Биохимия и физиология стероидов

Гордон Г. Уилльямс, Роберт Дж. Длюхи (Gordon H. Williams, Robert К. Diuhy)

Номенклатура стероидов.

Структурной основой стероидов служит циклопентенпергидрофенантрановое ядро, состоящее из трех 6-углеродных гексановых колец и одного 5-углеродного пентанового кольца. Углеродные атомы номеруются в последовательности, начиная с кольца А. Стероиды коркового вещества надпочечников содержат 19 или 21 атом углерода. С19-стероиды в положениях С-18 и С-19 имеют метильные группы. Если в проложении С-17 С19-стероидов присутствует кетоновая группа, они называются 17-кетостероидами. С19-стероиды обладают преимущественно андрогенной активностью. С21-стероиды содержат боковую цепь из двух атомов углерода (С-20 и С-21), присоединенную к С-17, и метильные группы в положениях С-18 и С-19. При наличии у С21-стероидов гидроксильной группы в положении С-17 они называются 17-гидроксикортикостероидами, или 17-гидроксикортикоидами. С21-стероиды обладают либо глюкокортикоидной, либо минералокортикоидной активностью. Глюкокортикоиды действуют преимущественно на межуточный обмен, а минералокортикоиды - на метаболизм натрия и калия.

Биосинтез стероидов.

Исходным соединением стероидогенеза служит холестерин, либо получаемый с пищей, либо синтезируемый эндогенно из ацетата. Три основных пути биосинтеза в корковом веществе надпочечников приводят к образованию глюкокортикоидов (кортизол), минералокортикоидов (альдостерон) и надпочечниковых андрогенов (дегидроэпиандростерон). Разные гормоны синтезируются в различных зонах коры надпочечников. Это отражает способность ферментов зоны определенным образом трансформировать и гидроксилировать стероиды. Наружная (клубочковая) зона участвует преимущественно в биосинтезе альдостерона, а внутренние (пучковая и сетчатая) служат местом биосинтеза кортизола и андрогенов.

Транспорт стероидов.

Некоторые стероидные гормоны, например тестостерон и кортизол, содержатся в крови, будучи в значительной степени связанными с белками плазмы. Кортизол в плазме присутствует в трех видах: свободном, связанном с белком и в виде метаболитов. Свободным кортизолом называют то его количество, которое не связано с белками и обладает физиологической активностью. Поэтому он представляет собой форму гормона, непосредственно действующую на ткани. В норме на долю свободного кортизола приходится менее 5% его количества, присутствующего в крови. Диализируемая фракция составляет 0,7-1,0 мкг/дл (7-10 мкг/л). В почечных клубочках фильтруются только несвязанный кортизол и его метаболиты. При состояниях, характеризующихся гиперсекрецией кортизола, по мере увеличения несвязанной фракции гормона в плазме возрастает и экскреция свободного стероида с мочой. Белково-связанным кортизолом называют гормон, обратимо связанный с циркулирующими в плазме белками. В плазме присутствуют две кортизолсвязывающие системы. Одна из них, обладающая высоким сродством и низкой емкостью, представляет собой альфа-глобулин, носящий название транскортин, или кортизолсвязывающийглобулин (КСГ), а вторая - с низким сродством и высокой емкостью - альбумин. КСГ у здорового человека может связывать 20-25 мкг кортизола на 100 мл плазмы. Когда концентрация кортизола превышает этот уровень, избыток частично связывается альбумином, но большая его часть остается свободной. Уровень КСГ увеличивается при состояниях, характеризующихся высоким содержанием эстрогенов (например, при беременности или приеме пероральных контрацептивов). Повышение уровня КСГ сопровождается параллельным ростом содержания белково-связанного кортизола, и в результате увеличивается общая концентрация кортизола в плазме. Однако уровень свободного кортизола, по-видимому, остается нормальным, а признаки и симптомы избытка глюкокортикоидов отсутствуют. Большинство синтетических аналогов глюкокортикоидов связываются с КСГ менее эффективно (примерно 70% связывания). Это может объяснить способность некоторых из них уже в низких дозах вызывать побочные кушингоидные эффекты. Метаболиты кортизола не обладают биологической активностью и лишь слабо связываются с циркулирующими белками плазмы.

Альдостерон связан с белками в меньшей степени, чем тестостерон или кортизол, и ультрафильтрат плазмы содержит 50% присутствующего в ней альдостерона. Ограниченное связывание альдостерона белками плазмы имеет значение для метаболизма этого гормона.

Метаболизм и экскреция стероидов.

Глюкокортикоиды.

Суточная секреция кортизола составляет 15-30 мг и обладает выраженным диурнальным ритмом. Объем распределения кортизола в жидких средах организма примерно соответствует общему пространству внеклеточной жидкости. Общая концентрация кортизола в плазме в утренние часы - около 15 мкг/дл (150 мкг/л), причем более 90% его находится в белково-связанной фракции. Концентрация кортизола в плазме зависит от скорости его секреции, скорости инактивации и скорости экскреции свободного кортизола. Инактивация стероидов происходит в основном в печени и заключается в восстановлении кольца А и конъюгировании восстановленных продуктов с глюкуроновой кислотой по С-3-положению с образованием водорастворимых соединений. При участии 11-дегидрогеназной системы кортизол превращается в неактивный кортизон. На активность этой системы влияет уровень тиреоидных гормонов в крови: при гипертиреозе окислительная реакция усиливается.

Минералокортикоиды.

У здорового человека, потребляющего нормальные количества соли, средняя суточная секреция альдостерона составляет 50-250 мкг, а концентрация в плазме - 5- 15 нг/дл (50- 150 нг/л). Поскольку альдостерон лишь слабо связывается с белками, объем его распределения больше, чем у кортизола, и составляет примерно 35 л. В норме за один пассаж через печень инактивируется более 75% присутствующего в крови альдостерона. Это происходит за счет восстановления кольца А и конъюгирования с глюкуроновой кислотой. Однако при некоторых состояниях (например, при застойной сердечной недостаточности) инактивация альдостерона уменьшается.

От 7 до 15% альдостерона выводится с мочой в виде глюкуроидного конъюгата, из которого через некоторое время при рН 1 высвобождается свободный альдостерон. Этот кислотолабильный конъюгат образуется в печени и почках. В условиях умеренного потребления соли суточная экскреция кислотолабильного конъюгата составляет 2-20 мкг, экскреция восстановленного производного - 25-35 мкг, экскреция неконъюгированного и невосстановленного свободного альдостерона - 0,2- 0,6 мкг.

Надпочечниковые андрогены

Основным андрогеном, секретируемым надпочечниками, является дегидроэпиандростерон (ДГЭА) и его С-3-эфир с серной кислотой. За сутки секретируется 15-30 мг этих соединений. В небольших количествах секретируются также 11р-андростендион, 11р-гидроксиандростендион и тестостерон. ДГЭА служит главным предшественником 17-кетостероидов мочи. Две трети их количества, выявляемого в моче мужчин, образуется при метаболизме надпочечниковых стероидов, а оставшаяся треть - из андрогенов семенников. У женщин 17-кетостероиды мочи почти полностью имеют надпочечниковое происхождение.

Физиология АКТГ.

Кортикотропин (АКТГ) представляет собой неразветвленный полипептид, содержащий 39 аминокислот. АКТГ и ряд других пептидов (липотропины, эндорфины и меланоцитстимулирующие гормоны) образуются из более крупной молекулы предшественника проопиомеланокортина (ПОМК) с мол. массой 31 000. АКТГ синтезируется и накапливается в клетках передней доли гипофиза. Базофильное окрашивание кортикотрофов - это результат гликозилирования АКТГ и родственных ему пептидов. Основной потенциал кортикотропного действия АКТГ сосредоточен в меньших полипептидных фрагментах: N-концевая структура из 18 аминокислот сохраняет всю биологическую активность, а еще более короткие N-концевые фрагменты обладают частичной биологической активностью АКТГ. Секреция АКТГ и родственных пептидов передней долей гипофиза контролируется «кортикотропин-рилизинг-центром», расположенным в срединном возвышении гипоталамуса, при стимуляции которого выделяется пептид, содержащий 41 аминокислоту (кортикотропин-рилизинг-гормон, КРГ); этот пептид поступает через портальный кровоток ножки гипофиза в его переднюю долю, где вызывает секрецию АКТГ. В эквимолярных концентрациях с АКТГ секретируется и ряд родственных ему пептидов, таких как р-липотропин (р-ЛПГ), что свидетельствует об их ферментативном отщеплении от предшественника (ПОМК) до начала или в ходе секреторного процесса. Однако уровни р-эндорфина при определенных стимулах могут меняться независимо от уровней АКТГ в крови. Функция и регуляция секреции родственных АКТГ пептидов, образующихся из ПОМК, остаются неясными.

К основным факторам, контролирующим секрецию АКТГ, относятся КРГ, концентрация свободного кортизола в плазме, стресс и цикл сон - бодрствование. В течение дня уровень АКТГ в плазме меняется вследствие его импульсной секреции, но в целом существует суточная периодичность с максимумом тотчас перед пробуждением и минимумом незадолго до отхода ко сну. При изменении цикла сон-бодрствование характер секреции АКТГ уже через несколько дней приобретает соответствие новому циклу. Уровни АКТГ и кортизола возрастают также после еды. Стресс (например, введение пирогенов, хирургическая операция, гипогликемия, физическая нагрузка и тяжелые эмоциональные переживания) в свою очередь повышает секрецию АКТГ. Связанная со стрессом секреция АКТГ нарушает суточную периодичность продуцирования гормона, но и сама снимается предварительным введением больших доз глюкокортикоидов. Секреция АКТГ при стрессе и нормальная импульсная и ритмическая его секреция регулируются КРГ; это так называемая открытая петля механизма обратной связи. На секрецию КРГ в свою очередь влияют гипоталамические нейротрансмиттеры. Например, серотонинергическая и холинергическая системы стимулируют секрецию КРГ и АКТГ; относительно игибиторных влияний а-адренергических агонистов и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) на секрецию КРГ данные противоречивы. Кроме того, может иметь место и непосредственное действие этих нейротрансмиттеров на гипофиз. Имеются также данные о пептидергической регуляции секреции АКТГ. Например, бета-эндорфин и энкефалин тормозят, а вазопрессин и ангиотензин II усиливают секрецию АКТГ. Наконец, секрецию АКТГ регулирует уровень свободного кортизола в плазме. Кортизол снижает чувствительность кортикотрофов гипофиза к КРГ, т. е. в присутствии кортизола нужно большее количество КРГ, чтобы вызвать данный прирост секреции АКТГ. Глюкокортикоиды ингибируют и секрецию КРГ. Этот сервомеханизм демонстрирует ведущую роль концентрации кортизола в крови в регуляции секреции АКТГ. Ингибирование продукции АКТГ протекает в две фазы: 1) ранняя быстрая отрицательная обратная связь опосредуется, вероятно, мембранным эффектом, сохраняется меньше 10 мин и зависит от скорости повышения уровня глюкокортикоидов; и 2) зависимая от времени поздняя реакция по механизму обратной связи обусловливается, по-видимому, торможением синтеза белка-предшественника. Торможение секреции АКТГ, приводящее к атрофии надпочечников при длительной терапии глюкокортикоидами, может быть связано в основном с подавлением секреции КРГ на уровне гипоталамуса, поскольку в таких условиях экзогенное введение КРГ продолжает вызывать подъем уровня АКТГ в плазме. Кортизол влияет по механизму обратной связи и на вышележащие центры головного мозга (гиппокамп, ретикулярную систему и перегородку), а также, вероятно, на саму кору надпочечников.

Биологический период полужизни АКТГ в крови не достигает и 10 мин. Действие АКТГ также проявляется быстро; концентрация стероидов в венозной крови надпочечников возрастает уже через несколько минут после его поступления в кровь. АКТГ стимулирует стероидогенез путем активации связанной с мембраной аденилатциклазы. Аденозин-3, 5'-монофосфат (циклический АМФ) в свою очередь активирует ферменты протеинкиназы, приводя тем самым к фосфорилированию белков, активирующих биосинтез стероидов.

Физиология системы ренин-ангиотензин.

Ренин представляет собой протеолитический фермент, вырабатываемый и запасаемый в гранулах юкстагломерулярных клеток, которые окружают афферентные артериолы почечных клубочков. Ренин существует в активной и неактивной формах. Неясно, является ли неактивная форма предшественником («проренином») или она образуется в качестве продукта уже после высвобождения ренина. Юкстагломерулярный аппарат включает как юкстагломерулярные клетки, так и клетки плотного пятна. Ренин действует на основной субстрат ангиотензиноген (присутствующий в крови а₂-глобулин, продуцируемый печенью), образуя из него декапептид ангиотензин I. Затем ангиотензин I под влиянием превращающего фермента трансформируется в октапептид ангиотензин II путем отщепления двух С-концевых аминокислот. Ангиотензин II-это наиболее активное прессорное соединение (в расчете на мол. массу) из вырабатываемых в организме, и свое прессорное действие он оказывает, влияя непосредственно на гладкие мышечные клетки артериол. Кроме того, ангиотензин II служит мощным стимулятором продукции альдостерона клубочковой зоной коры надпочечников; нонапептид ангиотензин III также может стимулировать продукцию альдостерона. Ангиотензин II быстро разрушается ангиотензиназами (период его полужизни около 1 мин), тогда как период полужизни ренина более продолжителен (10-20 мин). Ткани других органов, таких как матка, сосуды, мозг и слюнные железы, также вырабатывают рениноподобные соединения. Значение этих так называемых изоренинов неизвестно.

Секреция ренина контролируется четырьмя независимыми факторами, и количество выделяющегося ренина - это результативное действие всех их. Юкстагломерулярные клетки, представляющие собой специализированные миоэпителиальные клетки, расположенные в средней оболочке стенки, приносящей артериолы, выступают в роли миниатюрных датчиков, воспринимающих почечное перфузионное давление и соответствующие изменения перфузионного давления в приносящих артериолах. Например, в условиях снижения объема циркулирующей крови происходит соответствующее снижение перфузионного давления в почках и, как следствие, давления в приносящих артериолах. Юкстагломерулярные клетки воспринимают это как уменьшение силы растяжения стенок приносящих артериол. В ответ эти клетки выделяют в почечный кровоток большие количества ренина, что приводит к образованию ангиотензина I, который в почках и периферических тканях превращается в ангиотензин II под действием пептидилпептидгидролазы (так называемого превращающего фермента). Ангиотензин II стимулирует кору надпочечников к секреции альдостерона. Повышенный уровень альдостерона в плазме крови приводит к увеличению задержки натрия в почках и тем самым обусловливает повышение объема внеклеточной жидкости. Это в свою очередь снимает первоначальный сигнал к высвобождению ренина. В данном контексте система ренин- ангиотензин-альдостерон обеспечивает регуляцию объема жидкости путем адекватного изменения транспорта натрия в почечных канальцах.

Второй механизм регуляции секреции ренина сосредоточен в клетках плотного пятна - группе эпителиальных клеток дистальных извитых канальцев, расположенных напротив юкстагломерулярных клеток. Они способны выполнять функцию хеморецепторов, следящих за уровнем натрия (или хлорида) в дистальных канальцах и передающих эту информацию юкстагломерулярным клеткам, где и происходит нужная модификация секреции ренина. В условиях поступления к плотному пятну повышенного количества фильтруемого натрия обратная связь в юкстагломерулярном комплексе замыкается, что приводит к высвобождению больших количеств ренина, способных уменьшить скорость клубочковой фильтрации и тем самым снизить фильтруемое количество натрия.

Симпатическая нервная система регулирует высвобождение ренина в ответ на переход тела в вертикальное положение. Механизм эффекта заключается либо в непосредственной активации аденилатциклазы в юкстагломерулярных клетках, либо в опосредованном действии на эти клетки или клетки плотного пятна через сужение приносящих артериол.

Наконец, на высвобождение ренина могут влиять и факторы, содержащиеся в крови. Увеличение калия в диете прямо снижает секрецию ренина; уменьшение потребления калия повышает секрецию ренина. Значение этих эффектов калия остается неясным. Сам по себе ангиотензин II может по механизму обратной связи тормозить секрецию ренина независимо от изменений почечного кровотока, давления или секреции альдостерона. Высвобождение ренина могут ингибировать и предсердные натрийуретические пептиды. Таким образом, в сложной регуляции секреции ренина принимают участие как внутрипочечные (рецепторы давления и плотное пятно), так и внепочечные (симпатическая нервная система, калий, ангиотензин и т. д.) механизмы. Данный уровень секреции ренина отражает, вероятно, действие всех этих факторов, но преобладающее значение имеют внутрипочечные механизмы.

Физиология глюкокортикоидов.

Деление надпочечниковых стероидов на глюкокортикоиды и минералокортикоиды достаточно произвольно, поскольку большинство глюкокортикоидов обладает некоторыми свойствами минералокортикоидов и наоборот. Описательный термин глюкокортикоиды применяют к тем стероидам надпочечников, которые преимущественно влияют на интермедиарный обмен. Главным глюкокортикоидом является кортизол (гидрокортизон). Кортизол проникает в клетки-мишени путем диффузии, образует комплекс со специфическими цитоплазматическими рецепторными белками, которые обладают высоким сродством к гормону, и переносится к специфическим акцепторным участкам хроматина ядра, где после этого увеличивается синтез РНК, а позднее и синтез белка. Таким образом, другим способом определения понятия «глюкокортикоидный эффект» является его опосредование данным классом цитоплазматических рецепторов, обладающих высоким сродством к гормону (глюкокортикоидные рецепторы). Физиологическое действие глюкокортикоидов на межуточный обмен включает регуляцию метаболизма белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот. Эти эффекты имеют в основном катаболическую направленность и характеризуются ускорением распада белка и повышением экскреции азота. Глюкокортикоиды увеличивают содержание гликогена в печени и способствуют печеночному синтезу глюкозы (гликонеогенез). Такое действие объясняется главным образом мобилизацией гликогенных аминокислотных предшественников из периферических опорных структур, таких как кости, кожа, мышцы и соединительная ткань, вследствие усиления распада белка, а также торможения его синтеза и поглощения аминокислот этими тканями. Вызываемая глюкокортикоидами гипераминоацидемия способствует гликонеогенезу и за счет стимуляции секреции глюкагона. Глюкокортикоиды непосредственно действуют на печень, стимулируя синтез некоторых ферментов, таких как тирозинаминотрансфераза и триптофанпирролаза. В большинстве тканей кортикоиды ингибируют синтез нуклеиновых кислот, но в печени синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК) возрастает. Глюкокортикоиды регулируют мобилизацию жирных кислот, повышая активирующее действие жиромобилизующих гормонов (например, катехоламинов и гипофизарных пептидов) на клеточную липазу.

Кортизол по-разному влияет на структурный белок и жировую ткань разных частей тела. Например, фармакологические дозы кортизола уменьшают содержание белкового матрикса в позвонках (трабекулярная кость), но лишь в минимальной степени действуют на длинные кости (имеющие преимущественно плотное строение); периферические жировые депо могут истощаться, тогда как в области живота и между лопаток жир накапливается.

Уровень кортизола меняется уже через несколько минут после разнообразных физических (травма, хирургическая операция, физическая нагрузка) и психических (тревога, депрессия) стрессов. Мощными стимулами секреции АКТГ и кортизола служат также гипогликемия и лихорадка. Почему повышенные уровни глюкокортикоидов защищают организм от стресса, неясно, но в их отсутствие такие стрессы могут вызывать падение давления, шок и смерть. Поэтому лицам с гипофункцией гипофизарно-надпочечниковой системы в условиях стресса всегда следует увеличивать дозы вводимых глюкокортикоидов.

Глюкокортикоиды обладают противовоспалительными свойствами, которые связаны, по-видимому, с влиянием этих гормонов как на микрососуды, так и на клетки. Кортизол обеспечивает сохранение реактивности сосудов по отношению к содержащимся в крови вазоконстрикторным факторам и противодействуют повышению проницаемости капилляров, характерному для острого воспаления. Глюкокортикоиды увеличивают содержание в крови полиморфно-ядерных лейкоцитов; масса циркулирующих лейкоцитов возрастает как за счет ускорения выхода зрелых клеток из костного мозга, так и за счет торможения их просачивания через стенки капилляров. Кортизол угнетает и продукцию интерлейкина-2 макрофагами. Меньшее прилипание макрофагов к эндотелию сосудов после введения глюкокортикоидов связано, вероятно, с антагонистическим действием последних по отношению к фактору ингибирования миграции (МИФ). Глюкокортикоиды уменьшают содержание эозинофилов в крови и массу лимфоидной ткани в организме, особенно

Т-клеток или малых лимфоцитов тимуса.

Механизм этого эффекта заключается в перераспределении клеток между циркулирующей кровью и другими областями организма. В результате кортизол нарушает клеточное звено иммунитета. По-видимому, только в фармакологических дозах глюкокортикоиды подавляют образование антител и стабилизируют мембраны лизосом, снижая тем самым выход протеолитических кислых гидролаз, локализованных в этих цитоплазматических органеллах. Кортизол оказывает значительное влияние на распределение и экскрецию воды в организме. Он сохраняет объем внеклеточной жидкости, тормозя поступление воды в клетки. На экскрецию воды почками он действует за счет подавления секреции антидиуретического гормона, увеличения скорости клубочковой фильтрации и непосредственного влияния на почечные канальцы; в результате возрастает клиренс свободной воды. Глюкокортикоиды обладают и слабыми минералокортикоидными свойствами: увеличение дозы этих гормонов приводит к повышению реабсорбции натрия в почечных канальцах и экскреции калия с мочой. Глюкокортикоиды могут влиять и на поведенческие реакции. Как при избытке, так и при недостатке кортизола наблюдаются эмоциональные расстройства. Наконец, кортизол подавляет секрецию гипофизарного АКТГ и гипоталамического КРГ.

Физиология минералокортикоидов.

Основной минералокортикоид альдостерон обладает двумя важными свойствами. Он является главным регулятором объема внеклеточной жидкости и главным регулятором обмена калия. Эти эффекты опосредуются связыванием альдостерона в тканях-мишенях со специфическими белковыми рецепторами минералокортикоидов. Объем жидкости регулируется за счет прямого действия на транспорт натрия в почечных канальцах. Альдостерон влияет преимущественно на дистальные извитые канальцы, где он вызывает снижение экскреции натрия и увеличивает экскрецию калия. Реабсорбция ионов натрия сопровождается падением трансмембранного потенциала и тем самым усиливает отток положительно заряженных ионов из клетки в просвет канальца. Основной внутриклеточный ион с одиночным положительным зарядом - это калий. Поскольку его концентрация в клетке в 40-80 раз выше, чем в просвете канальца, калий пассивно следует по электрическому градиенту, восстанавливая нормальный положительный заряд содержащейся в просвете канальца жидкости. Реабсорбированные ионы натрия переносятся затем из эпителиальных клеток канальцев в интерстициальную жидкость, а оттуда - в капиллярную кровь почек. Вода пассивно следует за переносимым натрием.

В эпителиальной клетке канальца присутствует и большое количество ионов водорода. Так как их концентрация в просвете канальца выше, чем в клетке, они должны секретироваться активно. Однако сниженный положительный заряд внутри просвета позволяет при той же величине энергетических затрат секретироваться большему количеству водорода. Альдостерон и другие минералокортикоиды действуют также на эпителий протоков слюнных, потовых желез и желудочно-кишечного тракта, всюду вызывая реабсорбцию натрия и «обмен» его на ионы калия.

При введении альдостерона (или дезоксикортикостерона ацетата) здоровому человеку начальный период задержки натрия сменяется натрийурезом, и через 3-5 дней натриевый баланс восстанавливается. Поэтому-то и не развиваются отеки. Данное явление называют «феноменом ускользания», подразумевая «ускользание» почечных канальцев из-под задерживающего натрий действия хронически вводимого альдостерона.

Секреция альдостерона контролируется тремя механизмами: системой ренин-ангиотензин, калием и АКТГ. Система ренин-ангиотензин играет главную роль в регуляции объема внеклеточной жидкости за счет изменения секреции альдостерона. Так, ренин-ангиотензиновая система восстанавливает объем циркулирующей крови, вызывая индуцированную альдостероном задержку натрия при возникновении объемного дефицита и снижая альдостеронзависимую задержку натрия в условиях увеличения объема внеклеточной жидкости.

Ионы калия непосредственно регулируют секрецию альдостерона, действуя независимо от системы ренин-ангиотензин. Пероральная нагрузка калием у здорового человека увеличивает секрецию и экскрецию альдостерона, а также его уровень в плазме крови. Кроме того, в определенных условиях уровень альдостерона в плазме возрастает при увеличении содержания калия в сыворотке всего на 0,1 мэкв/л.

Физиологические количества АКТГ остро стимулируют секрецию альдостерона, но при инфузии АКТГ более 10- 12 ч этот эффект исчезает. В большинстве исследований признается незначительная роль АКТГ в регуляции синтеза и секреции альдостерона. Например, у лиц, в течение нескольких лет получающих высокие дозы стероидов, что должно было бы полностью подавлять продукцию АКТГ, секреторные реакции альдостерона на ограничение натрия остаются нормальными. Таким образом, хроническая недостаточность АКТГ сама по себе не сказывается на реактивности клеток клубочковой зоны.

Факторы, регулирующие биосинтез альдостерона

После потребления калия или натрия с пищей величина реакции альдостерона на острую стимуляцию меняется. Повышенное потребление калия или сниженное потребление натрия усиливает реакцию клеток клубочковой зоны на острую стимуляцию АКТГ, ангиотензином II и/или калием.

В регуляции секреции альдостерона принимают участие также нейротрансмиттеры (дофамин и серотонин) и некоторые пептиды, такие как предсердный натрийуретический фактор, у-меланоцитстимулирующий гормон (у-МСГ), бета-эндорфин и неидентифицированный гипофизарный фактор, стимулирующий продукцию альдостерона. Таким образом, в регуляции секреции альдостерона участвуют как стимулирующие, так и ингибирующие факторы.

Физиология андрогенов.

Андрогены - это вещества, стимулирующие появление и развитие мужских вторичных половых признаков. Это свое действие они оказывают, связываясь с цитоплазматическими рецепторами, обладающими высоким сродством к соответствующим соединениям. Вторичные половые признаки меняются за счет ингибирования женских (дефеминизация) и усиления мужских признаков (маскулинизация). Клинически это проявляется гирсутизмом и вирилизацией у женщин с аменореей, атрофией грудных желез и матки, увеличением клитора, огрубением голоса, появлением угрей, увеличением мышечной массы и облысением лба.

Стероиды с преимущественно андрогенной активностью содержат 19 углеродных атомов. Основными надпочечниковыми андрогенами являются дегидроэпиандростерон (ДГЭА), андростендион и 11-гидроксиандростендион. В количественном отношении главные андрогены, секретируемые надпочечниками, - это ДГЭА и его сульфат; ДГЭА и андростендион обладают лишь слабой андрогенной активностью, и свое действие они оказывают, превращаясь вне железы в мощный андроген тестостерон. Секреция надпочечниковых андрогенов стимулируется АКТГ, а не гонадотропинами. При стимуляции АКТГ содержание 17-кетостероидов в моче увеличивается, но в меньшей степени, чем уровень 17-гидроксикортикостероидов. Отсюда следует, что экзогенное введение глюкокортикоидов должно подавлять продукцию надпочечниковых андрогенов.

Лабораторная оценка функции коры надпочечников

При определении уровней стероидов в плазме крови и моче исходят из того, что они достаточно точно отражают скорость секреции данного гормона надпочечниками. Недостаток показателей экскреции с мочой заключается в том, что из-за погрешностей сбора мочи или нарушения обмена они могут недостаточно точно отражать эту скорость. Предпочтительнее было бы прямо определять скорость секреции данного стероида надпочечниками, но это гораздо сложнее, так как требует использования методик изотопного разведения после введения радиоактивного стероида. Уровень в плазме соответствует секреции только в момент определения. Уровень гормона в плазме (УП) зависит от двух факторов: скорости его секреции (СС) и скорости, с которой он метаболизируется, т. е. скорости метаболического клиренса (СМК). Математическая связь этих трех параметров может быть выражена следующим образом:

УП = СС/СМК, или СС = СМК • УП.

Уровни гормонов в крови

Пептиды.

Уровни АКТГ и ангиотензин II можно определять радиоиммунологически, но из-за их низких концентраций и нестабильности в плазме человека это достаточно трудная задача. Кроме того, уровни АКТГ подвержены моментальным колебаниям, а на базальную секрецию АКТГ накладывается циркадный ритм с меньшим содержанием гормона ранним вечером по сравнению с утром. Содержание ангиотензина II также испытывает суточные колебания, но, что более важно, меняется в зависимости от потребления натрия с диетой и положения тела. При вертикальном положении тела или ограничении потребления натрия уровень этого гормона повышается.

Наиболее распространенным показателем состояния системы ренин-ангиотензин, однако, является «активность ренина плазмы» (АРП), определяемая в периферической крови. Об АРП судят по образованию ангиотензина I за стандартный период инкубации. Адекватность этого метода зависит от присутствия в плазме пациента достаточного количества ангиотензиногена как субстрата. Образующийся ангиотензин I выявляют затем радиоиммунологически. Активность ренина плазмы зависит от потребления натрия с диетой, а также от условий определения - амбулаторных или стационарных. У здорового человека суточный ритм активности ренина плазмы характеризуется максимальными величинами по утрам со снижением их во второй половине дня.

Стероиды.

Как кортизол, так и альдостерон секретируются эпизодически, и их уровни, как правило, в течение дня снижаются от максимума утром до минимума вечером. Кроме того, уровень альдостерона, но не кортизола возрастает при высоком содержании калия в диете, ограничении натрия или переходе тела в вертикальное положение. Уровень сульфатного конъюгата ДГЭА позволит судить о секреции андрогенов надпочечниками, поскольку он лишь в небольших количествах образуется в половых железах и имеет длительный период полужизни (7-9 ч).

Уровни гормонов в моче.

17-Гидроксикортикоиды мочи определяют по цветной реакции Силбера-Портера; эта реакция специфична для стероидов с «дигидроксиацетоновой» боковой цепью у С-17, т. е. с гидроксильными группами у С-17 и С-21 и кетоновой группой у С-20. Поэтому в группу определяемых таким образом соединений входят кортизол, кортизон, тетрагидрокортизол, тетрагидрокортизон и 11-дезоксикортизол. В норме их экскреция в дневное время (с 7 ч утра до 7 ч вечера) выше, чем в ночное (с 7 ч вечера до 7 ч утра).

17-Кетостероиды мочи - это соединения, содержащие кетоновую группу у С-17. Они образуются как в надпочечниках, так и в половых железах. У здоровых женщин более 90% всех 17-кетостероидов мочи имеют надпочечниковое происхождение, тогда как у мужчин - только 60-70%. Уровни 17-кетостероидов в моче наиболее высоки в молодом возрасте, а затем снижаются.

Определение свободного кортизола в моче, по-видимому, более информативно, чем определение 17-гидроксикортикостероидов, так как повышение его экскреции коррелирует с состоянием гиперкортизолизма, отражая изменения уровня свободного, физиологически активного кортизола в крови.

Для определения всех показателей экскреции необходимо тщательно фиксировать время сбора мочи. Для доказательства точности и адекватности методики ее сбора следует одновременно определять содержание креатинина в моче. Целесообразно учитывать размеры тела; например, здоровый человек экскретирует 3-7 мг 17-гидроксикортикостероидов па 1 г креатинина.

Колебания нормальных показателей тестов на функцию надпочечников

Стимуляционные тесты.

Стимуляционные тесты применяют для подтверждения состояния дефицита гормонов в организме. Используют стандартизированный и специфический стимул к продукции и секреции данного гормона с последующим определением количества последнего.

Тесты на резервы глюкокортикоидов.

Через несколько минут после начала инфузии АКТГ возрастает уровень кортизола в венозной крови надпочечников. Эту реакцию надпочечников на АКТГ используют как показатель «функционального резерва» железы в отношении продукции кортизола. При максимальной стимуляции АКТГ секреция кортизола возрастает в 10 раз, достигая 300 мг в сутки. Такую максимальную стимуляцию можно получить лишь при длительных инфузиях АКТГ. Для клинических целей функциональный резерв надпочечников 6 отношении кортизола оценивают в условиях стандартизированного 24-часового введения АКТГ. Синтетический АКТГ (косинтропин) вводят обычно в 500- 1000 мл физиологического раствора со скоростью 2 ЕД в час в течение 24 ч. У здоровых лиц экскреция 17-гидроксистероидов возрастает не менее чем до 25 мг в сутки, а уровень кортизола в плазме превышает 40 мкг/дл (400 мкг/л). У больных с вторичной недостаточностью надпочечников максимальная экскреция 17-гидроксистероидов составляет 3-20 мг в сутки, а содержание кортизола в плазме в период пробы - 10-40 мкг/дл (400 мкг/л). У больных с первичной недостаточностью надпочечников реакции выражены еще слабее.

Быстрый скрининг-тест заключается во внутривенном или внутримышечном введении 25 ЕД (0,25 мг) косинтропина и определении уровня кортизола в плазме через 30- 60 мин. У здорового человека прирост содержания кортизола составляет не менее 7 мкг/дл (70 мкг/л) над исходным уровнем.

Тесты на минералокортикоидные резервы со стимуляцией системы ренин- ангиотензин. Стимуляционные тесты основаны на программируемом уменьшении объема жидкости с помощью, например, ограничения приема натрия, введения диуретических средств или длительного пребывания в положении стоя. Простой и информативный тест заключается в резком уменьшении больным приема натрия в сочетании с пребыванием в вертикальном положении. За 3-5 дней содержания пациента на диете с 10 мэкв натрия скорости секреции или экскреции альдостерона обычно возрастают в 2-3 раза. Содержание альдостерона в плазме в утренние часы увеличивается, как правило, в 3-б раз. Кроме того, в ответ на пребывание в положении стоя в течение 2-3 ч уровень этого гормона в плазме возрастает еще в 2-4 раза.

Стимуляционные тесты при нормальном потреблении натрия с диетой могут выполняться путем введения сильных диуретиков, таких как фуросемид в дозе 40-80 мг, с последующим пребыванием в положении стоя в течение 2-3 ч. Нормальная реакция заключается в 2-4-кратном повышении уровня альдостерона в плазме.

Супрессивные тесты.

Супрессивные тесты, применяемые для документирования гиперсекреции гормонов коры надпочечников, основаны на регистрации снижения содержания периферического гормона после стандартизованного подавления продукции его тропного гормона.

Тесты на подавляемость функции гипофизаро-надпочечниковой системы. Механизм секреции АКТГ чувствителен к уровню глюкокортикоидов в циркулирующей крови. Когда у здорового человека этот уровень повышается, передняя доля гипофиза секретируется меньше АКТГ и вторично снижается продукция стероидов надпочечниками. Сохранность такого механизма обратной связи можно проверить в клинических условиях. С этой целью назначают сильный глюкокортикоид и оценивают подавление секреции АКТГ, определяя показатели экскреции стероидов с мочой и/или уровни кортизола и АКТГ в плазме. Поскольку экзогенное соединение не должно мешать определению искомого стероида, используют предельно малые дозы такого мощного глюкокортикоида, как дексаметазон.

Для проведения скрининговых исследований можно рекомендовать ночной супрессивный тест с дексаметазоном: в полночь испытуемый перорально принимает 1 мг дексаметазона, в 8 ч утра определяют уровень кортизола в плазме. У здорового человека он должен быть меньше 5 мкг/дл (50 мкг/л). Полный тест на подавляемость функции надпочечников заключается во введении 0,5 мг дексаметазона каждые 6 ч в течение 2 сут, на протяжении которых собирают суточную мочу для определения содержания в ней креатинина, 17-гидроксистероидов и/или свободного кортизола либо определяют уровень кортизола в плазме крови. У лиц с нормальной функцией гипоталамо-гипофизарного механизма секреции АКТГ содержание 17-гидроксикортикоидов в моче на 2-е сутки приема дексаметазона падает ниже 3 мг/сут, уровень свободного кортизола в моче- ниже 30 мкг/ сут или концентрация кортизола в плазме - ниже 5 мкг/дл (50 мкг/л).

Нормальная реакция на любой супрессивный тест означает, что регуляция надпочечников со стороны АКТГ остается физиологически нормальной. Однако отдельный патологический результат, особенно при проведении ночного супрессивного теста, недостаточен для диагноза заболевания гипофиза и/или надпочечников.

Тесты на подавляемость минералокортикоидной функции. Разработаны методики подавления минералокортикоидной функции с применением инфузий солевых растворов, пероральной нагрузки солью или введения дезоксикортикостерона ацетата (ДОКСА) для увеличения объема внеклеточной жидкости. При этом снижается секреция ренина, уменьшаются активность ренина в плазме и секреция и/или экскреция альдостерона. Тесты различаются по скорости, с которой происходит увеличение объема внеклеточной жидкости. Один из практичных супрессивных тестов заключается в следующем: внутривенно вводят физиологический раствор со скоростью 500 мл/ч в течение 4 ч. В норме уровень альдостерона в плазме при этом падает ниже 8 нг/дл (80 нг/л) на фоне ограничения натрия в диете или ниже 5 нг/дл (50 нг/л) на фоне нормального потребления натрия. Этот тест не следует проводить у лиц с дефицитом калия.

Тесты на реактивность гипофизарно-надпочечниковой системы. Такие стимулы, как инсулиновая гипогликемия, аргинин-вазопрессин и пирогены, вызывают секрецию АКТГ гипофизом, влияя на высшие нервные центры, гипоталамус или сам гипофиз. Определяя при этом уровень АКТГ или глюкокортикоидов в плазме, можно оценить состояние гипофизарных резервов АКТГ. Особенно информативен тест с инсулиновой гипогликемией, так как одновременно стимулируется секреция гормона роста и АКТГ. Тест заключается во внутривенном одномоментном введении обычного инсулина в дозе 0,05-0,1 ед/кг массы тела, что снижает исходный уровень глюкозы натощак по крайней мере на 50%. Нормальная реакция кортизола - повышение его уровня более чем до 18 мкг/дл (180 мкг/л).

Метопирон (метирапон) - это вещество, ингибирующее 11 р-гидроксилазу в надпочечниках. В результате нарушается превращение 11-дезоксикортизола (соединение S) в кортизол; в крови накапливается 11 -дезоксикортизол, а уровень кортизола падает. Гипоталамо-гипофизарная ось реагирует на снижение уровня кортизола в крови повышенной секрецией АКТГ. С мочой выводятся повышенные количества метаболитов 11-дезоксикортизол а, определяемые в виде 17-гидроксикортикоидов. Регистрируют и изменения уровня 11 -дезоксикортизола в плазме. Подчеркнем, что надпочечники должны сохранять способность стимулироваться АКТГ, так как оценка реакции зависит от интактности как гипоталамо-гипофизарной оси, так и процессов продукции стероидов надпочечниками.

Метопироновый тест заключается в пероральном введении 750 мг вещества каждые 4 ч в течение суток и сравнении скорости экскреции 17-гидроксистероидов и/или уровня 11-дезоксикортизола в плазме до и после введения. У здорового человека базальная экскреция 17-гидроксистероидов повышается по крайней мере в 2 раза; уровень 11 -дезоксикортизола в крови после введения метопирона должен превышать 10 мкг/дл (100 мкг/л). Если пациент получает экзогенные глюкокортикоиды или вещества, ускоряющие метаболизм метопирона (например, фенитоин), результаты метопиронового теста неточно отражают резервы АКТГ.

Непосредственную и избирательную стимуляцию кортикотрофов гипофиза можно осуществить с помощью применяемого в научно-исследовательских целях соединения - кортикотропин-рилизинг-гормона (КРГ). Одномоментная инъекция овечьего КРГ в дозе 1 мкг/кг массы тела у здорового человека через 60-180 мин стимулирует секрецию АКТГ и бета-эндорфина. Однако величина реакции АКТГ оказывается меньшей, чем в ходе инсулинотолерантного теста. Это свидетельствует о том, что в стрессорном повышении секреции АКТГ принимают участие и дополнительные факторы (вазопрессин).

Сущность теста, разграничивающего первичную и вторичную недостаточность надпочечников, заключается в том, что в последнем случае секреция альдостерона остается на относительно нормальном уровне. Косинтропин в дозе 25 ЕД вводят внутривенно или внутримышечно. Уровни кортизола и альдостерона в плазме определяют до введения препарата и через 30 и 60 мин после этого. У больных обеих групп прирост кортизола составляет менее 7 мкг/дл (70 мкг/л), но только у больных с первичной недостаточностью надпочечников не наблюдается прироста альдостерона по крайней мере на 5 нг/дл (50 нг/л) над исходным уровнем.

T.P. Harrison. Principles of internal medicine. Перевод д.м.н. А. В. Сучкова, к.м.н. Н. Н. Заваденко, к.м.н. Д. Г. Катковского