Характеристика причин и механизмов нарушений деятельности эндокринных желез. Понятие о первичных и вторичных эндокринопатиях. Причины ятрогенных эндокринопатий
В регуляции основных физиологических процессов важнейшее значение принадлежит эндокринной системе. Специфическая функция эндокринных желез (гипофиза, щитовидной, половых, надпочечных желез и др.) реализуется посредством гормонов – физиологически активных веществ, участвующих в поддержании гомеостаза, в адаптации к изменяющимся условиям существования, влияющим на рост, развитие и размножение, психику и функциональную активность всех органов.
Этиология и патогенез эндокринных нарушений
Среди большого разнообразия этиологических факторов эндокринных нарушений можно выделить следующие основные: психическая травма, некроз, опухоль, воспалительный процесс, бактериальные и вирусные инфекции, интоксикация, местные расстройства кровообращения (кровоизлияние, тромбоз), алиментарные нарушения (дефицит йода и кобальта в пище и питьевой воде, избыточное потребление углеводов), ионизирующая радиация, врожденные хромосомные и генные аномалии.
В возникновении эндокринных нарушений велика роль наследственных факторов, которые часто выявляются при медико-генетическом обследовании, например, больных сахарным диабетом и их родственников. Возникновение врожденных аномалий полового развития (дисгенезия гонад, истинный и ложный гермафродитизм) связано с нарушением распределения хромосом в мейозе или с генной мутацией в эмбриональном периоде развития.
Ведущее значение в патогенезе большинства эндокринных расстройств имеет недостаточная (гипофункция) или повышенная (гиперфункция) активность эндокринных желез.
Однако гипо- и гиперфункция не исчерпывают всего многообразия эндокринной патологии. Объясняется это тем, что каждый эндокринный орган является источником двух или более гормонов. В одном только гипофизе вырабатывается не менее десяти различных гормонов белковой и полипептидной природы. Из коркового вещества надпочечных желез выделено около пятидесяти стероидных соединений, многие из которых обладают гормональной активностью. Одни эндокринные заболевания обязаны своим возникновением усилению или ослаблению продукции тех или иных гормонов, вырабатываемых данной железой. Например, некроз аденогипофиза (передней доли гипофиза), возникающий вследствие воспалительного процесса или кровоизлияния, ведет к прекращению выработки всех его гормонов (тотальная аденогипофизарная недостаточность). В то же время для других эндокринных расстройств характерным является изолированное нарушение секреции того или иного гормона, которое обозначают как парциальную гипер- или гипофункцию. Таково, например, происхождение некоторых форм гипогонадотропного гипогонадизма. Поэтому понятия о гипер- и гипофункции приложимы не только к Целому эндокринному органу, но и к отдельным гормонам.
Целесообразно также в качестве самостоятельной формы эндокринопатий выделить дисфункцию эндокринных желез. Она характеризуется разнонаправленными изменениями продукции гормонов и физиологически активных предшественников их биосинтеза в одном и том же эндокринном органе или образованием и поступлением в кровь атипичных гормональных продуктов. Так, патогенез врожденного адреногенитального синдрома, ведущего к возникновению псевдогермафродитизма, связан с блокадой определенных ферментов биосинтеза стероидов, в результате которой резко уменьшается образование кортизола и повышается продукция андрогенов. Аденогипофиз может вырабатывать структурно измененные белковые гормоны, что ведет к полной или частичной потере ими биологической активности.
Эндокринные нарушения воспроизводят в экспериментах на животных удалением, деструкцией желез, введением гормонов и химических веществ, избирательно влияющих на биосинтез, транспорт, секрецию гормонов или реализацию их биологического действия в клетках-мишенях.
Роль эндокринных взаимоотношений в патогенезе эндокринопатий. Все звенья эндокринной системы функционируют в тесном взаимодействии. Поэтому нарушение функции одной какой-нибудь эндокринной железы неизбежно приводит к цепной реакции гормональных сдвигов. Так возникают сопряженные (коррелятивные) эндокринные расстройства – недостаточность половых желез при сахарном диабете, функциональное перенапряжение, а затем истощение (3-клеток панкреатических островков при гиперфункции коркового или мозгового вещества надпочечных желез. В эксперименте удаление щитовидной железы влечет за собой угнетение функциональной активности половых и коркового вещества надпочечных желез. После кастрации развивается гипертрофия коркового вещества надпочечных желез.
Ответная реакция эндокринной железы на первичное повреждение другого звена эндокринной системы нередко является компенсаторной и направлена на сохранение гомеостаза.
Направленность сопряженных сдвигов в эндокринных органах определяется характером влияния вырабатываемых ими гормонов на физиологические и биохимические процессы. По этому признаку гормоны делят на антагонисты и синэргисты. Так, гипогликемический эффект инсулина может быть нейтрализован введением кортизола или адреналина. У панкреатэктомированных собак с удаленными надпочечными железами сахарный диабет выражен значительно слабее. Ряд гормонов оказывает однонаправленное влияние на обмен веществ, например адреналин и глюкагон, которые обладают гипергликемическим действием.
Однако такое деление гормонов в значительной степени условно. Хотя инсулин и кортизол по-разному влияют на уровень глюкозы в крови, их действие в конечном счете направлено на улучшение снабжения тканей углеводами; кортизол способствует повышению концентрации глюкозы в крови, инсулин облегчает проникновение ее внутрь клетки.
Соотношения между гормонами – антагонистами и синэргистами занимают центральное место в патогенезе некоторых эндокринных расстройств. Так, нарушение толерантности к глюкозе и гипергликемия могут развиться в результате усиленного выделения контринсулярных гормонов – глюкагона, соматотропина или кортикостероидов.
В физиологии и патологии эндокринной системы важное значение имеет пермиссивная функция гормонов. Она заключается в обеспечении одними гормонами оптимальных условий для проявления физиологической активности других. При дефиците инсулина стимулирующее влияние соматотропина на рост не проявляется. У адреналэктомированных животных физиологические эффекты адреналина резко ослаблены, но они восстанавливаются после предварительного введения минимальной дозы кортизола.
В патогенез эндокринопатий нередко вовлекаются гормоноподобные вещества – "тканевые" гормоны, гормоноиды (простагландины, брадикинин, серотонин и др.).
Роль аутоиммунных процессов в патогенезе эндокринных нарушений. Отклонения в системе иммунного гомеостаза при эндокринных заболеваниях выражаются в появлении антител против антигенов тканей железы или циркулирующих в крови гормонов. Классическим примером в этом отношении может служить аутоиммунный тиреоидит, возникающий в результате повреждения щитовидной железы органоспецифическими антителами. После травмы яичка иногда развивается аутоиммунный орхит, возникновение которого связывают с нарушением проницаемости гематотестикулярного барьера.
Если аллергическая реакция активизирует секреторные клетки железы, результатом аутоагрессии является усиление ее функции. Стимулирующее влияние антител на продукцию гормонов доказывается в эксперименте повышением функциональной активности коркового вещества надпочечных и половых желез после введения животным небольших количеств соответствующих органоспецифических цитотоксических сывороток.
Аутоантитела к гормонам способны нейтрализовать их биологическую активность. В крови больных нередко обнаруживают антитела к инсулину, соматотропину, тиротропину. Одним из способов экспериментального моделирования сахарного диабета является введение морским свинкам антисыворотки, содержащей антитела к инсулину.
Основные механизмы эндокринных заболеваний. В зависимости от уровня повреждения эндокринной системы различают следующие механизмы эндокринных заболеваний:
1. нарушения центральной регуляции эндокринных функций;
2. нарушения биосинтеза и секреции гормонов;
3. нарушения транспорта, метаболизма и реализации биологического действия гормонов (периферический или внежелезистый).
Нарушения центральной регуляции эндокринных функций.
Несмотря на определенную автономность, эндокринные железы подчиняются регуляторным влияниям нервной системы. Нарушение нервной регуляции нередко приводит к развитию эндокринопатий. Так, психическая травма может стать причиной сахарного диабета, тиреотоксикоза. Существование психогенных эндокринопатий подтверждает важное значение коры большого мозга в патогенезе нарушений деятельности эндокринных желез.
Разрушение или стимуляция определенных участков лимбической системы, сетчатого образования, промежуточного мозга нарушает секрецию гормонов.
Доказана важная роль периферической нервной системы в физиологии и патологии эндокринной системы. Электрическое раздражение правого блуждающего нерва усиливает секрецию инсулина, а симпатических нервов – вызывает выброс адреналина из надпочечных желез.
Центральная регуляция эндокринных функций осуществляется двумя путями – нейрогуморальным (нейроэндокринным, трансгипофизарным) и нервно-проводниковым (парагипофизарным).
Расстройства нейроэндокринной регуляции обусловлены первичным поражением гипоталамуса или связанных с ним вышележащих отделов головного мозга. Именно в гипоталамусе сосредоточены главные центры регуляции секреции гормонов гипофиза и, следовательно, ряда "подчиненных" ему эндокринных желез. Поэтому при поражении центральных механизмов регуляции могут возникать множественные (плюригландулярные) заболевания эндокринной системы.
В гипоталамусе обнаружены нейросекреторные клетки, которые вырабатывают рилизинг-факторы (нейрогормоны) – вещества олиго- и полипептидной природы, осуществляющие стимуляцию (либерины) или торможение (статины) секреции аденогипофизарных гормонов. К первым относятся кортиколиберин, тиролиберин, соматолиберин, гонадолиберины, пролактолиберин, меланолиберин; ко вторым – соматостатин, меланостатин и др. Нейрогормоны поступают по аксонам нервных клеток в срединное возвышение гипоталамуса, откуда через сосуды ножки гипофиза с кровью приносятся в аденогипофиз.
Избирательное нарушение образования того или иного гипоталамического рилизинг-фактора влечет за собой изменение секреции соответствующего тройного гормона гипофиза.
Гормоны, обнаруживаемые в нейрогипофизе (задней доле гипофиза),- вазопрессин и окситоцин – образуются в крупноклеточных ядрах передней гипоталамической области. Отсюда они поступают по аксонам нервных клеток в нейрогипофиз, где депонируются. Переносчиками вазопрессина и окситоцина служат специальные белки – нейрофизины. Поражение супраоптического и паравентрикулярных ядер гипоталамуса патологическим процессом сопровождается нарушением синтеза и транспорта вазопрессина и окситоцина.
Расстройства секреции гипофизарных гормонов могут возникать вследствие нарушения регуляторных функций опиоидов, катехоламинов, гамма-аминомасляной кислоты и других нейромедиаторов.
Возникновение некоторых эндокринных расстройств связано с нарушениями механизма обратной связи между периферическими эндокринными железами и гипоталамо-гипофизарной системой (рис. 24.2). Эндокринное равновесие в организме поддерживается по принципу саморегуляции. Этот принцип впервые был сформулирован М. М. Завадовским под названием "плюс-минус взаимодействие". Сущность его состоит в том, что усиление секреции гормона периферической эндокринной железы ведет к торможению выделения соответствующего тропного гормона гипофиза, вследствие чего секреция гормона периферической железы снижается до нормального уровня. Напротив, при уменьшении секреции гормона периферической железы растормаживается выделение тропного гормона, что также нормализует функцию этой железы. Данный вид саморегуляции называют отрицательной обратной связью.
Одно из многочисленных экспериментальных доказательств существования отрицательной обратной связи заключается в том, что удаление у крысы или собаки одной надпочечной железы приводит к гипертрофии оставшейся вследствие повышения секреции кортикотропина. Продолжительное введение больших доз тестостерона пропионата вызывает атрофию яичек, а кортизол в аналогичных опытах – атрофию коркового вещества надпочечных желез. В обоих случаях это связано с угнетением продукции соответствующих тропных гормонов гипофиза.
Нарушение нормального функционирования механизма обратной связи является важнейшим патогенетическим звеном ряда эндокринных расстройств. Так, патогенез болезни Иценко-Кушинга характеризуется повышением порога возбудимости гипоталамических нейронов к тормозному действию кортикостероидов, что в свою очередь ведет к гиперсекреции кортикотропина и вторичной гиперплазии коркового вещества надпочечных желез. При задержке полового созревания у мальчиков (центрального генеза) наблюдается снижение порога возбудимости гипоталамического центра, отрицательной обратной связи к тормозному действию тестостерона.
В некоторых случаях гормоны периферических желез не подавляют, а стимулируют гипоталамо-гипофизарную систему (положительная обратная связь). Потеря ее способности реагировать на эстрогены выбросом в кровь большого количества гонадотропных гормонов вызывает ановуляторное бесплодие и поликистоз яичников.
Нарушения биосинтеза и секреции гормонов.
Местные патологические процессы в эндокринных железах изменяют их функциональную активность. Гипофункция развивается вследствие уменьшения массы паренхимы железы (атрофия, некроз), недостаточности ферментных систем и кофакторов биосинтеза гормонов (НАДФН2, фолиевая кислота, микроэлементы и др.), блокады механизмов депонирования и секреции. Напротив, источником избыточной продукции гормонов (гиперфункции) является увеличение массы железистого эпителия (гиперплазия, гипертрофия, доброкачественная и злокачественная опухоли), активизация ферментов биосинтеза гормонов и др. Особенностью гормонально-активных опухолей желез, контролируемых гипофизом, является автономный характер секреции гормонов. Поэтому уменьшение выработки соответствующего тропного гормона аденогипофизом по механизму обратной связи не снижает образование гормонов в опухолевых клетках периферической эндокринной железы.
Эндокринная дисфункция нередко является результатом наследственного или приобретенного дефекта ферментов биосинтеза гормонов (адреногенитальный синдром, гипотиреоз).
Нарушение скорости образования и выделения гормонов происходит вследствие изменения чувствительности желез к нервным и гуморальным регуляторам. Так, уменьшение числа рецепторов лютропина на мембранах интерстициальных клеток яичек, вызываемое длительной стимуляцией половых желез экзогенным хориогонадотропином, обусловливает недостаточный ответ на эндогенный гонадотропин и снижение образования тестостерона. Избыток прогестерона в циркулирующей крови угнетает чувствительность гонадотропоцитов гипофиза к рилизинг-фактору лютропина. Причиной измененной чувствительности железы может стать нарушение ее трофической иннервации. Например, после перерезки симпатических нервов изменяется ответная реакция коркового вещества надпочечных желез на стимуляцию кортикотропином.
Функциональная активность тех желез, которые не находятся под контролем рилизинг-факторов и тропных гормонов гипофиза, непосредственно зависит от ингредиентов крови, специфически регулируемых гормонами этих желез р-клетки панкреатических островков реагируют на увеличение концентрации глюкозы в крови усилением секреции инсулина. Гипокальциемия служит возбуждающим фактором для клеток околощитовидных желез, вырабатывающих паратирин. Нарушения саморегуляции на уровне этих эндокринных органов ведут к изменению их инкреторной активности.
Различают абсолютную и относительную (скрытую) недостаточность эндокринных желез. Последняя выявляется при повышенной потребности организма в гормонах, тогда как в условиях физиологического покоя показатели образования и секреции гормонов имеют нормальные величины. Несоответствие продукции кортикостероидов потребностям организма в них нередко обнаруживают, например, при бронхиальной астме и других аллергических заболеваниях.
Относительная инсулиновая недостаточность возникает в организме животных, подвергнутых нейтронному облучению, на фоне повышенной концентрации этого гормона в крови. Гиперсекреция инсулина при этом направлена на ликвидацию нарушений энергетического и углеводного обменов, вызываемых избыточной продукцией кортикостероидов, но она недостаточна для их полного устранения. Введение препаратов инсулина облученным животным восполняет относительный дефицит гормона и нормализует энергетический обмен.
Неполноценность гормональных резервов устанавливают с помощью специальных функциональных проб. В частности, нагрузка глюкозой с последующим определением содержания инсулина в крови позволяет выявить у части больных сахарным диабетом и ожирением истощение резервных возможностей клеток, вырабатывающих инсулин.
Нарушения транспорта, метаболизма и реализации биологического действия гормонов. Указанные нарушения формируют внежелезистый механизм эндокринных расстройств, которые возникают на фоне нормальной секреции гормонов.
Большая часть циркулирующих в крови гормонов с белками плазмы образует комплексы. Тиреоидные гормоны комплексируются с тироксинсвязывающим глобулином, андрогены – с тестостерон-эстрадиожвязывающим глобулином, эстрогены – с этим же глобулином и альбумином, кортизол и прогестерон – с транскортином и т. д. Связывание достигает 98% общего количества находящегося в крови гормона, выключает гормон из сферы биологического действия и одновременно предохраняет его от инактивации и деградации. Как правило, лишь свободная фракция гормона обладает физиологической активностью.
Известны гормональные нарушения, обусловленные изменением концентрации связывающих белков плазмы крови. Гипертиреоз может развиться в результате уменьшения концентрации тироксинсвязывающего глобулина. У женщин с признаками вирилизации (рост волос по мужскому типу, низкий голос, недоразвитие вторичных половых признаков) нередко обнаруживают уменьшение тестостерон-эстрадиолсвязывающей способности плазмы крови.
Довольно распространенный механизм нарушения активности гормонов заключается в их инактивации аутоантителами. При нарушении процессов метаболизма гормонов (цирроз, гепатит, низкая или высокая активность ферментов метаболизма) также возникают гормональные расстройства.
Действие гормонов на эффекторные органы-мишени реализуется по трем направлениям:
1. влияние на биологические мембраны;
2. стимуляция или угнетение активности ферментов;
3. влияние на генетический аппарат клетки.
Первоначальным обязательным этапом при этом является взаимодействие гормонов со специфическими циторецепторами. Рецепторы инсулина, соматотропина, рилизинг-факторов и других белковых гормонов встроены в клеточную мембрану. Их действие на клетку опосредуется аденилат-циклазной системой. Стероиды же проникают внутрь клетки к связываются с цитоплазматическими рецепторными белками. Затем активированный стероидрецепторный комплекс перемещается в ядро, где связывается с акцепторными участками хроматина. Результатом этого является изменение активности генов, ответственных за синтез тех или иных ферментов и других белков (). Допускается возможность взаимодействия стероидов с цитоплазматической мембраной клетки.
Нарушение гормональной рецепции в клетках органов-мишеней изменяет биологические эффекты гормонов. Например, при врожденном отсутствии циторецепторов андрогенов развивается синдром тестикулярной феминизации. Он характеризуется появлением женских вторичных половых признаков у лиц с мужским генотипом и наличием яичек, продуцирующих достаточное количество тестостерона. Идиопатический гирсутизм женщин связывают с повышенной чувствительностью волосяных фолликулов к эндогенным андрогенам.