ГЛАВА 320. НАЧАЛА ЭНДОКРИНОЛОГИИ

Джин Д. Вилсон (Jean D. Wilson)

Функциональные свойства клеток определяются генетическими факторами, но скорость метаболических реакций в клетке регулируется в основном двумя взаимосвязанными и взаимодействующими системами —эндокринной и нервной. Вначале эти две системы рас­сматривали как отдельные, в зависимости от способа передачи информации — с помощью нервных импульсов или химических передатчиков, поступающих в кровь. В настоящее время стало ясно, что такое представление недостаточно полно. Дело не только в том, что нейромедиаторы, например норадреналин, могут циркулировать в крови как гормоны, но и в том, что нервные импульсы оказывают мощное влияние на секрецию химических пос­редников, таких как тестостерон и инсулин. Это тесное взаимодействие особенно очевидно в гипоталамусе, который является высшим интегративным центром обеих систем. Следо­вательно, интеграцию и координацию метаболических процессов в организме осуществляет единая нейроэндокринная система. Эндокринология занимается в основном химическими медиаторами в этой системе, но правильное понимание роли гормонов требует знания как автономной нервной системы (см. гл. 66), так и протекающих в клетке метаболических процессов.

В понятии эндокринология имеется и некоторая неопределенность. Термином «гормои» исходно обозначали вещества, секретирующиеся в кровь и действующие на ткани как химические эффекторы. Однако продуцировать такие химические медиаторы могут не только так называемые эндокринные органы. Например, такие гормоны, как ангиотензи­ны II и III, образуются в самой крови, а тестостерон у женщин и дигидротестостерон и эстрадиол у мужчин частично секретируются, а частично образуются в периферических тканях из циркулирующих в крови предшественников (так называемых прогормонов). Отдельные химические медиаторы циркулируют лишь в ограниченных пространствах внек­леточной жидкости (например, в гипоталамо-гипофизарной портальной системе) и не по­падают в существенных количествах в системный кровоток. Наконец, такие гормоны, как инсулин, дигидротестостерон и тиреотропин-рилизинг гормон (ТРГ), обладают паракрин­ными эффектами в тех же тканях, в которых они образуются, а в отдаленных местах оказы­вают иное действие. Поэтому при решении вопроса, является ли данный эффектор гормо­ном, необходимо учитывать как его действие, так и происхождение.

Биохимия. Синтез. В настоящее время у млекопитающих известно более 60 гормо­нов. Они делятся на три группы — пептиды или производные пептидов, стероиды и амины и синтезируются одним из двух путей. Если происходит синтез пептидных гормонов, гены кодируют информационную РНК, которая затем транслируется в белковые предшествен­ники. Эти белки подвергаются посттрансляционному расщеплению (препропаратиреоидный гормон ® пропаратиреоидный гормон ® паратиреоидный гормон и проинсулин ® инсулин) и/или процессингу (тиреоглобулин ® тироксин ® трийодтиронин), в результате чего образуется активный гормон, распознаваемый тканью-мишенью. В синтезе пептид­ных гормонов характерно то, что аминокислотную последовательность пептидов кодиру­ют одни гены, а за превращение пептида в его конечную форму ответственны другие. В пептидных гормонах, состоящих из субъединиц, разные субъединицы могут происходить либо из одного (инсулин), либо из разных предшественников [лютеинизирующий гормон (ЛГ)]. Больше того, один и тот же пептидный гормон (соматостатин) может образовывать­ся из разных прогормонов, кодируемых разными генами, а отдельные прогормоны, такие как проопиомеланокортин, могут метаболизироваться разными клетками в разные гор­моны в зависимости от набора ферментов процессинга, присутствующего в данной клетке (см. гл. 69). Пептидные гормоны могут образовываться также эктопически при злокачественном перерождении неэндокринных органов, например, в раковой ткани легких (см. гл. 303).

При синтезе стероидных гормонов конечные продукты образуются в результате фер­ментативных превращений основного предшественника — холестерина (для большинства стероидных гормонов) или 7-дегидрохолестерина (для метаболитов витамина D). В пре­вращении холестерина в эстрадиол участвуют не менее шести ферментов (или ферментных комплексов) и, следовательно, не менее шести разных генов. Из-за множественности необ­ходимых ферментов синтез стероидов из холестерина раковыми клетками неэндокринных тканей маловероятен. Многие тканн, однако, неспособные образовывать стероидные гор­моны из холестерина de novo, содержат ферменты, превращающие циркулирующие в кро­ви стероиды в другие гормоны,как это происходит, например, при превращении андрогенов в эстрогены в опухолях трофобласта или прогестерона в дезоксикортикостерон в поч­ках.

Гормоны, относящиеся к группе аминов, синтезируются в процессе реакций, анало­гичных таковым при синтезе стероидных гормонов, за тем исключением, что предшествен­никам в данном случае служат аминокислоты. Например, предшественником адреналина и норадреналина является тирозин (см. гл. 66).

Запасание. Большинство тканей, синтезирующих гормоны, не обладает способ­ностью запасать готовый продукт в достаточном количестве. Например, в тестикулах взрос­лого человека содержится лишь около 1/6 распадающегося в сутки количества тестостеро­на, и поэтому для обеспечения нормальной суточной секреции этого гормона его тестику­лярный пул должен обновляться несколько раз в сутки. Даже в тех клетках, в которых име­ются специальные органеллы для накопления гормона, запасаемое количество его обычно невелико: инсулиновые гранулы в панкреатических бета-клетках содержат такое количес­тво инсулина, которого хватает лишь на короткое время, тогда как нервные окончания имеют запас норадреналина на несколько дней. Ограниченная способность некоторых тка­ней накапливать гормоны обусловлена тем, что последние не могут химически включать­ся ни в одну из трех основных форм запасаемых веществ (липиды, гликоген или белок). Например, большинство стероидных гормонов слишком полярны, чтобы в значительных количествах откладываться в липидах, а пептидные гормоны и амины не входят в состав белков. Поэтому содержание большинства гормонов в организме обычно невелико. Ис­ключением являются те случаи, когда в белках или нейтральных липидах гормоны запаса­ются в виде предшественников: щитовидная железа содержит белок тиреоглобулин в коли­честве, достаточном для 2-недельной нормальной секреции тиреоидных гормонов, а пред­шественник и промежуточные формы витамина D могут в значительных количествах кумулироваться в липидах печени.

Секреция

Биохимические механизмы, принимающие участие в секреторном процессе, исследо­ваны не полностью. Полагают, что в одних случаях происходит превращение нераствори­мых веществ в их растворимые производные (протеолиз тиреоглобулина с образованием тиреоидных гормонов); в других секреция обусловлена экзоцитозом запасных гранул (ин­сулин, глюкагон, пролактин, гормон роста). Наконец, секреция может отражать пассив­ную диффузию свежесинтезируемых молекул, например стероидных гормонов, по гради­енту концентрации в плазму; в этих условиях скорость секреции гормона могла бы отчас­ти определяться скоростью кровотока в ткани.

Из-за ограниченной способности к накапливанию большинство гормонов секретиру­ется в плазму с той же скоростью, с какой образуется. Тропные гормоны гипофиза [ЛГ, адренокортикотропин (АКТГ), тиреотропин (ТТГ)] действуют на свои ткани-мишени, сти­мулируя одновременно и синтез, и секрецию гормонов этими тканями. Даже когда пеп­тидные гормоны хранятся в гранулах, первоначальная секреция их сопровождается повы­шением скорости синтеза этих гормонов (например, при двухфазной секреции инсулина, вызываемой введением глюкозы). Секреция некоторых гормонов зависит от времени су­ток, сна или бодрствования, возраста и эмоционального состояния. Предполагают, что довольно часто наблюдается сопряжение между синтезом и секрецией.

Быстрая регуляция секреции многих гормонов изучена плохо. Некоторые гормоны секретируются импульсно, т. е. в виде повторяющихся выбросов. Зависит ли такая интер­миттирующая секреция от изменений скоростей синтеза, кровотока или каких-то других механизмов, неизвестно. Хотя физиологическое значение пульсирующей секреции не до конца ясно, изменение частоты или амплитуды гормональных выбросов в большой степе­ни сказывается на эффектах гормонов. Так, импульсное введение рилизинг-гормона лю­теинизирующего гормона (ЛГРГ) стимулирует секрецию ЛГ гипофизом, а введение тех же количеств ЛГРГ с постоянной скоростью (в течение определенного времени) оказывает противоположный эффект. Больше того, изменение частоты или амплитуды гормональ­ных выбросов может характеризовать определенные патологические состояния. Так, на­рушение суточного ритма секреции кортизола характерно для ранней стадии болезни Ку­шинга.

Транспорт. Из мест синтеза к местам клеточного действия, метаболической инак­тивации и распада гормоны поступают с лимфой, кровью и внеклеточной жидкостью. Для большинства пептидных гормонов и аминов плазма, вероятно, является пассивным рас­творителем, а для стероидных и тиреоидных гормонов она служит источником специфи­ческих связывающих эти гормоны транспортных белков. Таким образом, чем менее гор­мон растворим в воде, тем более важна роль транспортных белков. Ни один из известных на сегодня транспортных белков не обладает в этом отношении исключительностью. На­пример, тестостерон может транспортироваться не только специфическим связывающим белком [тестостерон-эстрадполсвязывающий глобулин (ТЭСГ)], но и альбумином; тирок­син транспортируется как преальбумином, так и тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ). Гормон, связанный с белком (Г•Б), не может проникнуть в большинство внутриклеточных пространств и служит резервуаром, из которого свободный гормон (Г) путем диффузии поступает внутрь клетки: Г+Б Û Г•Б.

Соотношение связанного и свободного гормона в плазме зависит от количества гор­мона, количества связывающего белка и сродства белка к гормону. Однако эффективный уровень свободного гормона в организме зависит и от других факторов. Например, при высокой скорости диссоциации гормона из комплекса со связывающим белком (большей, чем скорость капиллярного кровотока в данном органе) на свободную (функционально активную) фракцию гормона влияют как скорость капиллярного кровотока, гак и прони­цаемость мембран.

Для оценки эндокринной функции большое значение имеет понимание отношений между свободным и связанным гормоном. Во-первых, свободной (диализуемой) фракции гормона in vitro обычно меньше, чем свободной фракции, существующей in vivo. Это объ­ясняется тем, что часть гормона, находящаяся в комплексе со слабо связывающими его белками, такими как альбумин (в противовес той части, которая находится в комплексе со специфическими связывающими белками, обладающими высоким сродством к гормону), быстро отсоединяется от альбумина по мере того, как свободная фракция диффундирует из капилляров в ткани. Следовательно, гормон, связанный с альбумином in vivo. может функционировать как свободная фракция. При многих состояниях величина диализуемой фракции служит надежным показателем кажущейся свободной фракции in vivo. Однако в условиях гипоальбуминемии содержание свободной (диализуемой) фракции in vitro мо­жет увеличиваться, тогда как in vivo уровень свободного гормона снижается. Кроме того, в тех тканях, например, в печени, где белки (в том числе и комплексы гормонов с транспор­тными белками) подвергаются разрушению (в отличие от других тканей, где в клетки про­никает только свободный гормон), количество поступающего в ткань гормона в меньшей степени зависит от величины свободной фракции последнего.

Во-вторых, распределение гормонов между плазмой и тканью зависит от соотноше­ния тканевых и плазматических связывающих белков. Поэтому истинные или кажущиеся уровни свободного гормона не отражают количество гормона в клетках.

В-третьих, только свободный гормон взаимодействует с периферическими клетками и участвует в регуляторных механизмах образной связи, контролирующих скорость гормо­нального синтеза. Вследствие этого изменения количества транспортного белка в равно­весных условиях не могут вызывать эндокринной патологии, если, конечно, не нарушены остальные звенья обратной связи в эндокринной системе. Например, резкое повышение или понижение уровня ТСГ (в силу генетических пли иных факторов) вовсе не обязательно будет сопровождаться изменением тиреоидного статуса. Так, внезапное увеличение уров­ня ТСГ приведет к снижению содержания свободного (диализуемого) и связанного с аль­бумином гормона; это должно обусловить повышение секреции ТТГ и продукции тирок­сина щитовидной железой, которая будет нарастать до тех пор, пока ТСГ снова не окажется насыщенным, а уровень свободного гормона вернется к норме, что в свою оче­редь нормализует уровень ТТГ и секрецию тиреоидных гормонов. В обратной ситуации снижение количества ТСГ временно повысит содержание свободного гормона, а секреция ТТГ и тироксина будет снижаться до тех пор, пока этот уровень не вернется к норме. Таким образом, можно сказать, что при изменении количества специфического белка, связыва­ющего гормон с высоким сродством, может резко измениться уровень гормона, но само по себе это не может вызвать длительных симптомов избытка или недостаточности гор­мона, если только не нарушены регуляторные механизмы обратной связи, контролирую­щие синтез гормона. Однако в тех случаях, когда образование гормона не регулируется обычными механизмами обратной связи, изменение количества связывающего бел­ка может послужить причиной эндокринной патологии. Например, у женщин уровень тестостерона непосредственно не регулирует его продукцию, и поэтому изменение коли­чества ТЭСГ может обусловить хроническое изменение уровня свободного тестостерона.

Распад и кругооборот. Уровень любого гормона в плазме (УП) зависит от двух факторов — скорости секреции (СС) гормона и скорости его метаболизма и экскреции, совместно называемой скоростью метаболического клиренса (СМК): УП=СС/СМК или

СС=СМК•УП.

Метаболический клиренс гормона осуществляется рядом механизмов. Небольшое ко­личество интактного гормона выводится из организма с мочой и желчью. В тканях-мише­нях, тканях, не являющихся мишенями (такие как печень и почки) или в тканях обеих групп гормон разрушается и инактивируется. Довольно часто метаболизм гормона облегчает его экскрецию, делая его способным растворяться в моче или желчи. Пептидные гормоны инак­тивируются, как правило, протеазами тканей-мишеней. Тиреоидные гормоны дейодируются, дезаминируются и деконъюгируют в основном в печени. Стероидные гормоны вос­станавливаются, гидроксилируются и конъюгируют с остатками глюкуроновой и серной кислот. Иногда конъюгаты с желчными кислотами в желудочно-кишечном тракте гидро­лизуются и вновь всасываются в кровь. Механизмы разрушения разных гормонов имеют одну общую черту: катаболизм всех известных на сегодня гормонов может протекать по альтернативным путям.

Из-за особенностей регуляторного механизма обратной связи изменение скорости рас­пада гормона само по себе не может служить причиной эндокринной патологии, если только не нарушена обратная связь, которая регулирует синтез этого гормона. Например, при тяжелых заболеваниях печени и при микседеме нарушается деградация глюкокортикои­дов в печени; в результате кругооборот кортизола замедляется, но его уровень в плазме не увеличивается, так как секреция АКТГ оказывается заторможенной. Таким образом, нор­мальный уровень свободного гормона поддерживается в результате снижения скорости секреции кортизола. Обратная ситуация наблюдается при ускорении распада глюкокор­тикоидов (как при тиреотоксикозе); в такой ситуации нормальный уровень гормона обес­печивается возрастанием его секреции.

Хотя изменения скорости распада гормона сами по себе не приводят к его дефициту или избытку, они имеют большое значение для эндокринной фармакологии. Так, у боль­ных с микседемой или патологией печени глюкокортикоиды даже в обычных дозах могут вызывать синдром Кушинга, поэтому их дозировку необходимо снижать. Напротив, при гипертиреозе дозы глюкокортикоидов следовало бы увеличивать. Кроме того, возникно­вение гипертиреоза у лиц с недостаточными резервами надпочечников могло бы (за счет ускорения катаболизма глюкокортикоидов) вызвать адреналовый криз. Таким образом, при нарушении или отсутствии нормальных сервомеханизмов, регулирующих синтез гор­монов, изменение скорости их распада может либо утяжелять, либо вызывать эндокрин­ную патологию.

Регуляция продукции гормонов. Выше отмечалось, что уровень гормонов у здорового человека колеблется в результате изменения скорости их продукции, а последняя прямо или косвенно регулируется метаболической активностью самого гормона. Такая регуля­ция осуществляется за счет существования ряда петель обратной связи (рис. 320-1). В неко­торых случаях необходимо, чтобы уровень гормона в крови был строго постоянным. Поэ­тому должны существовать какие-то сенсорные механизмы, следящие либо за уровнем са­мого гормона, либо за состоянием регулируемых им функций, таких как осмоляльность плазмы, концентрация глюкозы в крови, уровень кальция в плазме или содержание на­трия в организме. Например, гормоны (кортизол, тироксин, половые стероиды), выделяю­щиеся под влиянием гипофизарных тропных гормонов, оказывают обратное действие на гипоталамо-гипофизарную систему, регулируя скорость собственной секреции. Подобно этому, секреция паратиреоидного гормона и инсулина зависит от обратных сигналов со стороны соответственно уровня кальция в сыворотке и глюкозы в крови. Системы обратных связей обычно более сложны, чем описан­ная схема; иногда они включают ряд проме­жуточных звеньев. В тех случаях, когда в роли обратного сигнала выступает непосредствен­но сам гормон (как, например, при действии тестостерона на гипофиз), его эффект обуслов­ливается теми же клеточными механизмами, которые определяют его действие и в других тканях-мишенях.

Рис. 320-1. Гипофизарная регуляция таких эн­докринных органов, как надпочечники, щито­видная железа или гонады, по механизму об­ратной связи.

Обратная связь может быть как отрица­тельной, так и положительной. Примером по­ложительной обратной связи служит стимуля­ция секреции Л Г эстрадиолом перед овуляцией. На регуляторные механизмы положительной или отрицательной обратной связи или на их реактивность могут влиять факторы негормо­нальной природы и внешней среды.

Характерная особенность систем обрат­ной связи — быстрота функционирования. Действительно, в ответ на меняющиеся ме­таболические потребности большинство таких связей срабатывает за несколько минут или часов, обеспечивая гомеостаз в узких границах. Исключения связаны с регуляцией гаметогенеза в яичниках и семенниках (см. гл. 330 и 331). В обоих случаях в действие вступают сложные процессы дифференцировки. В состоянии равновесия эти системы функционируют так, что продукция сперматозоидов постоянно остается относительно стабильной, а овуляция протекает циклично. Однако для завершения сперматогенеза требуется примерно месяц, и поэтому изменения уровня ФСГ долгое время могут не сказываться на скорости продукции сперматозоидов.

Тот факт, что секреция гормонов находится под регуляторным контролем, имеет важ­ное клиническое значение. Во-первых, оценить клиническое значение уровня гормона в плазме можно только с учетом состояния соответствующих регуляторных факторов (рис. 320-2). Понять, о чем свидетельствует некоторое снижение уровня тестостерона, можно лишь при одновременном определении уровня ЛГ. Точно так же, интерпретировать те или иные уровни инсулина ч паратиреоидного гормона в плазме можно лишь при одновременном определении соответственно содержания глюкозы и кальция в плазме. Во-вторых, данные об одновременном повышении уровня гормональных пар (пара гормон — регуляторный фактор) при отсутствии признаков избытка гормона указывают на существование резис­тентности к последнему. Например, одновременно повышенное содержание в плазме глю­козы и инсулина характерно для инсулинорезистентности; одновременное повышение уров­ней ЛГ и тестостерона свидетельствует о резистентности к андрогенам и т. д. В-третьих, понимание механизмов регуляции секреции гормонов составляет основу различных дина­мических тестов на резервы и секрецию гормонов.

Механизмы действия гормонов. Первый этап действия гормонов заключается в их вза­имодействии со специфическими макромолекулами клетки, так называемыми гормональ­ными рецепторами, расположенными либо на плазматической мембране клеточной по­верхности, либо в цитоплазме.

Гормоны, рецепторы которых расположены на поверхности клеток. Гормоны первого типа связываются поверхностными рецепторами, располо­женными на плазматической мембране (рис. 320-3). Различают три вида взаимодействия гормонов с плазматической мембраной. При взаимодействии первого вида (Г, на рис. 320-3) гормонрецепторный комплекс, находящийся на поверхности клеток, вызывает образо­вание так называемого второго посредника — циклического аденозин-3',5'-монофосфата (цАМФ), и последующие действия гормона опосредуются цАМФ (подробнее см. гл. 67). Этот механизм характерен для некоторых белковых гормонов и биогенных аминов. При взаимодействии второго вида (Г, на рис. 320-3) рецептор клеточной поверхности индуци

Рис. 320-2. Связь между уровнем гормона железы-мишени и уровнем тропного гормона в норме и при патологических состояниях (например, между ТТГ и тиреоидными гормона­ми, АКТГ и кортизолом, ЛГ и тестостероном).

Рис. 320-3. Схема действия гормонов, рецепторы которых расположены на поверхности клетки.

Обозначения: Г— гормон, Р — рецептор, К — каталитическая субъединица протеинкиназы, Ц — цАМФ-связывающая субъединица протеинкиназы, цАМФ-циклический АМФ, АЦ— аденилатцикла­за, С — субстрат, СФ — фосфорилированный субстрат, ФДЭ — фосфодиэстераза.

рует продукцию или высвобождение иных вторых посредников, например кальция. Этот механизм характерен для некоторых нейротрансмиттеров и РТГ. Механизм высвобожде­ния кальция и его действия в такой системе неизвестен; возможно, действие кальция прояв­ляется в его связывании с белком, регулирующим активность ферментов, — кальмодули­ном. При взаимодействии третьего вида (Г, на рис. 320-3) комплекс поверхностный рецеп­тор — гормон интернализуется внутрь клетки, но последующие события остаются неясны­ми. К последней категории гормонов относится инсулин (см. гл. 327).

Из этих систем лучше изучены те, в которых вторым посредником служит цАМФ (см. рис. 320-3). Концентрация цАМФ в клетке регулируется двумя ферментами, обладающи­ми противоположной активностью. Аденилатциклаза (АЦ), локализованная в плазмати­ческой мембране, превращает аденозинтрифосфат (АТФ) в цАМФ. Фосфодиэстераза (ФДЭ), находящаяся в основном в цитозоле клетки, инактивирует цАМФ, превращая его в 5'-аденозинмонофосфат (5'-АМФ). Гормоны (Г₁), действующие на клеточную поверхность, образуют обратимые комплексы со специализированными белковыми рецепторами мем­браны (Р₁). Эти белки обладают высоким сродством к гормону, но имеют ограниченную емкость. Образование гормонрецепторного комплекса приводит к стимуляции аденилат­циклазы. Комплекс Г₁Р₁ связывает N-субъединицу аденилатциклазы (которая связывает и ГТФ) и активирует каталитическую субъединицу АЦ, стимулируя тем самым синтез цАМФ. Фосфорилирующиеся ферменты, известные под названием протеинкиназ, играют, по-ви­димому, ключевую роль в общем процессе. Эти киназы (ЦК) состоят из каталитических (К) и регуляторных (Ц) субъединиц. Связывание цАМФ с Ц высвобождает К, что приво­дит к фосфорилированию различных белков (С), сопровождающемуся их активацией или инактивацией.

Гормоны, рецепторы которых расположены внутри клетки.Стероидные и тиреоидные гормоны транспортируются в плазме, будучи связанными с бел­ками-носителями (рис. 320-4). Белково-связанные гормоны (ГБ) находятся в динамичес­ком равновесии с небольшими количествами свободных гормонов (Г), которые пассивно диффундируют в клетки, где они действуют принципиально иным образом, чем пептид­ные гормоны. В большинстве случаев основная секретируемая в плазму форма гормона (кортизол, прогестерон, альдостерон, эстрадиол) не подвергается дальнейшему метаболиз­му, и именно она обусловливает гормональный эффект в клетке-мишени. Другие гормоны (тироксин, тестостерон) подвергаются химическому превращению в более активные фор­мы (трийодтиронин, дигидротестостерон).

Гормон связывается специфическим рецепорным белком(Р) цитоплазмы, образуя гор­монрецепторный комплекс (ГР). Последний в ходе недостаточно изученного зависимого от температуры процесса подвергается трансформации, образуя активированный комплекс (ГР'), способный связываться хроматином. В результате этого связывания образуются но­вые молекулы информационных РНК (мРНК) и усиливается синтез цитоплазматических белков. Последние в свою очередь опосредуют эффекты гормона. В некоторых случаях (трийодтиронин и отдельные стероиды) незанятые рецепторные белки локализуются пре­имущественно в ядрах; при этом свободный гормон проникает в ядро, где и образуется активный гормонрецепторный комплекс, аналогичным образом присоединяющийся к хро­матину.

Рис. 320-4. Механизм действия гормонов, рецепторы которых расположены внутри клет­ки.

Обозначения : Г — гормон, Б — транспортныи белок плазмы, Р — рецептор. Р• — активированнып рецептор. мРНК — информационная (мессенджер) РНК.

Оценка гормональной функции. На практике эндокринный статус оценивают путем определения уровней гормонов в плазме, экскреции гормонов или некоторых из метабо­литов с мочой, скорости секреции гормонов, проведения динамических тестов на резервы и регуляцию гормонов, исследования гормональных рецепторов и отдельных эффектов гормонов в тканях-мишенях или с помощью комбинации таких подходов. Каждая из этих методик оказывается полезной в конкретных клинических ситуациях.

Уровень гормона в плазме. Содержание стероидных и тиреоидных гормо­нов в плазме колеблется от 1 нМ до 1 мкМ, а пептидных гормонов — от 1 пМ до 0,1 нМ. Применение новейших химических, хроматографических, радиорецепторных и радиоим­мунологических методик для определения веществ, присутствующих в плазме в низких концентрациях, явилось одним из крупных достижений современной медицины. Для оценки гормонального статуса в большинстве клинических ситуаций достаточно однократного определения содержания гормонов, уровень которых в плазме относительно стабилен в разное время суток и в разные сутки (тироксин и трийодтиронин).

Однако по ряду причин к результатам таких определений следует относиться с осто­рожностью. Во-первых, химические и радиоиммунологические методы позволяют полу­чить правильное представление о содержании в плазме в данный момент только гормонов с относительно простой структурой (стероидные и тиреоидные гормоны). У более сложных пептидных гормонов структуры физиологически активных гормональных молекул в плаз­ме могут существенно варьировать, причем с помощью специфических радиоиммуноло­гических методик некоторые из них плохо поддаются определению. Например, стандарт­ные радиоиммунологические методики определения ЛГ и паратиреоидного гормона мо­гут подчас давать заниженные или завышенные результаты, характеризующие количест­во биологически активного гормона в плазме. В таких ситуациях для оценки эндокринно­го статуса можно применять радиорецепторные или биологические методы определения гормонов in vitro.

Во-вторых, при определении гормонов, секреция которых имеет пульсирующий ха­рактер (ЛГ, тестостерон), нельзя быть уверенным в том, что результат однократного опре­деления отражает средний уровень гормона в плазме. В этих случаях определение нужно проводить либо в нескольких пробах плазмы, отбираемых случайным образом, либо в аликвотах объединенных трех — четырех проб плазмы, отбираемых с 20—30-минутными интервалами.

В-третьих, когда уровень гормона в плазме колеблется (например, суточные колеба­ния концентрации кортизола), отбор проб плазмы можно приурочить к тому времени, ко­торое позволяет точнее судить о гормональном статусе. Однако и при этом следует пом­нить, что уровень гормона в плазме может колебаться в течение суток только в определен­ные периоды жизни (содержание ЛГ в ранние стадии пубертата). Правильная интерпрета­ция содержания гонадотропинов, прогестерона и эстрадиола в плазме крови женщин де­тородного возраста требует учета фазы овуляторного и менструального циклов, и иногда, чтобы получить поддающиеся интерпретации данные, приходится последовательно про­водить анализы в течение многих дней. Уровень некоторых гормонов (таких как тироксин и тестостерон) зависит и от сезонных колебаний, но они обычно столь малы, что не влияют на интерпретацию отдельных результатов. Иногда колебания уровня гормонов обуслов­лены не какой-то явной ритмичностью, а обострениями и затуханиями патологического процесса. Так, для диагностики синдрома Кушинга или гиперпаратиреоза могут потребо­ваться повторные определения содержания кортизола или кальция и паратиреоидного гор­мона в течение многих месяцев.

В-четвертых, если речь идет о стероидных и тиреоидных гормонах, которые присут­ствуют в плазме в основном в связанном с белками виде, определение общей концентра­ции их дает представление об эндокринном статусе только в той степени, в какой оно поз­воляет судить об уровне свободного, или несвязанного, гормона. На самом деле содержа­ние свободных гормонов (как правило, 1% или меньше от общего их содержания) опреде­ляют лишь в немногих лабораториях. Так как количество свободного гормона зависит от количества и сродства связывающих транспортных белков и общего количества гормона, последнее отражает уровень свободного гормона лишь постольку, поскольку количество связывающего белка (белков) остается постоянным или колеблется лишь в узких пределах. При повышении содержания связывающего белка (ТСГ и ТЭСГ при беременности) или его снижении [наследственное снижение ТСГ и кортикостероидсвязывающего глобулина (КСГ)], чтобы судить об уровне свободного гормона, следует применять методы, позволя­ющие определять количества связывающего белка (поглощение Т, смолой для ТСГ или прямое определение ТСГ, ТЭСГ или КСГ).

В-пятых, концентрация большинства гормонов в плазме среди здорового населения колеблется в широких пределах. Следовательно, у какого-либо человека уровень гормона может снижаться или возрастать даже вдвое (и это будет резким нарушением для данного человека), но все еще оставаться в так называемых нормальных пределах. Поэтому часто возникает необходимость одновременного определения уровня соответствующих гормо­нальных пар (ЛГ и тестостерон, тироксин и ТТГ). Уровень тестостерона на нижней грани­це нормы на фоне повышенного содержания ЛГ в плазме указывает на недостаточность семенников, тогда как тот же уровень тестостерона при нормальной концентрации ЛГ сви­детельствует о нормальном эндокринном статусе (см. рис. 320-2). Подобно этому, у жен­щин с повышенной продукцией тестостерона и вторичным снижением уровня ТЭСГ кон­центрация тестостерона в плазме может быть нормальной, несмотря на нарушение его про­дукции.

Экскреция с мочой. Определение экскреции гормона или его метаболита с мо­чой, что отражает уровень данного гормона в плазме или скорость его секреции, обладает некоторыми преимуществами перед отдельным определением его уровня в плазме, так как дает представление о средней концентрации гормона в плазме за период сбора мочи. Дей­ствительно, уровень свободного кортизола в суточной моче может лучше отражать функ­цию коры надпочечников, чем результат однократного определения концентрации корти­зола в плазме. Однако опять-таки необходимо учитывать определенные ограничения та­кого подхода. 1. Чтобы убедиться в правильности сбора мочи, всегда следует определять содержание в ней креатинина. Женщины экскретируют в сутки примерно 1 г, а мужчины 1,8 г креатинина. Различия в разные дни не должны превышать 20%. 2. Не при всех состо­яниях экскреция отдельных метаболитов отражает изменения в секреции гормона. Напри­мер, на образование 18-оксо-производного альдостерона могут влиять фармакологичес­кие средства, не меняющие секрецию гормона или его уровень в плазме. 3. Содержание гормонов в моче, очевидно, не отражает динамику тех из них (тироксин, трийодтиронин), которые экскретируются с желчью. Еще более важен тот факт, что пептидные гормоны, такие как гонадотропины, у разных лиц могут метаболизироваться по-разному, прежде чем попадут в мочу. Поэтому установить границы нормы для экскреции соответствующих метаболитов весьма трудно. 4. Гормоны, образующиеся в разных железах, могут экскре­тироваться в виде общих метаболитов. Так, 17-кетостероны мочи образуются из андроге­нов как надпочечников, так и половых желез, и их определение поэтому мало что говорит о тестикулярной продукции андрогенов у мужчин. 5. На скорость экскреции гормонов с мочой могут влиять нарушения функции почек. Эти влияния удается отчасти нивелиро­вать определением креатинина в моче, но в случае метаболитов или конъюгатов, образую­щихся в самих почках, их экскреция может меняться непропорционально снижению кли­ренса креатинина.

Скорости секреции и продукции. Определение реальной скорости секре­ции гормона позволяет избежать многих неясных моментов, возникающих при измерении уровня гормона в плазме и его экскреции с мочой. Методика таких измерений включает введение радиоактивного гормона и учет разведения, которому подвергается метка вслед­ствие смешивания с эндогенно секретируемым за определенное время нерадиоактивным гормоном. На практике выделяют из плазмы сам гормон, а из мочи — его специфический метаболит, очищают их до радиохимической гомогенности и полученный результат (в цифровом выражении) используют для расчета секретируемого за время исследования ко­личества гормона. Если речь идет о гормонах, образующихся главным образом в перифе­рических тканях (эстрадиол и дигидротестостерон у мужчин, трийодтиронин у мужчин и женщин), можно вводить меченые предшественники и для оценки общей скорости продук­ции измерять скорость их превращения в данные метаболиты. Возможен и иной подход к определению скорости секреции. Для этого нужно знать скорость клиренса гормона и средний его уровень к плазме. К сожалению, все эти методики сложны и трудоемки, тре­буют применения радиоактивных изотопов и могут выполняться лишь в немногих цент­рах.

Дииамические тесты на резервы гормонов и гормональную регуляцию. При выраженной гипо- или гиперфункции эндокринной железы для поста­новки диагноза достаточно определить уровень гормона в крови или моче, особенно если тестирование обнаруживает сохранность обратных связей. Например, низкий уровень тес­тостерона в плазме па фоне высокого содержания в ней ЛГ указывает на первичную недо­статочность тестикул. Однако в менее ясных случаях, чтобы оценить значение некоторо­го снижения уровня гормона, целесообразно использовать стимуляционные тесты. Точно так же для доказательства гиперфункции той или иной эндокринной железы применяют тесты на подавление (супрессивные). Все динамические тесты такого рода направлены на лучшую оценку состояния механизмов регуляции эндокринных желез по принципу обрат­ной связи (см. рис. 320-1).

В практике используют стимуляционные тесты двух типов. Первый заключается в бло­каде продукции или действия эндогенного гормона (например, в блокаде продукции кор­тизола метирапоном или действия эстрадиола кломифеном) с последующей оценкой спо­собности гипофиза реагировать увеличением эндогенной продукции тропного гормона и/ или реакции железы-мишени. В идеальном случае такие тесты позволяют проверить целос­тность всей замкнутой петли — гипоталамус— гипофиз —железа-мишень. При стимуля­ционных тестах другого типа вводят тропный гормон по определенной схеме и регистри­руют реакцию железы-мишени (например, уровень кортизола до и после введения АКТГ). Стимуляционные тесты полезны в четырех случаях: для оценки гормонального статуса при трудности или ненадежности количественного определения уровня гормона в плазме (АКТГ); для оценки эндокринного статуса при «пограничных» значениях уровня гормо­на; для разграничения первичной и вторичной (гипофизарной) недостаточности эндокрин­ной железы и для оценки резервов функции половых желез у лиц препубертатного возраста, когда трудно интерпретировать уровень гонадотропинов и половых стероидов в плазме.

Супрессивные тесты применяют для диагностики гиперфункции эндокринных желез, когда известно, что гиперфункционирующая железа работает в условиях нарушения меха­низмов регуляции. Однако результаты супрессивных тестов могут быть недостаточно точ­ными. Например, может измениться (возрасти) порог чувствительности гипофиза к гор­мону, подавляющему его функцию по механизму обратной связи (как, например, гипофи­зарная секреция АКТГ при болезни Кушинга), или секреция может быть автономной (та же секреция АКТГ при раке легкого). Принцип теста заключается во введении регулятора, действующего по механизму обратной связи, с оценкой степени снижения функции изуча­емой железы (изменение захвата ¹³¹I после введения тиреоидных гормонов, изменение сек­реции кортизола после введения активных экзогенных глюкокортикоидов, снижение уровня гормона роста в плазме после введения глюкозы).

Клиническое значение динамических тестов по определению эндокринной функции ограничено, так как на их результаты влияет множество дополнительных факторов. Воз­раст, сопутствующие болезни и лекарственные препараты — все это меняет реактивность желез внутренней секреции и снижает специфичность таких тестов.

Рецепторы и антитела к гормоиам. Исследование гормональных рецеп­торов в биоптатах тканей-мишеней или в культуре фибробластов, выделенных из таких биоптатов, важно, например, для диагностики состояний резистентности к определенному гормону (рахит вследствие резистентности к витамину D, гипергликемия и гиперинсули­немия при инсулинорезистентности, мужской псевдогермафродитизм вследствие резистен­тности к андрогенам). Подобно этому, для оценки эндокринного статуса иногда полезно определить наличие антител к гормонам (например, антитела к тиреоидным гормонам могут вызывать гипотиреоз) или к железам (надпочечникам, гонадам, щитовидной желе­зе). За некоторым исключением (антитела к тиреоидной ткани) такие исследования не по­лучили широкого применения.

Тканевые эффекты. Идеальным гормональным тестом служит, вероятно, оп­ределение конечного результата действий гормона на его периферические ткани-мишени. Например, доказательство способности максимально концентрировать мочу при пробе с сухоядением свидетельствует об интактности гипоталамических регуляторных механиз­мов, о нормальной способности задней доли гипофиза секретировать вазопрессин, об ин­тактности вазопрессиновых рецепторов и о функционировании пострецепторных механиз­мов действия этого гормона. В оптимальном случае такой тест дает представление о рабо­те всей цепи секреции ч действии гормона. На практике, однако, многие из этих тестов несовершенны. Например, даже при нормальной секреции вазопрессина собственно по­чечная патология может обусловливать постоянно низкую осмоляльность мочи и, таким образом, искажать результаты функционального теста на действие вазопрессина. В дру­гих случаях такие тесты трудноосуществимы и дают искаженные результаты из-за различ­ных причин (например, основной обмен возрастает при лихорадке даже в случае нормаль­ной функции щитовидной железы). В этой ситуации показана идентификация других мар­керов действия гормонов на отдельные ткани.

Клинические синдромы. Эндокринопатии могут быть обусловлены недостаточностью гормона, его избытком или резистентностью к нему, а также нарушениями нескольких эн­докринных осей, часто существующими у одного и того же больного.

Состояния дефицита. За немногим исключением (кальцитонин), недостаточ­ность гормона обусловливает патологическую симптоматику. Изучение симптомов пато­логии, возникающих при недостаточности или отсутствии гормона, сыграло важную роль в развитии эндокринологии как науки. В дальнейшем были предприняты попытки экстра­гировать соответствующие гормоны из нормальных эндокринных тканей, охарактеризо­вать их химическую природу (и в конце концов синтезировать их) и вводить в организм для возмещения дефицита. Обычное лечение больных с гипотиреозом введением тиреоид­ных гормонов по своей эффективности, вероятно, не уступает любым лечебным мероприя­тиям. Поскольку клинические состояния, связанные с гормональной недостаточностью, можно воспроизвести у экспериментальных животных путем разрушения или удаления той или иной эндокринной железы, получены обширные сведения о патофизиологии та­ких состояний (сахарный диабет, гипофизарная и надпочечниковая недостаточность, ги­потиреоз и гипогонадизм).

Во многих случаях известны причины, приводящие к недостаточности органов эндок­ринной системы. Это инфекции (недостаточность надпочечников при туберкулезе), инфар­кты (послеродовая недостаточность гипофиза) и гибель тканей от других причин (сахар­ный диабет вследствие панкреатита), опухоли (хромофобные аденомы гипофиза), аутоим­мунные процессы (тиреоидит Хашимото), неадекватность диеты (гипотиреоз вследствие дефицита йода) и наследственные нарушения (гипофизарная карликовость). При некото­рых формах сахарного диабета причиной может служить наследственная предрасположен­ность, обусловливающая повышенную чувствительность поджелудочной железы к различ­ным разрушающим ее ткань факторам (см. гл. 327). При других формах эндокринной не­достаточности причина нарушения остается неизвестной (обычная микседема и врожден­ная анорхия).

Избыток гормонов. За немногими исключениями (тестостерон у мужчин, про­гестерон у мужчин и женщин) избыток гормона вызывает патологическую симптоматику. Известны четыре основные причины, приводящие к избытку гормонов. В первом случае избыточное количество гормона продуцирует железа, которая и в норме служит местом его образования (гипертиреоз, акромегалия, болезнь Кушинга). Это обусловлено наруше­нием или обходом регуляторных механизмов обратной связи, которые в норме контроли­руют продукцию гормона. Но основная причина заболевания часто остается неизвестной, поскольку экспериментальных моделей таких состояний у животных получить не удается. Во втором случае при избытке гормонов их продуцируют ткани (обычно злокачествен­ные), которые в норме не являются эндокринными органами (например, продукция АКТГ овсяноклеточным раком легких, секреция тиреоидных гормонов овариальной струмой). Такая ситуация описана для многих гормонов (см. гл. 303). В третьем случае избыток гор­монов обусловлен гиперпродукцией гормона в периферических тканях из присутствую­щих в крови предшественников (например, гиперпродукцией эстрогенов при поражениях печени, когда предшественник андростендион вместо обычного места своего катаболизма в печени попадает во внежелезистые места образования эстрогенов). Кроме того, избыток гормонов слишком часто обусловливается ятрогенными причинами (например, осложне­ния глюкокортикоидной терапии формируют большую клиническую проблему) (см. гл. 325).

Избыток гормона может быть и следствием нескольких причин. Например, тиреоток­сикоз может развиться в результате гиперпродукции ТТГ (редко), действия негипофизар­ных тиреоидстимулирующих факторов, аутоиммунной гиперфункции щитовидной желе­зы, выхода предобразованного гормона из тиреоидной ткани при ее воспалении или из­бытка гормона нетиреоидного происхождения, как при передозировке тиреоидных гор­монов или овариальной струме (см. гл. 324). Поэтому одной из наиболее важных проблем клинической эндокринологии является выяснение причины состояний, обусловленных из­бытком конкретного гормона.

Продукция аномальных гормонов. В некоторых случаях эндокринное заболевание может быть вызвано аномалией гормонов. Одна из форм сахарного диабета обусловливается мутацией одиночного гена, что приводит к продукции аномальной моле­кулы инсулина, которая не действует, поскольку не связывается с инсулиновым рецепто­ром. В других случаях в кровь попадают предшественники гормонов или неокончатель­ные формы пептидных гормонов, что часто наблюдается при так называемой эктопичес­кой продукции гормонов опухолями (см. гл. 303). Кроме того, с гормональными рецепто­рами могут связываться иммуноглобулины, имитирующие тем самым эффекты гормонов, например тиреоидстимулирующие иммуноглобулины при гипертиреозе (см. гл. 324) или антитела к инсулиновым рецепторам, обладающие некоторым инсулиноподобным влия­нием (гл.327).

Резистентность к гормонам. О том, что к эндокринопатии может привести отсутствие реакции тканей на нормальные (или повышенные) количества гормона, свиде­тельствовали случаи псевдогипопаратиреоза, обусловленного периферической резистен­тностью к действию паратиреоидного гормона (см. гл. 67 и 336). Эта концепция имела далеко идущие последствия. Во-первых, она послужила главным стимулом изучения внут­риклеточных механизмов действия гормонов. Во-вторых, обнаруживались все новые и новые формы резистентности к гормонам, так что в настоящее время известны болезни, связанные с резистентностью к большинству гормонов. Часто такая резистентность имеет генетические причины. В-третьих, резистентность к гормонам может обусловливаться мно­гими причинами, включая нарушения рецепторных и пострецепторных механизмов их действия, появление антител к гормонам и их рецепторам и отсутствие клеток-мишеней. В-четвертых, в настоящее время установлено, что рецепторные нарушения играют роль в патогенезе и неэндокринных заболеваний, таких как злокачественная миастения и семей­ная гиперхолестеринемия.

Общей чертой состояний, обусловленных резистентностью к гормонам, является нор­мальное или повышенное содержание гормона в крови при наличии признаков не­достаточности гормонального эффекта (см. рис. 320-1). Это объясняется тем, что секреция большинства гормонов регулируется механизмами обратной связи и недостаточность дей­ствия гормона обычно приводит к повышению его продукции.

Однако резистентность к гормону необязательно в равной мере проявляется во всех его тканях-мишенях. Например, может существовать избирательная резистентность ги­пофиза к тиреоидным гормонам, а при одной из форм резистентности к андрогенам дей­ствие последних в тестикулах нарушается в большей степени, чем в других тканях-мише­нях. Выяснение патогенеза таких избирательных дефектов, несомненно, должно помочь пониманию факторов, определяющих природу восприимчивости разных тканей к гор­монам.

Болезни, вызывающие множественные поражения эндо­кринных органов. Существование болезней, нарушающих функции сразу несколь­ких органов эндокринной системы, известно со времени описания в 19-м веке пангипо­питуитаризма. Такие заболевания могут иметь разные причины, включая аутоиммун­ные ферменты (аутоиммунная полигландулярная дисфункция, или синдром Шмидта), рецепторные нарушения (резистентность к гонадотропинам и тиреотропину при псевдо­гипопаратиреозе), опухоли (множественная эндокринная неоплазия —МЭН) и наслед­ственные дефекты неясной этиологии (липодистрофии) (см. гл. 334). Они характеризуют­ся состоянием как гипо-, так и гиперфункции эндокринных желез, а некоторые клиничес­кие синдромы могут встречаться при нескольких полиэндокринных патологиях (феохро­моцитома при МЭН II и МЭН III, сахарный диабет при синдроме Шмидта и при липо­дистрофии).

Поскольку каждая эндокринопатия, протекающая в таких сочетаниях, может встре­чаться и сама по себе, то при обследовании эндокринных больных особое внимание необ­ходимо обращать на полигландулярные синдромы. Это особенно важно потому, что лече­ние одной железы может привести к ухудшению состояния другой (хирургические опера­ции, такие как тиреоидэктомия, могут ухудшать течение нераспознанной феохромоцито­мы), а также потому, что при некоторых семейных синдромах необходимы систематичес­кие поиски признаков патологии у потенциально пораженных членов семьи.