. Эти аутоантитела получили название антирецепторных. Рецептор представляет собой обычно сложный белок, состоящий из нескольких субъединиц, и выполняет, как правило, две функции:

кам рецептора. Поэтому возможны различные последствия связывания аутоантител с рецепторами. Установлены следующие варианты:

•антитела блокируют место узнавания на рецепторе, поэтому естественный, или экзогенный, гормон полностью или частично не может

сним связаться. Развивается клиника недостаточности данной железы, хотя гормон в крови есть. Выявляется резистентность к экзогенному гормону;

•антитела связываются с активным местом рецептора. Возникает имитация действия гормона, развивается клиника гиперфункции

данной железы. По механизму обратной связи образование естественного гормона снижается;

•образование комплекса «антитело + рецептор» в зависимости от вида антител может приводить к активации комплемента и повреж-

дению рецепторов;

• образовавшиеся комплексы «антитело + рецептор» мигрируют на поверхность клетки (кэппинг — образование шапки), после чего в этом участке происходит впячивание части мембраны внутрь клетки с образованием фагосомы, где происходит деградация комплексов. Взамен утраченных рецепторов клетка образует новые рецепторы. При хроническом течении процесса может происходить истощение воспроизводящей функции клетки, при этом на ее поверхности уменьшится число рецепторов к данному гормону.

374

Процесс поглощения, деградации и воспроизведения рецепторов происходит и в норме: Так, поглощаются и разрушаются гормонрецепторные комплексы. От избытка гормона клетка защищается, уменьшая образование рецепторов. Этот механизм, в частности, лежит в основе снижения чувствительности клеток-мишеней к инсулину у людей, употребляющих избыточное количество пищи. Последнее обстоятельство ведет к усилению образования инсулина. В ответ на избыток инсулина клет- ки-мишени снижают число рецепторов. Развивается один из видов инсулинорезистентности, на который благоприятно действует ограничение пищи.

Характер функциональных нарушений будет определяться свойствами образовавшихся аутоантител и их соотношением. Чаще образуются аутоантитела одновременно к различным субъединицам рецептора. Так, при диффузном токсическом зобе примерно у 95 % нелеченых больных выявляются аутоантитела к рецептору для тиреотропина. Они получили разные названия (длительно действующий стимулятор — LATS, протектор длительно действующего стимулятора — 1_АТё-Р;тиреоидстимулиру- ющие антитела — TSAb; тиреотропинсвязывающий ингибитор— ТВ I и

ДР-)-

Более детальные исследования показали, что одни из них направлены к гликопротеиновой субъединице (место узнавания сигнала), другие — к ганглиозидной субъединице (функция передачи сигнала) рецептора. Все они в той или иной степени блокируют связывание ТТГ, но при этом одни стимулируют образование цАМФ, синтез и освобождение Т3 и Т4, а другие — рост тиреоидных клеток без выраженного влияния на образование цАМФ. В связи с этим первые приводят к гипертиреоидизму, вторые — к развитию зоба с небольшим увеличением в крови содержания Т3 и Т4. В процессе течения заболевания количество антител разных видов обычно меняется, что влияет на функцию щитовидной железы.

Возникает вопрос: почему вырабатываются аутоантитела к рецепторам клеток? Считают, что это связано с дисбалансом в механизмах идиотип-антиидиотипического взаимодействия. Суть его сводится к тому (рис. 15.2), что на антигенную детерминанту гормона, которая может оказаться той частью, которой гормон связывается с рецептором клетки, образуются специфические антитела с уникальной конфигурацией на антигенсвязывающем конце. Эта специфическая, уникальная конфигурация получила название идиотипа. Идиотип является зеркальным отражением конфигурации антигенной детерминанты, поэтому и способен связываться с ней. Но сам идиотип, т.е. его конфигурации, является чужеродным для иммунной системы организма, что вызывает образование анти-антител, специфичных к идиотипу и получившие название антиидиотипических антител. Последние, являясь зеркальным отражением специфичности идиотипических антител, становятся по конфигурации аналогичными антигенной детерминанте гормона, поэтому могут связываться как с идиотипическими антителами, так и с гормональными рецепторами клетки-мишени.

375

г

ГОРМОН илЦ BUPYC

Йктнвяция

иммункои

системы

1]диОТипиЧЕСИиЕ AHTUTEAA

J

АитиидиDTUNFHMEGKUE Ш Н Т Е Л А

Рис. 15. 2. Нарушение идиотип-антиидиотипического взаимодействия как причина образования антирецепторных аутоантител.

Полипептидные гормоны имеют обычно несколько антигенных детерминант. Некоторые из них могут оказаться теми участками, через которые гормон связывается с местом узнавания или передачи сигнала на рецепторе. Поэтому обычно образуются различные виды аутоантител со специфичностью к различным участкам рецептора со всеми вытекающими отсюда последствиями.

У подавляющего числа людей антирецепторных антител не обнаруживается, так как в физиологических условиях к собственным гормонам имеется иммунологическая толерантность и иммунная реакция на них не включается. Для включения этого механизма должны быть определенные особенности в реагировании самой иммунной системы. Установлено, что имеется связь между образованием антирецепторных аутоантител и антигенами гистосовместимости. Они образуются обычно у людей с гаплотипом HLA-B8-DW3-DR3.

Поскольку имеется особенность иммунного реагирования, обычно образуются аутоантитела не к одному антигену, а ко многим, что создает основу для развития плюригландулярных расстройств, например сочетание недостаточности надпочечников, диффузного тиреотоксического зоба, сахарного диабета и др.

Кроме того, должен быть определенный стимул, выводящий нейроэндокринную систему из равновесия и приводящий к избыточному образованию гормона. Таким стимулом может быть стресс (психическая травма, инфекционное заболевание и др.). Уже указывалось, что клеткимишени защищаются от избытка гормона тем, что усиливают поглоще-

376