Чтение онлайн

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.

По уровню адреналина в моче можно судить в основном о состоянии гормонального звена симпатоадреналовой системы, т. е. о деятельности мозгового слоя надпочечников, а по уровню норадреналина — медиаторного, т. е. нервного. Количество дофамина и ДОФА характеризует резервные возможности симпатоадреналовой системы. Определение их в крови и моче позволяет оценить возможности симпатоадреналовой системы, наличие в организме строительных материалов, из которых образуются катехоламины. Большое значение уделяется физиологами и клиницистами исследованию продуктов обмена дофамина (гомованилиновой кислоты) адреналина и норадреналина (метанефрина и норметанефрина), а также ванилилминдальной кислоты — основного метаболита адреналина и норадреналина по пути О-метилирования и окислительного дезаминирования. Сопоставление результатов, полученных при изучении экскреции с мочой катехоламинов, их предшественников и продуктов превращения позволяет охватить всю совокупность процессов, протекающих в организме при различных состояниях симпатоадреналовой системы. Так, например, увеличение экскреции ванилилминдальной кислоты указывает на усиление обменных процессов, повышенное использование катехоламинов, а уменьшение экскреции является показателем сниженного обмена адреналина и норадреналина.

Важнейшую, если не главную роль играют катехоламины в осуществлении адаптационно-трофической роли симпатической нервной системы. Этот термин введен советским физиологом Л. А. Орбели. Значение катехоламинов как регуляторов приспособительных механизмов вытекает из способности их быстро и интенсивно оказывать влияние на процессы метаболизма, стимулировать распад гликогена и жиров, повышать уровень глюкозы в крови, способствовать окислению жирных кислот, повышать потребление кислорода тканями, увеличивать работоспособность сердца и скелетной мускулатуры, обеспечивать перераспределение крови для оптимального снабжения тканей энергетическими ресурсами, усиливать возбуждение центральной нервной системы, участвовать в развитии эмоциональных реакций и т. д. и т. д.

Состав и свойства внутренней среды и в еще большей степени состояние организма зависят во многих отношениях от сдвигов в системе катехоламинов, их соотношении и использовании. Возбуждение симпатоадреналовой системы сопровождается, как правило, нарастанием уровня катехоламинов во внутренней среде. В то же время высокое содержание катехоламинов в организме поддерживает напряженный тонус симпатоадреналовой системы. Все эрготропные функции организма усилены. Он приготовился к действию, к бою, достижению цели. Состояние это прекрасно описано Шекспиром в драме «Генрих V» (перевод Е. Бируковой).

Физиолог не ошибется. Перед ним сразу встает знакомая картина возбужденной до предела симпатоадреналовой системы. Если бы каким-то чудом Генриху V удалось заглянуть во внутреннюю среду организма его воинов, он увидел бы истинное «катехоламиновое наводнение».

Существует несколько предположений о значении отдельных катехоламинов для жизнедеятельности организма. Вопрос этот широко обсуждается в литературе, но единого мнения до сих пор нет. Слишком быстро меняется уровень катехоламинов в крови. Они быстро образуются, поступают во внутреннюю среду, выводятся, разрушаются, захватываются клетками, вступают в реакцию и исчезают. Просматривая работы отечественных и зарубежных авторов, подытоживая исследования свои и своих учеников, мы приходим к выводу, что психологические стрессы, выражающиеся в задержке внешних проявлений (ожидание боли, опасности, предчувствие неприятностей, возможного поражения, страх, тревога, сознание собственной беззащитности, депрессия, боязнь смерти), связаны в значительной мере с поступлением в кровь адреналина и в меньшей степени норадреналина, а стрессы, выражающиеся во внешних проявлениях (например, аффект, агрессия, гнев, ярость) состояния, требующие выдержки, выносливости, длительного умственного и физического напряжения, преодоления препятствий, уверенности в победе, сопровождаются накоплением во внутренней среде норадреналина.