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 состав ляет: 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 дей ствия на клетки-мишени можно разделить на две группы. К первой груп пе относятся гормоны дистантного действия: белковые и пептидные гор моны, катехоламины, а также ряд биогенных аминов. Эти гормоны связываются на поверхности клетки-мишени с соответствующим рецеп тором и управляет обменными процессами с поверхности клетки, что обусловливает ряд биохимических изменений, приводящих к образо ванию 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 спе цифичностью рецептора, который связывается только со своим гормо ном, а также природой специфических для клетки протеинкиназ и белко вых субстратов.
Вторая группа гормонов проникает в клетку, где оказывает свое дей ствие. Эту группу можно обозначить как группу гормонов «непосредствен ного» действия. В их число входят андрогены, эстрогены, прогестины, I кортикостероиды. Главным в действии стероидных гормонов является активация того или иного гена, что сопровождается усилением образо вания соответствующего фермента. Однако ряд эффектов осуществля ется другими путями, не связанными с влиянием на активность генов.
В механизме доставки стероида к генетическому локусу можно вы делить три звена. Первое звено — связывание поступившего в клетку гор мона с белком, находящимся в цитоплазме и выполняющим роль специ фического рецептора для данного гормона. Второезвено — модификация комплекса «стероид + рецепторный белок». Эта модификация дает воз можность осуществления следующего — третьего звена. Третье звено — проникновение стероида в комплексе в ядро клетки и избирательное со единение со специфическим участком хроматина.
Общий принцип механизма влияния гормонов непосредственного действия можно проиллюстрировать на примере глюкокортикоидов. Гор мон 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
факт, что метаболиты кортизола не вызывают эффектов кортизола и кон курентно не угнетают его действия. Рецепторные белки обладают высоким сродством к стероиду, выраженной специфичностью и малой емкостью. Поэтому данный вид связывания называют специфическим. В зависимос ти 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, раство римая фракция клеток вилочковой железы связывала в 3 раза больше триамсинолона, чем такие же фракции из коры головного мозга и яичек.
Глюкокортикоидные 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 уча ствует в активации транскрипции, а через небольшой срединный модуль происходит связывание ГР с соответствующим местом на ДНК. В цито плазме ГР в не связанном с гормоном состоянии представляют собой ге терогенные комплексы, состоящие из собственно рецептора и связан ных с ним по крайней мере четырех белков теплового шока.
Роль последних заключается в поддержании конформации ГР в со стоянии, подходящем для связывания гормона и предупреждения транс локации не связанного с гормоном ГР в ядро. После связывания ГР с гор моном ГР освобождается от белков теплового шока и перемещается в ядро. Здесь глюкортикоидрецепторные комплексы образуют димер, ко торый связывается в регуляторной части соответствующего гена с опре деленным участком ДНК, называемым «гормонотвечающий элемент». ГРдимер совместно о кофакторами и рядом других факторов транскрипции регулируеттранскрипцию этого гена, вызывая либо активацию транскрип ции, либо ее угнетение. При снижении уровня гормона и диссоциации гормонально-рецепторного комплекса в ядре ГР освобождается и воз вращается обратно в цитоплазму, где снова образует комплекс с белками теплового шока. Препараты глюкокортикоидных гормонов обычно при меняют для подавления воспаления при многих заболеваниях (аутоим мунные процессы, бронхиальная астма и др.). Механизмы их антивоспа лительного действия многообразны и реализуются через изменение регуляции активности многих генов, кодирующих образование провоспалительных цитокинов, ферментов и других продуктов, участвующих в раз витии воспаления. Так, глюкокортикоиды обладают следующими свойст вами:
• 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 ад гезии (1САМ-1), и рецепторов для провоспалительных медиаторов (для вещества Р).
Существуют и другие механизмы действия указанных гормонов, ко торые изучены меньше и объдиняются под названием «посттранскрип ционные». Сюда входят все этапы — от стабилизации и транспорта обра зовавшихся РНК до синтеза белка.
Одним из важных механизмов действия глюкокортикоидов являет ся так называемое пермиссивное действие. Его суть состоит в том, что некоторые метаболические эффекты гормонов дистантного действия реализуются только в присутствии физиологической концентрации глю кокортикоидов. Все гормоны, циркулирующие в организме, в конечном счете метаболизируются и выводятся из организма. В основном метабо лизм 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 мета болизмом в тканях. В поддержании такого равновесия большую роль иг рает механизм обратной связи. Нарушение любого из внежелезистых компонентов этого равновесия может приводить к таким изменениям, которые будут клинически проявляться нарушением функции соответству ющей железы.
Нарушение связывания гормонов белками. Связывание кортикостероидов белками плазмы крови, являясь одним из эволюционно вы работавшихся физиологических механизмов приспособления, при опре деленных условиях может нарушаться, и тогда это нарушение может стать патогенетическим фактором либо сниженной, либо повышенной актив ности кортикостероидных гормонов. Клинические наблюдения указыва ют 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 сниже нии способности белков плазмы крови связывать кортизол обнаружива лись также признаки диабета или преддиабета, нарушения менструаль ного цикла, гипертензия и др. Нарушение связывания тиреоидных гормонов может приводить к таким изменениям, которые определяются как гипоили гипертиреоз. Усиление связывания инсулина может приво дить к инсулиновой недостаточности.
Блокада циркулирующего гормона. Этот вид изменения актив ности касается полипептидных гормонов и сопровождается картиной ги пофункции соответствующей железы. Возможны следующие механизмы
инактивации:
•инактивация гормона в связи с образованием аутоантител. Такая возможность хорошо известна при лечении экзогенными гормональ ными препаратами. Так, у большинства лечившихся людей установ лено образование антител к инсулину, СТГ, АКТГ, что в ряде случаев сопровождается снижением лечебного эффекта препарата; возмож но 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 ами нокислоты на другую. Подобные замещения обнаружены в активном центре инсулина. Можно предположить такую возможность в отно шении других гормонов, в частности СТГ. Последнее предположе ние вытекает из клинических наблюдений. Так, выделяют группу больных карликовостью с очень высокой концентрацией СТГ в плаз ме крови, однако влияния на рост организма этот гормон не оказы вает. Гормон определяется иммунологическим методом, следова тельно, 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 неак тивности эндогенного СТГ;
•нарушение превращения прогормона в гормон. Установлено, что белковые гормоны секретируются вначале как прогормоны в соста ве более крупных полипептидных цепей, которые затем расщепляют ся. 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 препят ствуют образованию активной формы инсулина.
Блокада гормонального рецептора. Очевидно, это довольно рас пространенный механизм, приводящий к картине гормональной недоста точности: активный гормон не находит своего рецептора на клетке или в ней в связи с потерей рецептора или в связи с фиксацией на его поверх ности антагонистов, конформационными изменениями и другими факто рами, препятствующими соединению с гормоном. Обычно концентрация гормона в таких случаях нормальна либо увеличена. Введение гормонов
с лечебной целью не сопровождается соответствующим эффектом. Для получения некоторого эффекта нужно вводить большие дозы препарата.
Описаны случаи вазопрессинрезистентных форм несахарного диа бета, сопровождающиеся значительным увеличением антидиуретическо го гормона в крови и отсутствием эффекта на его введение извне. При карликовом росте концентрация СТГ в крови может оставаться нормаль ной и больные не отвечают на экзогенный СТГ. Введение СТГ не стиму лирует образования соматомедина, как в норме, через который СТГ ока зывает свое влияние на рост. При псевдогипопаратиреозе развивается синдром, сходный с гипопаратиреозом, сопровождающийся гипокальциемией, гиперфосфатемией и даже тетанией. Такие больные не реагиру ют на введение экзогенного паратгормона.
Аналогичные изменения выявлены и в отношении глюкокортикоидных рецепторов. Обнаружена изоформа ГР, которые не связывали гор мон, в связи с чем не было влияния на экспрессию генов. В других случа ях 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 ассо циировалось с изменением функции этих клеток.
Нарушение пермиссивного действия глюкокортикоидов. Эф фекты 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 кате холаминов. Так, например, адреналин вызывает гликогенолиз в печени и липолиз в жировой ткани в присутствии кортизола. Поэтому у адреналэктомированных животных значительно снижены оба эти эффекта адрена лина. Вызываемый адреналином гликогенолиз является сложным и мно гозвенным процессом. Он начинается с соединения адреналина с Р-адренергическим рецептором на клеточной мембране. Это вызывает активацию аденилатциклазы и приводит к усилению образования цикли ческого аденозинмонофосфата, который в свою очередь через ряд реак ций приводит к активации фосфорилазы и гликогенолизу.
Очевидно, механизм пермиссивного действия кортизола может ре ализоваться на разных уровнях в зависимости от характера стимулируе мой обменной реакции и вида клеток. Он не влияет на связывание адре налина 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 р-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 оказы вает непосредственное активирующее влияние на аденилатциклазу, что ведет к увеличению цАМФ. В других случаях, фиксируясь на мембране,
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 блокирован ными в отсутствие глюкокортикоидов В частности, установлена возмож ность блокады одной из стадий активации фосфорилазы в связи с недостаточной мобилизацией ионов кальция. Увеличение концентра ции этих ионов или добавление глюкокортикоидов восстанавливало нор мальный ход процесса.
Нарушение метаболизма гормонов. При гепатитах и циррозах печени метаболизм гормонов угнетается Замедление метаболизма кор тизола приводит к задержке его в организме Это включает механизм об ратной связи и угнетает функцию коры надпочечников, что вызывает не которую 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 след ствие — снижение функции яичек и развитие импотенции Одновремен но при циррозах печени тестостерон легче превращается в эстрогены.
Таким образом, причины и механизмы нарушения функции желез внутренней секреции многообразны. Они могут действовать как изоли рованно, так и в различных комбинациях, приводя к сложному перепле тению обменных, функциональных и структурных нарушений.
15.4.Роль аутоаллергических (аутоиммунных) механизмов
вразвитии эндокринных нарушений
Появляется все больше данных о том, что наиболее частым меха низмом нарушения функции эндокринной системы является образова ние аутоантител к различным ее компонентам Эти аутоантитела гетерогенны по своему составу и свойствам и могут оказывать действие на различных участках эндокринной регуляции Описана группа аутоанти тел, повреждающих клетки желез внутренней секреции и приводящих к развитию недостаточности той или иной железы. Известны аутоиммун ные формы недостаточности щитовидной, паращитовидных и надпо чечных желез. Аналогичным образом развивается инсулинзависимая (I тип) форма сахарного диабета.
Наиболее ярко аутоаллергический механизм повреждения выявляется при тиреоидите Хашимото. Это заболевание щитовидной железы, опи санное Хашимото в 1912 г., сопровождается снижением функции желе зы — гипотиреоидизмом и увеличением ее объема, т.е развитием зоба. Строение железы резко изменяется. Она инфильтрирована главным об разом лимфоцитами, поэтому заболевание иногда называют «лимфоидным зобом» Инфильтрация носит диффузный и очаговый характер. Количество фолликулов постепенно уменьшается, и они заменяются со единительной тканью, что приводит к постепенному снижению функ ции железы, иногда вплоть до развития микседемы. В железе имеются как
минимум три антигена (естественные или изолированные). Они находят ся в тиреоглобулине, в коллоиде фолликулярного эпителия. Аутоантитела могут образовываться ко всем трем антигенам. Одновременно в по вреждении участвует и аллергическая реакция замедленного типа.
Инсулинзависимый тип сахарного диабета часто сочетается с об разованием аутоантител к островкам. Состав этих аутоантител разли чен. Можно обнаружить антитела ка - и Р-клеткам, причем они могут быть направлены к рецепторам для глюкозы, кучасткам мембраны, ответствен ным за Са2 + -опосредованный экзоцитоз глюкагона и (или) инсулина. Это создает различные сочетания нарушений образования глюкагона и инсу лина, что находит свое отражение в многообразии клинических проявле ний диабета.
Действие другой группы аутоантител направлено, как уже указыва лось, против полипептидных гормонов.
Наибольшее внимание привлекает третья группа аутоантител, дей ствие которых направлено на рецепторы для гормонов на различных клет ках-мишенях. Эти аутоантитела получили название антирецепторных. Рецептор представляет собой обычно сложный белок, состоящий из не скольких субъединиц, и выполняет, как правило, две функции:
а) |
узнавания, в которой рецептор специфически связывает химичес |
|
кий сигнал (гормон, медиатор, токсин, вирус), и |
б) |
передачи, в которой взаимодействие химического сигнала с рецеп |
|
тором трансформируется в определенный биохимический процесс. |
|
Антирецепторные антитела могут быть направлены к разным участ |
кам рецептора. Поэтому возможны различные последствия связывания аутоантител с рецепторами. Установлены следующие варианты:
•антитела блокируют место узнавания на рецепторе, поэтому естест венный, или экзогенный, гормон полностью или частично не может
сним связаться. Развивается клиника недостаточности данной же лезы, хотя гормон в крови есть. Выявляется резистентность к экзо генному гормону;
•антитела связываются с активным местом рецептора. Возникает имитация действия гормона, развивается клиника гиперфункции
данной железы. По механизму обратной связи образование естест венного 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 клет ки с образованием фагосомы, где происходит деградация комплек сов. Взамен утраченных рецепторов клетка образует новые ре цепторы. При хроническом течении процесса может происходить истощение воспроизводящей функции клетки, при этом на ее по верхности уменьшится число рецепторов к данному гормону.
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, упот ребляющих избыточное количество пищи. Последнее обстоятельство ве дет к усилению образования инсулина. В ответ на избыток инсулина клет ки-мишени снижают число рецепторов. Развивается один из видов инсулинорезистентности, на который благоприятно действует ограниче ние пищи.
Характер функциональных нарушений будет определяться свойства ми 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 — 1_АТ8, протек тор длительно действующего стимулятора — 1_АТё-Р; тиреоидстимулирующие антитела — ТБАЬ; тиреотропинсвязывающий ингибитор— ТВ I и
ДР-)-
Более детальные исследования показали, что одни из них направ лены к гликопротеиновой субъединице (место узнавания сигнала), дру гие — к ганглиозидной субъединице (функция передачи сигнала) рецеп тора. 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 об разование цАМФ. В связи с этим первые приводят к гипертиреоидизму, вторые — к развитию зоба с небольшим увеличением в крови содержа ния 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 рецеп торам 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 мо жет оказаться той частью, которой гормон связывается с рецептором клетки, образуются специфические антитела с уникальной конфигура цией на антигенсвязывающем конце. Эта специфическая, уникальная конфигурация получила название идиотипа. Идиотип является зеркаль ным 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 на звание антиидиотипических антител. Последние, являясь зеркальным отражением специфичности идиотипических антител, становятся по конфигурации аналогичными антигенной детерминанте гормона, поэто му могут связываться как с идиотипическими антителами, так и с гормо нальными рецепторами клетки-мишени.
Рис. 15. 2. Нарушение идиотип-антиидиотипического взаимодействия как причина образования антирецепторных аутоантител.
Полипептидные гормоны имеют обычно несколько антигенных де терминант. Некоторые из них могут оказаться теми участками, через ко торые гормон связывается с местом узнавания или передачи сигнала на рецепторе. Поэтому обычно образуются различные виды аутоантител со специфичностью к различным участкам рецептора со всеми вытекающи ми отсюда последствиями.
У подавляющего числа людей антирецепторных антител не обнару живается, 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 ан тигенами гистосовместимости. Они образуются обычно у людей с гаплотипом Н!_А-В8-0\Л/3-ОЯЗ.
Поскольку имеется особенность иммунного реагирования, обычно образуются аутоантитела не к одному антигену, а ко многим, что создает основу для развития плюригландулярных расстройств, например соче тание недостаточности надпочечников, диффузного тиреотоксического зоба, сахарного диабета и др.
Кроме того, должен быть определенный стимул, выводящий нейроэндокринную систему из равновесия и приводящий к избыточному об разованию гормона. Таким стимулом может быть стресс (психическая травма, инфекционное заболевание и др.). Уже указывалось, что клеткимишени защищаются от избытка гормона тем, что усиливают поглоще-
ние и разрушение гормонально-рецепторных комплексов. Очевидно, в этот процесс может включаться и иммунный механизм защиты. Возмо жен и такой вариант: употребление больших количеств легко усваивае мых углеводов приведет к усиленному образованию инсулина и как след ствие — к включению иммунного механизма в ответ на избыточное содержание этого гормона.
Накапливаются данные о том, что причиной образования антирецепторных аутоантител может быть вирусная инфекция, вызванная, в част ности, вирусами Коксаки В, паротита, краснухи, гепатита. Описывают развитие у детей инсулинзависимого сахарного диабета после этих ви русных заболеваний. В эксперименте у мышей ряд вирусных инфекций приводил к развитию расстройств, близких к таковым при сахарном диа бете, и даже к развитию полиэндокринопатий с появлением аутоантител. Известно, что вирус проникает в клетку после соединения с рецепторами на ее поверхности. Если таким рецептором окажется гормональный ре цептор, то легко может быть запущен механизм идиотип-антиидиотипи ческого взаимодействия (см. рис. 15.2) и вирус спровоцирует образова ние антирецепторных аутоантител.
