Физиологические эффекты катехоламинов в зависимости от типа адренорецепторов

Относительно медленно развивающиеся β-эффекты сводятся к регуляции сердечной деятельности, метаболизма, расширению бронхов, расширению некоторых групп сосудов (например, скелетных мышц, гипергликемии, торможению перистальтики ЖКТ). Через β-адренорецепторы действует, в основном, адреналин, менее норадреналин.

α-адренэргические эффекты обоих катехоламинов избирательно снимаются α-адреноблокаторами (фентоламин, тропафен и т.д.).

β-адреноэргические – специальными β-адреноблокаторами (пропрапонол, альпренолол и т.д.).

В настоящее время различают α₁- и α₂-адренорецепторы и β₁- и β₂-адренорецепторы.

Таким образом, катехоламины оказывают неодинаковое действие, что зависит от типа рецептора, скоторым они взаимодействуют. При его взаимодействии с α-и β-адренорецепторами развиваются противоположные результаты. При взаимодействии с α-рецепторами открываются неэлектрические кальциевые каналы, Са⁺⁺ входит в клетку, реагирует с кальмодулином, активируются контрактильные белки, что ведет к спазму сосуда. При взаимодействии с β-рецептором – гормон действует через аденилатциклазную систему → увеличивается концентрация цАМФ → активация протеинкиназы → активация Са⁺⁺-насоса → выделение Са⁺⁺ из клетки → уменьшение концентрации Са⁺⁺ в цитоплазме → расслабление мышцы. Конечный эффект действия норэпинефрина на клетку будет зависеть от числа α- или β-адренорецепторов на клетке.

Таким образом, при возбуждении α- и β-адренорецепторов используются различные системы посредников (рис. 5.1.6).

Рис.5.1.6. Противоположное влияние адреналина через α- и β-рецепторы на концентрацию кальция в цитозоле гладких мышечных клеток кровеносных сосудов.

Связывание с α-рецепторами приводит к открытию кальциевых каналов мембраны и поступлению кальция в клетку. Взаимодействие с β-рецепторами через систему цАМФ стимулирует активный транспорт, который перемещает кальций из клетки, в результате чего его концентрация в цитозоле падает. Взаимодействие с α-рецептором приводит к активации аденилатциклазной системы и усилению выведения Са²⁺ из клетки.

Гипергликемический эффект, т.е. усиленный выход глюкозы из печени обеспечивается следующим путем: гормон-рецепторные комплексы активируют аденилатциклазу гепатоцитов; активированная аденилатциклаза стимулирует гидролиз АТФ с образованием цАМФ, концентрация которого максимально увеличивается уже через несколько минут после инъекции гормона; образовавшийся цАМФ активирует протеинкиназу; активированная протеинкиназа обусловливает фосфорилирование киназы гликоген-фосфорилазы b и тем самым переводит ее в более активное состояние; фосфорилированная же киназа обеспечивает переход гликоген-фосфорилазы b в более активную форму фосфорилазы – a – ключевого фермента распада гликогена; последний ускоряет фосфоролиз гликогена и приводит в итоге к увеличенному образованию глюкозы.

Плотность аденорецепторов изменяется при изменении их стимуляции, заболеваниях (гипертиреоз – увеличение β-адренорецепторов на 50-100%, гипотиреоз – их уменьшение).

Физиологическое действие катехоламинов

Адреналин и норадреналин на одни органы-мишени действует сходным образом, а на другие – по-разному.

Как и в случае других гормонов, действие норадреналина и адреналина опосредуется специфичными участками связывания гормона (рецепторами)клеточных мембран органов-мишеней.

Сердце. Адреналин и норадреналин оказывают положительное хронотропное и инотропное действие на изолированное сердце. Он увеличивает и возбудимость миокарда, облегчая тем самым возникновение фибрилляции. Винтактном организме, однако, выявляются различия в действии этих двух гормонов. Введение норадреналина в этом случае не повышает частоты сокращений сердца, а снижает ее (брадикардия); этот эффект относят за счет рефлекторного возбуждения блуждающего нерва, так как он снимается введением атропина.

Артериальное давление. Повышение концентрации норадреналина в крови сопровождается повышением систолического и диастолического давления.Адреналин повышает систолическое артериальное давление, тогда как диастолическое давление остается на постоянном уровне или снижается.

Кровообращение. Во всех отделах сосудистой системы(за исключением сосудов головного мозга) норадреналин вызывает возбуждение гладкомышечной ткани и, следовательно, сужение сосудов. Он вызывает менее выраженное сокращение кожных сосудов, но более мощное общее вазоконстрикторное действие. Потому его прессорный эффект на 50% больше, чем адреналина. Адреналин приводит к сужению некоторых сосудов, в частности сосудов кожи и конечностей при расширении сосудов скелетной мускулатуры, внутренних органов, коронарных, легочных сосудов.

Дыхание. Норадреналин и адреналин увеличивают глубину дыхания; расслабление мускулатуры бронхов снижает сопротивление воздухоносных путей. Благодаря этому эффекту катехоламины и симпатомиметические средства используются для лечения бронхиальной астмы.

Гладкомышечная ткань в других органах. Как правило, адреналин и норадреналин оказывают тормозное влияние на гладкие мышцы желудочно-кишечного тракта, однако оба гормона оказывают возбуждающее действие на гладкую мускулатуру капсулы селезенки, кожные мышцы, поднимающие волос, мигательную перепонку кошки и мышцы радужной оболочки, расширяющие зрачок.

Обмен углеводов. Адреналин вызывает повышение уровня глюкозы в крови в результате распада гликогена в печени; эффект повышения уровня сахара в крови, вызываемый норадреналином, выражен слабо. Благодаря гликогенолитическому действию адреналин является наиболее важным антагонистом инсулина в системе регуляции уровня глюкозы в крови (рис. 5.1.7).

В печень

Запасы гликогена

Гексозофосфаты

ПеченьМышца

Глюкоза Молочная кислота

Рис. 5.1.7. Цикл Кори.

Обмен жиров. Адреналин и норадреналин обладают липолитическим действием, что приводит к повышению содержания свободных жирных кислот в плазме. Последние используются, например, в качестве субстратов термогенеза при холодовом стрессе.

Энергетический обмен. Основной обмен у взрослого человека увеличивается приблизительно на 30% под влиянием адреналина. Значительно большее увеличение (до 300%) обнаруживают у новорожденных и у адаптированных к холоду организмов, располагающих бурой жировой тканью. Этот термогенный эффектвызывается как норадреналином, так и опосредуется β-адренорецепторами.

Центральная нервная система. Адреналин (в отличие от норадреналина, не обладающего этим действием или дающего лишь очень слабый эффект) стимулирует восходящую ретикулярную формацию(«реакция активации»), что проявляется десинхронизацией ЭЭГ. Возбуждением ЦНС на уровне нервных центров сопровождаются усилением внимания, а в наиболее выраженных случаях – умственным возбуждением и состоянием тревоги.

Таким образом, физиологические эффекты адреналина и норадреналина во многом идентичны активации симпатической нервной системы. Поэтому адреналин и норадреналин надпочечников называют жидкой симпатической нервной системой. Так как практически все клетки организма содержат α-и β-адренорецепторы, в том числе клетки крови – эритроциты, лимфоциты, то степень влияния адреналина и норадреналина как гормонов (в отличие от симпатической нервной системы) намного шире. Совокупность симпатической нервной системы и хромаффинных клеток образует симпатоадреналовую систему.

Терапевтическое применение катехоламинов

Разновидность эффектов, вызываемых адреналином, обусловила его широкое применение в клинической практике. Добавление адреналина к растворам местных или спинальных анестетических средств позволяет производить операции с меньшей кровопотерей, поддерживает высокую концентрацию этих веществ в области операционного поля и препятствует появлению токсических эффектов, связанных с всасыванием анестетиков. Стимулирующее влияние адреналина на сердце делает его ценным аналептиком. Его введение прямо в миокард в ряде случаев восстанавливает сердечную деятельность.

Адреналин применяют для борьбы с гипогликемией, вызванной передозировкой инсулина. Однако если печень бедна гликогеном, использование адреналина с указанной целью неэффективна.

Норадреналин применяется главным образом для лечения коллапса, что обусловлено его сильным общим вазоконстрикторным действием, не сопровождающимся сужением коронарных артерий, или увеличением минутного объема сердца.

Большие дозы адреналина вызывают резчайшие патологические изменения, которые могут закончиться смертью. Первый период, характеризующийся возбуждением с учащением пульса и дыхания, сменяется депрессией. Мышечные движения становятся замедленными, развиваются паралич конечностей и диспноэ. Смерть наступает в результате судорог и отека легких, вызывающих асфиксию. Параличи имеют центральное происхождение.

Заболевание мозгового слоя надпочечников

Феохромоцитома – опухоль, которая развивается из хромаффинных клеток мозгового слоя надпочечника. Кроме надпочечников, такая опухоль может образовываться в симпатических узлах и параганглиях. Эта опухоль обладает способностью секретировать в кровь избыточные количества адреналина и норадреналина. В очень редких случаях феохромоцитома может синтезировать и секретироватьтолько дофамин. Свыше 95% феохромоцитом находятся в брюшной полости, и 90% из них локализуютсяв мозговом слое надпочечников (80% в одном и 10% в обоих). В 10% случаев феохромоцитома имеет вненадпочечниковую локализацию: в стенке мочевого пузыря и органе Цукеркандла. Феохромоцитома относится к редким заболеваниям и среди больных артериальной гипертензией встречается в 0,1% случаев. Она может возникнуть в любом возрасте, но чаще от 30 до 50 лет, с одинаковой частотой у обоих полов. Хотя феохромоцитома встречается редко, она представляет серьезную проблему в своевременном ее выявлении.