Многоликая эндокринология

эндокринология Условно датой зарождения научной эндокринологии принято считать 1949 год, когда было выяснено, что кастрация петушков приводит к атрофии вторичных половых признаков (гребешков, шпор и т. д.), а подсадка (трансплантация) половых желез — к их восстановлению. Стало ясно, что половые железы выделяют в кровь какое-то вещество и что это вещество действует особым образом на определенные органы и ткани. Позже, когда было обнаружено, что способностью к внутренней секреции обладают и другие железы, их назвали эндокринными (от слов «эндо» — внутри и «крино» — отделяю). Сам термин «внутренняя секреция» был предложен в 1859 году, а термин «гормон» (от греческого слова «побуждаю») — в 1902 году, когда был выделен первый из них, названный секретином за его способность стимулировать секрецию желчи.

Таким образом, гормоном называется продукт деятельности эндокринной железы, который оказывает специфическое влияние на чувствительные к нему клетки. Постепенно увеличивался перечень открытых гормонов, и в настоящее время их известно более восьмидесяти, да сверх того гормональным действием обладают многие из продуктов биологического превращения гормонов в организме.

У генетически родственных животных можно трансплантировать эндокринные железы друг другу (подобно тому, как это впервые было открыто в отношении половых желез у петушков), и поэтому в течение многих лет существовала догма об автономности эндокринной системы, то есть ее независимости от нервной системы. Но в 30-х годах нашего столетия было установлено, что определенные скопления нервных клеток в гипоталамусе вырабатывают гормоны. Многие из них регулируют секрецию гормонов гипофиза (очень сложной эндокринной железы, которая, однако, также может быть пересажена от одного животного к другому). В свою очередь, гормоны гипофиза влияют на другие эндокринные железы, например, гонадотропины действуют на половые железы, стимулируя в них производство половых гормонов. И так далее.

В итоге оказалось, что в организме функционирует не просто многокомпонентная эндокринная система, а нейроэндокринная система. Первым уровнем ее являются периферические эндокринные железы, например, половые; вторым — гипофиз, который контролирует сразу несколько периферических желез — щитовидную, кору надпочечников, половые и т. д.; третьим — гипоталамус, который координирует вегетативные и эндокринные процессы, необходимые для поддержания постоянства внутренней среды организма — гомеостаза. Наконец, и сам гипоталамус не полностью автономен. Свою роль интегрирующей системы он выполняет, подчиняясь сигналам из других отделов центральной нервной системы и из особой эндокринной железы — эпифиза, регулятора биоритмов. Таким образом, центральная нервная система и эпифиз формируют четвертый уровень нейроэндокринной системы.

Эта многокомпонентность, «многоэтажность» способствует объединению отдельных тканей и органов в единый целый организм, причем все четыре «этажа» нейроэндокринной системы действуют в полной взаимозависимости. На этой взаимосвязи основаны и механизмы возникновения типичных эндокринных болезней. Например, при определенных нарушениях в деятельности гипоталамуса возрастает выработка одного из гипофизарных гормонов — адренокортикотропного, что ведет к усилению деятельности периферической эндокринной железы — коры надпочечников, а при особо длительной стимуляции способствует взникн0вению опухолей.

Долгое время казалось, что развитие эндокринологии пойдет по пути все более детального изучения нейроэндокринной системы и что именно на этом пути будут побеждены такие недуги, как нарушение нормального роста, снижение функции воспроизведения, базедова болезнь, сахарный диабет, ожирение и другие многочисленные болезни, составляющие предмет забот эндокринологии как отрасли медицины. Но на деле оказалось, что интегральная нейроэндокринная система — не единственная гормональная система, существующая у высших организмов.

В 1980—1981 годах несколькими исследователями было установлено, что типичные гормоны человека, такие, как инсулин и хорионичеокий гонадотропин (гормон, вырабатываемый плацентой), обнаруживаются и у некоторых бактерий, то есть у простейших микроорганизмов, у которых даже нет клеточного ядра. Но если строение гормонов столь различных существ, как бактерии и человек, одинаковы, то приведенное выше определение понятий «гормон» и «эндокринная железа» неточны. Вернее, они правильно характеризуют эти понятия применительно к высшим организмам, но не полностью отражают роль, которую гормоны играют в живой природе. Гормоны — это прежде всего химические сигналы, но у человека эти сигналы регулируют деятельность тела, а, скажем, у насекомых — координируют их взаимоотношения в сообществе (популяции). В последнем случае гормоны обозначают термином «феромоны». Правда, недавно было открыто, что и у человека некоторые продукты превращения половых гормонов выделяются слюнными железами и обладают запахом... Поистине Природа не отказывается от своих эволюционных завоеваний: то, что было феромоном, может стать гормоном, и наоборот.

Итак, микроорганизмы вырабатывают гормоны. Но могут ли делать это обычные телесные (соматические) клетки, например, клетки крови или любой другой тканевой системы тела? Да, могут, но только в специальных случаях. Это подтвердили, в частности, эксперименты с Т-лимфоцитами, выполненные в нашей лаборатории. В обычных условиях Т-лимфоциты, по-видимому, не выделяют гормоны, идентичные гормонам эндокринных желез. Но когда сообщество Т-лимфоцитов подвергается воздействию антитела или митогена (вещества, побуждающего их к делению), то в культуральной среде, где они размножаются, появляются адренокортикотропный гормон, регулирующий деятельность коры надпочечников, гормон роста соматотропин и пролактин, стимулирующий у млекопитающих секрецию молока. Чем же объясняется столь неожиданное явление — производство типично гипофизарных гормонов клетками крови в период их деления?

Для того чтобы клетки существовали и тем более размножались в культуральной среде, в нее обязательно должна быть добавлена сыворотка крови. Прежде считали, что сыворотка необходима только как источник питательных и строительных веществ и что поэтому она может быть заменена сочетанием чистых синтетических продуктов — глюкозы, аминокислот, солей фосфора, калия и т. д. Теперь же хорошо известно, что потребность в сыворотке oпределяется прежде всего наличием в ней белковых гормонов — так называемых факторов роста. Вот они-то и побуждают клетки к делению.

Как оказалось, наружная, или, как ее называют обычно, плазматическая, мембрана клетки практически непроницаема для питательных и строительных веществ, и чтобы они могли попасть внутрь клетки, необходимо действие факторов роста. Выполняя свою естественную роль гормонов-сигналов, они через рецепторы мембраны включают внутри клетки цепь биохимических реакций, приводящих в конце концов к делению клетки. Для различных тканей существуют несколько различных факторов роста, хотя спектр действия многих из них не ограничивается клетками одной ткани.

Факторы роста секретируются не в эндокринных железах, а в различных тканях, но обладающих классическим строением желез внутренней секреции,— печени, слюнных желез, мегакариоцитах (предшественниках тромбоцитов) и др. Недавно открыта группа гормонов, образуемых в мышцах сердца и стенок крупных артерий. Эти гормоны стимулируют выделение натрия из организма и тем самым поддерживают в норме артериальное давление. В связи с тем, что удалось выделить ген одного из таких гормонов, появилась надежда существенно улучшить лечение гипертонической болезни, поскольку сам гормон может быть получен в больших количествах с помощью методов биотехнологии.

Таким образом, наряду с нейроэндокринной иерархической системой существует вторая, а именно, тканевая эндокринная система.

Производство клеткой гормонов для самой себя было названо термином «аутокринная секреция». При ней устраняется самоограничение в делении, что характерно для опухолевых и частично для эмбриональных клеток. Подобное самоограничение в живой природе строится на механизме отрицательной обратной связи. Простейший ее случай — взаимодействие двух функциональных элементов А и Б: А посылает к Б сигнал о делении клеток (прямая связь), Б посылает к А сигнал, ограничивающий выработку факторов роста, необходимых для деления (обратная связь). Когда число клеток Б достигает определенного уровня, тогда критически возрастает интенсивность сигнала, тормозящего секрецию факторов роста, и деление клеток Б ограничивается, поскольку без этих гормонов оно невозможно.

Такого рода механизм отрицательной обратной связи отсутствует в случае аутокринной секреции (гормоны при этом действуют на ту же клетку, которая их производит). Но по мере того, как в процессе эмбрионального развития появляются тканевые факторы роста и гормоны нейроэндокринной системы, активность онкогенов частично или полностью блокируется, соответственно уменьшается или прекращается совсем аутокринная секреция, и ткани взрослого организма переходят под гормональный контроль <нейроэндокринной системы. Но в тех случаях, когда, например, под влиянием химических канцерогенов повреждается механизм блокировки онкогенов, тогда активируются «спящие» онкогены и аутосекреция их собственных гормонов возобновляется. И хотя аутокринная секреция не единственный механизм злокачественной трансформации, но клетки, которые претерпели подобные изменения, становятся опухолевыми.

Таким образом, третья система внутренней секреции — это клеточная аутокринная система, и ее аутогормоны имеют непосредственное отношение к проблеме превращения нормальных клеток в раковые. Но не только к ней, но так же и к самой главной из главных болезней человека — атеросклерозу. Как мы уже отметили, выделяемый тромбоцитами фактор роста (ВТФР) кодируется геном, родственным онкогену sis. Когда в обычной соматической клетке происходит деблокирование этого гена, то возникает цепь событий, приводящих к возникновению злокачественной опухоли. Этот гормон в свободном виде находится и внутри тромбоцитов, куда он попадает из их предшественников — мега-кариоцитов. Однако в тромбоцитах нет ядра и нет, таким образом, гена, регулирующего выработку ВТФР, и поэтому из тромбоцитов не может возникнуть опухолевая клетка. Но если тромбоциты с избыточной интенсивностью склеиваются, то из них в избытке поступают в кровь ВТФР и другие факторы роста. Физиологически это необходимо, например, для остановки кровотечения при ранении, поскольку ВТФР стимулирует не только образование сгустка тромбоцитов (тромба), но и разрастание окружающих тканей, что содействует затягиванию раны. Но если способность к склеиванию тромбоцитов возрастает без ранения (например, при психическом стрессе под влиянием гормона адреналина или в результате употребления жирной пищи и повышения вследствие этого концентрации холестерина в тромбоцитах), то содержание ВТФР в крови увеличивается уже без физиологической необходимости. Если к тому же окажется поврежденной стенка какого-либо крупного сосуда, то гормон вызовет усиленное деление сосудистых клеток, в частности мышечных, и тем самым будет способствовать образованию атеросклеротической бляшки. Вот почему среди факторов, вызывающих атеросклеротическое поражение сосудов сердца, столь большое значение принадлежит ожирению, стрессу, курению (как стимулятору секреции адреналина) и повышению артериального давления (как фактору, вызывающему повреждение сосудистой стенки).

Деятельность всех уровней нейроэндокринной системы тесно связана и взаимозависима — изменения на одном из них влекут за собой перестройку деятельности других. При сильных сдвигах, например, при стрессе, в защиту вовлекается практически весь организм, то есть все совокупности клеток, имеющих рецепторы к соответствующим стрессорным гормонам.

Но в организме нередко возникают патофизиологические состояния, когда те или иные гормоны нужны только в том или ином месте организма и вовлекать в таких случаях всю нейроэндокринную систему нет необходимости, тем более что это противоречило бы «принципу наименьшего действия», экономичности функционирования организма. Подобные «местные» потребности обеспечивает четвертая гормональная система — паракринная (от «пара» — около).

Клетки паракринной системы, производящие гормоны, расположены среди функциональных клеток, например эпителия кишечника, и каждая такая гормональная клетка обслуживает небольшое число «рабочих» клеток. Обычно они производят лишь такие количества гормонов, которые необходимы в той именно области, где эти клетки расположены. Но могут стать и источником опухолей, и тогда вырабатывается большое количество гормонов, вызывающее серьезные и заметные нарушения в организме. Эти опухоли получили наименование апудом, и они могут возникнуть не только в кишечнике, но и в любом внутреннем органе, включая легкие и желудок, но только не в мозгу.

То обстоятельство, что мозговые клетки — нейроны во взрослом организме не превращаются в опухолевые клетки, может быть объяснено тем, что зрелые нейроны не обладают способностью к делению. Запрет на деление нейронов физиологически понятен, ибо иначе разрушались бы многочисленные связи, которыми нейроны сообщаются между собой. Но дело, вероятно, еще и в том, что в мозгу, по-видимому, нет апуд-клеток, а секреция гормонов, которая в других тканях осуществляется этими паракринными клетками, в мозгу выполняется самими некронами.

Таким образом, в настоящее время имеются веские доводы в пользу существования в организме высших животных, включая человека, по крайней мере, четырех гормональных систем — нейроэндокринной, тканевой, аутокринной и паракринной, причем можно считать доказанным, что каждая телесная клетка не только обладает потенциальной способностью вырабатывать гормоны, как это следует из примера аутокринной секреции, но, вероятно, и использует эту способность.

Казалось бы, такая возможность возникает только при делении клеток, как это следует из рассмотренного выше примера секреции гормонов Т-лимфоцитами. Но производство гормонов неделящимися мозговыми и мышечными клетками сердца показывает, что гормональная секреция — это общее свойство клеток, а эндокринные железы — это частный, но высокоспециализированный способ производства гормонов. Иными словами, можно думать, что аутокринная секреция не является особенностью только эмбриональных и раковых клеток, а есть общее свойство, обеспечивающее коммуникабельность и взаимосвязи в теле.

Образно говоря, человеческое тело обладает свойством эндокринной железы, так как практически каждая телесная клетка может производить или производит гормоны. Но этим же свойством обладают и некоторые бактерии, то есть независимо от размеров тела и иерархии на эволюционном древе жизни одни и те же гормоны, в частности гипоталамические, испокон веков существуют в природе. А если одни и те же гормоны есть у позвоночных, включая человека, у одноклеточных, у грибков и у бактерий, то следует задуматься и об особенностях эволюции, в которой развитие видов сочетается с консервативным сохранением древнейших генов.

Мы рассмотрели это явление на примере гормонов и раковых генов — онкогенов. Но ведь нельзя не учитывать, что с помощью раковых вирусов онкогены нередко объединяются с геномом клетки. В этих случаях возникают злокачественные опухоли. Однако сами онкогены раковых вирусов — это, как теперь известно, клеточные онкогены, в свое время захваченные некоторыми вирусами, и, стало быть, вирусы играют роль переносчиков генетического материала. В этой ситуации не только писатель-фантаст, но и осторожный ученый может засомневаться в достоверности привычных схем эволюционной изменчивости живых существ, основанной на обычных мутациях, и начнет искать в «захвате» вирусных генов половыми клетками еще один мощный и быстрый механизм эволюционного развития в природе.

Но вернемся к эндокринной системе, Ее многоликость свидетельствует о том, что нет в организме функций, которые не контролировались бы гормонами, но есть немало таких, которые свойственны только эндокринной системе. Она — аппарат взаимосвязи и регулирования функций, она поддерживает стабильное состояние организма и обеспечивает выполнение генетической программы его развития и старения, формирует единый нейроэндокринный механизм возникновения главных или, точнее говоря, нормальных болезней человека. Отсюда важнейший вывод о необходимости замедлять старение организма в целом, что даст возможность воздействовать не на каждую болезнь в отдельности, а на всю их группу в комплексе.

Доктор медицинских наук В. Дильман.

См. также:

Добавить комментарий

← Предыдущая публикация - Следующая публикация →

Поделиться ссылкой: