Влияние долгосрочной изоляции на уровень глюкокортикоидов и адреналина у крыс

     Активацию коры надпочечников в состоянии стресса первоначально связывали с механизмом обратной связи (гипотеза Сайерсов) и влиянии адреналина на адреногипофиз (гипотеза Лонга).

     В соответствии с гипотезой Сайерсов усиление утилизации кортикостероидов во время стресса приводит к снижению содержания их в крови, что оказывает стимулирующее влияние адренокортикотропную функцию адреногипофиза. Эта гипотеза объясняет хорошо постоянный уровень кортикостероидов в покое, но не раскрывает активации кортикотропной функции в начале стресса [2].

     По  гипотезе Лонга стимулятором кортикотропной функции адреногипофиза является адреналин. В начале стресса симпатическими нейронами вызывается усиленная секреция адреналина, который достигает гуморальным путем гипофиза и оказывает свое стимулирующее влияние на клетки, продуцирующие кортикотропин. Если влияние адреналина ослабить действием дибенамина, то освобождение кортикотропина при стрессе уменьшится [30].

     Гипоталамус оказывает стимулирующее воздействие  на секрецию ГК. В нем нет строго локализованного, дискретного нервного центра, регулирующего гипофизарно-адренокортикальную систему [10]. Вместо этого выявляются диффузно расположенные нервные образования, участвующие в осуществлении данной функции. Эта диффузная система простирается от мамиллярных тел до зрительного перекрестка по вентромедиальной части гипоталамуса с наибольшим скоплением нейронных элементов в районе серого бугра. Нарушение любого центра этой зоны вызывает изменение в активности системы. Следовательно, гипоталамус оказывает влияние на гипофизарно-адренокортикальную систему как единое целое и является частью общего гомеостатического механизма ЦНС [7]. 

     Механизм  действия ГК 

Гормоны коры надпочечников необходимы для  обеспечения ответа ткани на стрессор, но сами эти гормоны не единственная причина усиления белкового катаболизма при стрессе. Данные гормоны необходимы для общего поддержания  процессов жизнедеятельности в организме, а не для активации отдельных функций. Эти гормоны играют пассивную роль, обеспечивая различным регуляторным механизмам возможность выдерживать достаточное напряжение в гомеостатической регуляции [2].

     Принцип пермиссивной роли гормонов сформулирован  Инглом, позже подтвержден клиническими материалами. Этот принцип гласит: хотя определенные процессы и не индуцируются гормонами, но могут быть осуществлены только при наличии соответствующего гормона в достаточном количестве. Одним из веских аргументов, лежащих в основе этого принципа, было участие гормонов коры надпочечников в обеспечении появления белкового катаболизма при стрессе [28].

     По  теории пермиссивной роли ГК, деятельность коры надпочечников усиливается  в состояние стресса не с целью  создания гиперкортикализма, а для  поддержания гомеостаза, способствуя приспособлению всех тканей. Чем больше суммарная активность клеток организма, т.е. чем больше гомеостатическая активность тканей в соответствии с силой действующего стрессора, тем больше и запрос тканей на кортикостероиды; следовательно, тем больше должна усиливаться деятельность коры надпочечников.

     Известно  более пятидесяти ферментов, активность которых зависит от адренокортикального статуса. Все это свидетельствует об обширном воздействии ГК на разные ферментативные реакции. Однако несомненно, что далеко не все эти результаты отражают непосредственное влияние ГК на соответствующие ферменты. Существуют ферменты, на активность которых ГК воздействуют прямо и в физиологических концентрациях [7].

     При исследовании клеток тимуса выявлены две формы связывания ГК в них: специфическое, коррелирующее с  выражением глюкокортикоидной активности, и неспецифическое. Для специфического связывания характерны насыщение при высоких физиологических дозах гормона и относительно медленная ассоциация и диссоциация; оно происходит первоначально в цитоплазме. Для неспецифического связывания характерны быстрая ассоциация и большой объем; оно наблюдается во всех фракциях клетки, включая ядро; в него могут поступать любые стероиды и метаболиты. Роль белков в связывании доказана тем, что комплекс    стероид – рецептор разрушается под влиянием проназ, а не под воздействием дезоксирибонуклеазы и рибонуклеазы. Известно, что связывание с рецептором необходимо для перемещения гормона из цитоплазмы в ядро.

     На  основании изучения кинетики насыщения  тимоцитов адреналэктомированных  крыс Шаумбург и Боесен пришли к  заключению о наличии специфического рецептора ГК; они вычислили, что на одну клетку приходится 2400 мест связывания, а из них 25-30% насыщенно ГК при концентрациях, соответствующих нормальному содержанию  в крови. Полное насыщение рецепторов достигается при концентрации ГК, наблюдаемой в крови в состоянии стресса. Скорость образования комплекса стероид – рецептор при температуре 37̊ С оказалась достаточной, чтобы предшествовать сроку наиболее ранних проявлений метаболических изменений, обусловленных ГК [28].

     Почти в это же время обнаружен рецептор ГК и в цитоплазме клеток печени. Установлено наличие цитоплазматических рецепторов для ГК, подробно изучены их характеристики в клетках культуры гепатомы. Впоследствии глюкокортикоидные рецепторы обнаружены в фибробластах, мозгу, молочной железе, почке, лейкоцитах. Сердце, легких, семенниках и желудке, костной и жировой ткани. Наличие этих рецепторов рассматривают как общее свойство большинства млекопитающих; наивысшую концентрацию их нашли у крыс в печени, у кролика в тимусе. В аденогипофизе больше связывающих мест для глюкокортикоидных рецепторов, чем в гипоталамусе и заднем гиппокампе. Поэтому основным местом приложения обратного влияния ГК на аппарат, стимулирующий их продукцию, считается гипофиз [2].

     Связывание  ГК с рецептором зависит от температуры: по мере повышения температуры от 0̊ до 37̊ процесс связывания ускоряется, вместе с тем увеличивается скорость диссоциации, т.е. комплекс переходит в боле стабильное состояние. В то же время связывание с ГК увеличивает стабильность соответствующего рецепторного белка [8].

     Соединение  стероида с рецептором – обязательное условие перемещения этого комплекса  в ядро клетки, где происходит индукция процессов белкового синтеза. При  температуре тела перемещение комплекса  ГК – рецептор в ядро достигает оптимальной скорости. Для перемещения в ядро в рецепторе необходимо конформационное изменение, зависящее от температуры. В ядре этот комплекс связывается на генетическом аппарате. Цитоплазматический рецептор связывается с хроматином только тогда, когда находится в комплексе со стероидом.

     На  основании данных, полученных в опытах с микроорганизмами, Карлсон заключил, что основным звеном действия стероидов является активация генетического аппарата. Положение этой концепции для понимания механизма действия ГК у млекопитающих возможно при решении двух задач: как ГК доходят до генетического аппарата клетки и усиливается ли продукция мРНК, содержащей матрицы энзимных белков, индуцируемых ГК [7].

     Первая  задача решается благодаря открытию цитоплазматических рецепторов, переноса комплекса стероид – рецептор в ядро клетки и связыванию этого комплекса на хроматине. Для решения второй задачи недостаточно только установить усиление синтеза РНК и повышение ее концентрации, необходимо выяснить влияние ГК на разные виды РНК. Полученные данные противоречивы. Одни авторы не обнаружили выборочной индукции синтеза различных видов РНК под влиянием ГК в печени в течение 1 – 2,5 ч после введения гормона. В то же время исследования других авторов, выполненные на препаратах печени крысы, свидетельствуют об усилении включения меченых предшественников в ядерную ДНК [10].

     Учитывая, что ГК оказывают влияние на разные точки генетического аппарата, можно  рассмотреть цепь событий в клетке под влиянием ГК следующим образом.

     1. ГК проходит через клеточную  мембрану и попадает в клетку. Считают, что этот процесс по  существу диффузионный и зависит  от концентрации гормона во  внеклеточной жидкости, которая  находится в равновесии с содержанием  свободного гормона. Есть данные  о наличии в клеточной мембране транспортной системы для ГК, обеспечивающей более быстрое накопление гормона в цитоплазме.

     2. В клетке ГК соединяется со  специфическим белком – рецептором. При температуре 37̊ связывание  ГК с рецептором достигает  максимума через 5 – 10 минут.

     3. После соединения со стероидом  в рецепторном белке происходят  конформационные изменения, зависящие от температуры.

     4. Комплекс стероид – рецептор  перемещается в ядро клетки. Этот  процесс начинается не позднее  чем через 15 мин после вхождения ГК в систему.

     5. Комплекс стероид – связывается  на хроматине, что достигает  своего максимума через 30 мин  после введения ГК.

     6.Стимулируется  активность структурного гена, в  результате чего усиливается  транскрипция мРНК.

     7. ГК блокирует действие репрессора  на мРНК. Благодаря чему увеличивается  накопление мРНК.

     8. Часть новой мРНК содержит  информацию для  синтеза специфических  белков, стимулирующих образование других видов РНК.

     9. Непосредственное действие ГК  на аппарат трансляции состоит  из двух этапов: освобождение  рибосом из ЭПС и усиление  агрегации рибосом.

     10. Трансляция информации, содержащейся в образованной мРНК, приводит к синтезу энзимных белков.

     После выполнения своей роли в ядре клетки ГК отщепляется от комплекса с  рецептором и высвобождается в неизменном виде. Полураспад комплекса ГК – рецептор длится 13 мин [7]. 
 

     1.3  Функция гипофизарно-адренокортикальной системы в процессах адаптации 

     Анализируя  литературу об обмене гормона, мы сталкиваемся с понятиями «утилизация», «элиминация», «биотрансформация». Эти термины  нельзя понимать как синонимы. Наиболее старый термин «утилизация» первоначально  применяли для обозначения совокупности изменений в молекулах гормона начиная с его выхода из крови. Об элиминации гормона следует говорить, только имея в виду определенную среду, например элиминацию гормона из крови, или из тканевой жидкости, или из клеток и т.д. После элиминации гормона из крови он может вступать в связь с цитоплазматическими рецепторами в тканях без изменений молекулы гормона или же подвергается обратимым метаболическим превращениям. Следовательно, нельзя ставить знак равенства между элиминацией гормона из крови и метаболическим превращения его [10, 21].  
 

     Элиминация  кортикостероидов из крови в состоянии стресса 

     На  основании экспериментальных данных, полученных из опытов на адреналэктомированных животных при инфекции, термическом воздействии или мышечной работе, сделали вывод об увеличении «утилизации» кортикостероидов в состоянии стресса. Но дальнейшие изучения скорости элиминации кортикостероидов из крови в состоянии стресса не дали столь однородных результатов [26].

     В опытах на адреналэктомированных животных установлено, что пониженная элиминация кортикостероидов не является результатом  стресса вообще, а обусловлена угнетением некоторых функций печени.

     Таким образом при различных формах стрессорного действия, связанных с  развитием патологических процессов  или чрезмерного воздействия  внешних факторов на организм, в  большинстве случаев отмечено угнетение  скорости элиминации кортикостероидов из крови, а при физической работе скорее наблюдается противоположное. Итак, можно говорить о разнонаправленных изменениях обмена кортикостероидов в состоянии стресса [7].

     Тем не менее, нельзя исключить возможность, что в состоянии стресса обмен кортикостероидов происходит по-разному и зависит от влияния различных «обусловливающих» факторов: при чрезмерном действии стрессора и при развитии патологических процессов результат воздействия «обусловливающих» факторов по-видимому, другой, чем в случаях, когда влияние стрессора не выходит за физиологические пределы [1].

     Самым решающим фактором, определяющим скорость элиминации стероидов из крови, является интенсивность кровотока через  печень. Естественно, что объемная скорость кровотока через печень изменяется неодинаково при действии различных стрессоров и в разных состояниях организма. Однако имеют значение и другие факторы. Например, из опытов на животных было установлено, что оказывает влияние изменение температуры тела, насыщенность организма аскорбиновой кислотой [28].

     Таким образом, имеющиеся данные не позволяют  заключить, что в состоянии стресса  элиминация кортикостероидов из крови  изменяется строго в одном направлении. Очевидно, изменение скорости элиминации кортикостероидов в состоянии стресса зависит от разных обусловливающих факторов, результатом которых может быть в одних случаях повышение, в других – понижение ее [11]. Кроме того на элиминацию кортикостероидов из крови действуют также усиленное связывание их с цитоплазматическими рецепторами в начале стресса, выход из клетки гормона после освобождения его из комплекса стероид – рецептор и попадание новых порций гормона в клетку [8].