Внутренняя среда организма

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.