6.4.2. Гормональная регуляция водно—солевого
гомеостаза
В регуляции водно—солевого
равновесия в организме принимает участие ряд гормонов, которые можно
разделить на две основные группы: гормоны (табл. 6.6), регулирующие
концентрацию ионов N+, K+ и H+ (альдостерон, ангиотензин и
фермент ренин), и гормоны, влияющие на равновесие кальция и фосфатов
(паратгормон и кальцитонин).
Регуляция концентрации Na+ и К+. Альдостерон
вырабатывается в клубочковой зоне коры надпочечников высших позвоночных. У
большинства низших позвоночных альдостерон не образуется, и глюкокортикоиды в
значительной
Та б л и ц а 6.6 Гормоны, регулирующие водно—солевой обмен и другие функции
|
|
Рис.
6.26 Регуляция содержания кальция в крови
кальцитонином и паратгормоном |
|
Рис.
6.27 Гормоны щитовидной (1) и
паращитовидных (2) желез и их функции Кальцитонин вырабатывается С—клетками щитовидной
железы млекопитающих, являющихся гомологом ультимобранхиальных телец других
позвоночных. |
степени выполняют его функции (см. разд. 6.3.2).
Альдостерон начинает вырабатываться в интерреналовой железе в заметных
количествах с выходом позвоночных на сушу — у амфибий. Это связано с его важнейшей
ролью в гомеостазе электролитов и воды в организме. Альдостерон увеличивает
активный транспорт Na+ через клеточные мембраны. В
почках этот гормон усиливает реабсорбцию Na+ в канальцах и вызывает
экскрецию К+. Сходным образом альдостерон влияет на потовые, слюнные
и кишечные железы. Повышение секреции альдостерона происходит при снижении
содержания NaCI, усиленном потреблении калия и уменьшении объема плазмы
крови. Повышение выработки альдостерона может происходить с использованием
различных механизмов.
Непосредственное
влияние на функцию клеток, вырабатывающих альдостерон, оказывают изменения
концентрации Na+ и К+ в плазме.
Регуляция секреции альдостерона опосредуется системой ренин—ангиотензин,
которая обнаружена у большинства позвоночных и четко функционирует начиная с
амфибий. Ренин образуется юкстагломерулярными клетками, расположенными в
стенках афферентных сосудов почки. Под влиянием ренина, а затем
ангиотензинконвертирующего энзима из циркулирующего в плазме пептида
ангиотензиногена образуется ангиотензин II (AT II), который доставляется кровью
к коре надпочечника и усиливает секрецию альдостерона. В ряде работ описано
слабое регулирующее действие АКТГ на секрецию альдостерона и стимулирующее —
вазопрессина. AT II, действуя на мозг, усиливает жажду.
Благодаря
своей важной роли в поддержании концентрации Na+ и K+ в плазме и
объема жидкости в организме альдостерон участвует в нескольких регуляторных
цепях, обеспечивающих осмотический гомеостаз организма.
Регуляция
концентрации кальция и фосфатов. Поддержание гомеостаза кальция и фосфатов
необходимо для нормальной жизнедеятельности организма в связи с их важнейшей
ролью во многих процессах. Ионы кальция влияют на проницаемость клеточных мембран, активность ряда ферментов,
необходимы в процессе оплодотворения, при синаптической передаче, определяют
возбудимость нервно—мышечной системы и т. д. Фосфаты входят в состав
фосфолипидов, ферментов, нуклеиновых кислот.
В отдельные периоды жизни
возникают особенно большие потребности в кальции, например в период развития,
при образовании и откладывании яиц у птиц, при лактации, беременности и т. д. В
организме запасы кальция находятся в костях, чешуе и некоторых других органах.
В регуляции содержания
кальция и фосфатов основная роль принадлежит двум гормонам: паратгормону
и кальцитонину наряду с витамином Dз (рис. 6.26, 6.27).
Паратгормон образуется паращитовидными (околощитовидными)
железами, которые обнаружены у всех позвоночных, начиная с амфибий. Это
парные образования, тесно прилегающие к дорсальной поверхности щитовидной
железы (иногда с каждой стороны расположено по две отдельных железы).
Паратгормон представляет собой полипептид с молекулярной массой 8,5 кДа. Он был
первым гормоном, выделенным из паращитовидных желез. Как и кальцитонин, он
регулирует обмен кальция в организме, но реципрокно тиреоидному гормону. Так,
усиление секреции паратиреоидина вызывается гипокальциемией. Основными мишенями
гормона в организме млекопитающих являются клетки костной ткани, энтероциты
кишки и эпителий проксимальных почечных канальцев. В костной ткани гормон
способствует образованию цитратов кальция, вымываемых в кровь. В кишке и
почечных канальцах под его действием усиливается всасывание иона и выведение
фосфатов.
Костеобразующая функция
(пролиферация, дифференцировка остеоцитов, образование костного матрикса)
паратгормона опосредуется через синтез факторов роста и усиливается
гормональной формой витамина D и
эстрадиолом. Снижение секреции последних способствует развитию резорбции
костной ткани. Увеличение ионизированного кальция в плазме крови и клеточные
эффекты паратгормона на осцилляции Са2+ в нейронах вызывают
повышение возбудимости структур нервной системы и, в отличие от кальцитонина,
активацию аппетита.
Кальцитонин образуется в парных ультимобранхиальных тельцах,
обнаруженных у всех позвоночных (кроме круглоротых, костистых рыб и
млекопитающих). У млекопитающих (кроме муравьеда) тельца не оформлены, состоят
из так называемых кальцитониновых (С—клеток), врастающих в щитовидную железу.
Кальцитонин, вырабатываемый С—клетками, не поступает в полость фолликула как
йод—содержащие тиреоидные гормоны, а сразу выводится в кровь. Кальцитонин
является полипептидом с молекулярной массой около 3,6 кДа.
Кальцитонин, помимо С—клеток
щитовидной железы, синтезируется также в аорте, аденогипофизе, надпочечниках,
и, как модулятор, — в нервной системе. Основная функция гормона — регуляция
кальциевого гомеостаза. Гиперкальциемия является наиболее мощным фактором по
запуску секреции кальцитонина, снижающим уровень ионизированного кальция в крови.
Поскольку кальций может
находиться в плазме в виде водонерастворимых фосфатов и других солей, то и
гипокальциемические эффекты кальцитонина связаны с переводом кальция в
нерастворимую форму фосфатных солей, переносом и накоплением их в остеобластах
и остеоцитах. Кальцитонин увеличивает секрецию Са2+ почками и
уменьшает его всасывание в кишке, тогда как в отношении фосфатов гормон
оказывает противоположный эффект. Кальцитонин подавляет аппетит и жажду,
ограничивая поступление кальция извне.
Патофизиология. Заболевания, связанные с нарушением функции
эндокринных желез, регулирующих уровень кальция и фосфатов, связаны либо с их
гипофункцией, либо, напротив, с гиперфункцией. Заболевание, обусловленное
недостаточной продукцией паратгормона, — гипопаратиреоз —
характеризуется приступами тонических судорог, которые могут развиваться в
результате аутоиммунного разрушения секреторных клеток или частичного удаления
паращитовидных желез. Гиперпаратиреоз возникает при развитии опухолей
паращитовидных желез. В результате мобилизации фосфатов и кальция из кости
повышается уровень кальция в крови; костная ткань перерождается, усиливается
выделение фосфатов с мочой.