ЭНДОКРИННЫЕ РИТМЫ И НЕЙРОЭНДОКРИННАЯ ФУНКЦИЯ

К настоящему времени стало очевидным, что у представителей всех ступеней эволюционной лестницы существуют ритмические изменения многих компонентов организма. Генез, взаимоотноше­ния и биологическое значение таких ритмов служат предметом предположений. Частотные характеристики этих ритмов широко варьируют. В основном они подразделяются на суточные, сезон­ные и годичные. Ритмы, имеющие приблизительно 24-часовую пе­риодичность, называются циркадными. Ультрациркадными назы­вают ритмы с периодами менее 24 ч, а инфрациркадными — с пери­одами, превышающими 24 ч. Считается, что эти ритмы могут быть либо эндогенными (возникающими внутри организма), либо экзо­генными (зависящими от ритмических изменений окружающей среды). Некоторые эндогенные ритмы могут быть синхронными периодическим колебаниям влияний внешней среды («синхрони­заторы»). Такие «синхронизаторы» могут быть связаны с прили­вами и отливами, изменениями дневной и ночной освещенности или фазами луны. Циркадные ритмы проявляются при «синхро­низаторах» с 24-часовой периодичностью. Если организм экрани­ровать от соответствующих колебаний среды, то его эндогенные ритмы приобретают тенденцию к разбалансировке, т. е. их перио­дичность может отклоняться от периодичности изменений среды, определяющих 24-часовой ритм, почти на 3 ч.

Среди компонентов организма человека, подвергающихся пе­риодическим изменениям, наиболее исследована именно эндокрин­ная система. Хотя имеются доказательства периодичности функ­ционирования на клеточном и органном уровне, но существует мно­го данных об иерархии ритмов, причем показано, что ритмы могут «запускаться» и поддерживаться ЦНС через недостаточно выяс­ненные анатомические и биологические пути. Циркадная перио­дичность нервной функции показана на клетках изолированных ганглиев; установлены также циркадные ритмы в реакции на сен­сорные воздействия, равно как и в реакции определенных нейро­нов на метаболические стимулы. Собственная циркадная перио­дичность активности нейрональных клеток может совпадать с таковой других клеток тела. Однако в силу присущей им иерархи­ческой роли, нейроны модулируют более древние колебательные функции. Вполне может быть, что у животных разных видов рит­мическую деятельность определяют разные области нервной систе­мы. Хотя у воробьев эпифизэктомия приводит к исчезновению рит­ма локомоторной активности, у крыс этого не происходит. Счита­ется, что эпифиз может выступать в роли нейроэндокринного датчика, реагирующего на световой сигнал секрецией группы гор­монов, которые влияют затем на другие центры, медиирующие или синхронизирующие другие биологические ритмы. Где находятся эти центры — область предположений.

В качестве «главных часов» для многих ритмов организма мог­ло бы выступать супрахиазматическое ядро. Повреждение .этой области снимает у крыс циркадную ритмичность двигательной ак­тивности и питьевого поведения, цикличность эструса и циркадную периодичность концентрации кортикостероидов в плазме. Наибо­лее веские доказательства контроля со стороны ЦНС за циркадны­ми эндокринными ритмами имеются в отношении гипофизарно-адреналовой системы. Установлена нейротрансмиттерная регуля­ция секреции АКТГ. Деафферентация гипоталамуса, повреждение супрахиазматического ядра (как уже отмечалось) или введение средств, предположительно меняющих содержание нейротрансмит­теров в ЦНС, приводит у животных к прекращению циркадных колебаний концентрации в плазме как АКТГ, так и кортикосте­роидов. Содержание центральных нейротрансмиттеров, участвую­щих в регуляции секреции АКТГ, само подвержено циркадным колебаниям. Больные с поражением гипоталамо-лимбической обла­сти обнаруживают нарушенную периодичность концентрации кор­тикостероидов в плазме.

Гипофизарно-адреналовой системе присуща эндогенная перио­дичность функционирования. Современные данные указывают на то, что синхронизация этой периодичности с циркадным ритмом осуществляется с помощью механизмов, принимающих участие в формировании цикла сон—бодрствование, а не свет—темнота и, вероятно, также с помощью механизмов формирования пищевого цикла. Фазовые сдвиги ритма функционирования надпочечников возникают не тотчас же после фазовых сдвигов в циклах свет— темнота или сон—бодрствование. Разрыв во времени синхрониза­ции этих ритмов варьирует, но обычно составляет приблизительно 7 сут. Это отличается от того, что наблюдается в отношении других гормональных циркадных ритмов, таких, как ритм секреции гор­мона роста, пролактина и пубертатного выброса Л Г, которые свя­заны со сном. Максимальный уровень каждого из этих гормонов достигается через свой собственный промежуток Бремени после на­ступления сна. Сдвиг времени сна немедленно сдвигает и время регистрации максимальной концентрации этих гормонов, причем временной промежуток между наступлением сна и появлением пикового значения концентрации каждого из них сохраняется. Как уже отмечалось, концентрация ЛГ характеризуется циркадной пе­риодичностью только в пубертатный период. Отсутствуют доказа­тельства существования циркадного ритма уровня ЛГ в плазме ни до этого периода, ни у взрослых. Несмотря на это, однако, надеж­но установлено, что у мужчин имеется циркадный ритм уровня тестостерона в плазме, характеризующийся, правда, низким размахом колебаний; существование такого ритма в отношении секреции половых гормонов у женщин не показано. На рис. 6—10 изображе­на периодичность колебаний содержания в плазме 9 гормонов. Ос­тается выяснить, действительно ли существуют эндокринные рит­мы только двух типов — циркадные и зависящие исключительно от сна, или между этими двумя крайностями имеются постепенные переходы.

Рис.6—10. Циркадные ритмы содержания нескольких гормонов в плазме человека. Заштрихованные области — примерное время сна. а — средние показатели для указанного числа наблюдений (р) при отборе проб не реже, чем с часовыми интервалами; б — средние индивидуальные показатели у разных лиц (Krieger D. Т., Aschoff J., Biological rhythms. — In: De Groot et al. (eds.). Textbook of Endocrinology. — New York, Grune a. Strattam, 1979).

Наиболее отчетливым инфрациркадным ритмом у человека яв­ляется менструальный цикл. У женщин описана также циркадная периодичность поведения, сенсорных восприятии и сексуальной восприимчивости, что указывает на связь этой периодичности с характером колебаний гормональной секреции.

Помимо циркадной ритмичности эндокринных функций в отно­шении них отмечен и ультрациркадный ритм. Существует, по-ви­димому, приблизительно 90-минутный цикл в отношении фазы бы­строго движения глаз на ЭЭГ, регистрируемой в период сна, а также двигательной и жевательной активности. Сходные колеба­ния могут наблюдаться и в отношении так называемой эпизодиче­ской секреции гормонов. Пока отсутствуют убедительные доказа­тельства периодичности такой эпизодической секреции и все еще не исключена возможность, что она имеет случайное распределе­ние. В отношении ЛГ, по-видимому, все же существует ритмиче­ский процесс, определяющий эти колебания, со средним интерва­лом между эпизодами примерно в 150 мин. Описана и эпизодиче­ская секреция кортикостероидов; в одном случае наблюдалась корреляция между соответствующими эпизодами и сроками прие­ма пищи на протяжении дня. Физиологическая основа и значение такой эпизодической секреции по большей части неизвестны. Не­известно также, имеет ли эта периодичность нервный или гипо­физарный генез. У 3 из 5 овариэктомированных обезьян, у которых перерезали ножку гипофиза и в воротную вену гипофиза с постоян­ной скоростью вводили ГнРГ, наблюдались признаки эпизодиче­ской секреции ЛГ.

Одной из отличительных особенностей некоторых эндокринных заболеваний является отсутствие нормальной периодичности сек­реции гормонов. Это справедливо в отношении АКТГ и кортизола при болезни и синдроме Кушинга и для концентрации гормона роста в плазме при акромегалии. Такие наблюдения наряду с дру­гими признаками нарушения регуляции гормональной секреции со стороны ЦНС при этих заболеваниях позволили предположить, что в основе их возникновения (и развития в конечном счете гипер­плазии или даже аденоматоза) лежат функциональные сдвиги в ЦНС, связанные, вероятно, с изменением действия или содержа­ния нейротрансмиттеров. При синдроме Штейна—Левенталя на­блюдается стабильно высокий уровень ЛГ с отсутствием его мак­симального повышения в середине лютеальной фазы и ановуля­цией, что напоминает состояние неонатально андрогенизированных крыс-самок. Считается, что в основе этого заболевания лежит «маскулинизация» гипоталамуса, приводящая к постоянной, а не циклической секреции ЛГ.

Более глубокое понимание основы таких гормональных ритмов могло бы создать предпосылки к успешной нейрофармакологической терапии соответствующих заболеваний, характеризующихся нарушением ритмичности секреции гормонов.