Роль гормонів у регуляції осмотичного тиску і концентрації іонів натрію і калію. Альдостерон і водно-сольовий гомеостаз

Альдостерон і водно-сольовий гомеостаз

Якщо АДГ впливає на осмотичний тиск крові, вибірково контролюючи кількість води в організмі, то гормон клубочкової зони кори надниркових залоз альдостерон (Альд) регулює осмотичні процеси, вибірково впливаючи на обмін іонів Na +. Крім цього, Альд регулює в організмі обмін іонів К +, а також Н + і відповідно контролює підтримання нормальної іонної асиметрії між клітинами і позаклітинним простором і кислотно-лужну рівновагу в крові.

Секреція даного кортикостероида корою наднирників життєво важлива для організму хребетних. Свої ефекти на іонної баланс Альд реалізує за посередництвом тих же спеціалізованих железисто-епітеліальних структур, що і АДГ, тобто нирок, кишечника, слинних і потових залоз, сечового міхура, шкіри і зябер, в яких він специфічно підсилює реабсорбцію і абсорбцію іонів Na + і виділення іонів К + і Н + (Девіс і ін., 1961, 1962- Едельман і ін., 1968 ). В результаті гормон дозозависимо підвищує концентрацію іонів Na + і знижує концентрацію іонів К + в крові, змінюючи в протилежних напрямках трансепітеліальном транспорт іонів.

Слід зазначити, що Альд стимулює виведення Na + з клітин і захоплення ними К + не тільки в спеціалізованих залізистих органах, але і в більшості інших органів - скелетних м`язах, міокарді, печінці і т.д. (Глінн, 1959- Скоу, 1965). Таким чином, гіпернатріеміческій і гіпокаліємічний ефекти гормону обумовлені створюваної ним загальною тенденцією і виведенню Na + з клітин і включенню К + в клітини різного типу. Однак вирішальну роль в забезпеченні нормального осмотичного тиску та іонного балансу цілого організму грають железисто-епітеліальні структури - головні тканини-мішені для Альд.

Трансепітеліальном перенесення одновалентних іонів здійснюється в основному енергозалежності за допомогою мембранного ферменту N + а, К + -АТФази, званого також натрієвих насосом (Скоу, 1957, 1964). Цей фермент розташований, як правило, в мембрані базальної поверхні залозистої клітини. Його функцією є активне «відкачування» Na + з клітини в тканинну рідину за участю АТФ в якості донора енергії. При цьому викид Na + з клітки пов`язане з пасивним надходженням К + і Н + в клітину з крові в обмін на Na +. Цікаво, що Na + і К + (в низьких
концентраціях), а також Mg2 + активують фермент. Відмінна риса цієї транспортної АТФази від інших АТФаз (кальцієвої, магнієвої) - виборча інгібіруемая такими серцевимиглікозидами, як оубаін (строфантин G), строфантин К і оліторізід. Na +, К + -АТФаза - крупномолекулярний глікопротеїн з М.М. ~ 150 кБ, що складається з 4 субодиниць двох типів: а і в.

а-Субодиниці можуть стехіометрично пов`язувати 3Na +, 2К + і 1 молекулу АТФ. Виявляється чітко виражена асиметрія в структурі ферменту: Na + -зв`язуючим центри звернені всередину клітини, К + -зв`язуючим локалізовані ближче до зовнішньої її поверхні. Виявлено, що активний трансмембранний транспорт Na + може бути пов`язаний не тільки із захопленням К + і Н +, а й ряду інших речовин.

Вважається, що реабсорбція іонів Na + з просвітів різних сегментів нефрона, кишечника або сечового міхура або абсорбція іонів шкірою здійснюється наступним чином. Іони Na + відносно вільно дифундують в епітеліальні клітини через мембрану мукозної поверхні, а з епітеліальних клітин активно відкачуються з серозної поверхні натрієвих насосом проти градієнта концентрації (рис. 93).


Одночасно з цим реабсорбируются глюкоза і деякі амінокислоти. В обмін на іони Na з тканинної рідини серозної поверхні в клітини надходять іони К + і Н +, здатні проходити через цитоплазму до мукозної поверхні і секретироваться в просвіт залозистого органу або в середу. У нефроне секреторні процеси, що протікають найчастіше у поєднанні з реабсорбційна, приурочені насамперед до ділянок висхідного коліна петлі Генле і дистальних канальців (Наточин, 1972). Саме ці ділянки нефрона і містять в найбільшої концентрації біоспеціфіческого рецептори альдостерону (Едельман і ін., 1968-1976- люденс, Фанестіл, 1976). У тонкому кишечнику, сечовому міхурі і шкірі альдостеронового рецептори розподілені, мабуть, рівномірно.

Після адреналектоміі екскреція Na + збільшується в 3-6 разів, а екскреція К + і Н + знижується приблизно в 2 рази. Посилена екскреція Na + супроводжується надмірним виділенням води. У крові адреналектомірованних тварин концентрація К + підвищується, а концентрація Na + і відношення Na +: К + знижуються, об`єм циркулюючої крові і кров`яний тиск падають. Аналогічна картина спостерігається при первинній надниркової недостатності у людини (аддисонова хвороба). При цьому захворюванні також зростає екскреція Na + і зменшується виділення К +, концентрація Na + в крові стає нижче 300-315 мг% (130-142 ммоль / л), концентрація К + - вище 20-22 мг% (5-6 ммоль / л ), а відношення Na +: К + - нижче 30, знижується і кров`яний тиск.

Порушення, що виникають при недостатності кори надпочеченіков, можуть бути компенсовані введенням минералокортикоидов. введення ж минералокортикоидов в дозі 0,2-8 мкг / кг маси інтактним тваринам викликає гіпонатріурію, гіперкаліурію, ацідофікація сечі, гіпернатріємія, гіпокаліємія, збільшення відносини Na +: К + в крові, підвищення кров`яного тиску, збільшення лужності крові (алкалоз) і т. д.

Аналогічні зміни у людини виникають при первинному альдостеронизме (синдром Конна), що розвивається при пухлинах клубочкової зони кори надниркових залоз. Глибокі зрушення, які виявляються в сольовому і водному балансі ссавців при адреналової недостатності або введенні мінералокортикоїдів, пов`язані, ймовірно, зі зміною активності транспортної Na +, К + -АТФазной системи різних клітин і насамперед клітин нефрону.

Зміни концентрації мінералокортикоїдів позначаються на активності АТФазной системи в різних ділянках нефрона, але найбільшою мірою вони зачіпають роботу в висхідному коліні петлі Генле, дистальних канальцях і збірних трубочках. Дія Альд або його аналогів на АТФазу нирок та інших залізистих утворень є в основному непрямим і не реалізується в дослідах in vitro з мембранними препаратами. Показано, що стимулююча дія на ферментативну активність мінералокортикоїди можуть проявляти лише в умовах нормально протікає синтезу РНК і білка. Можливо, що цей ефект гормонів пов`язаний не з підвищенням швидкості синтезу субодиниць АТФази, а з інтенсифікацією синтезу ферментів дихального ланцюга, в свою чергу обумовлює стимуляцію синтезу АТФ завдяки посиленню дихання.

Деякі автори вважають, що Альд впливає на транспорт Na + не тільки за допомогою АТФази, а й стимулюючи полегшений транспорт через мукозно поверхню железисто-епітеліальних клітин (люденс, Фанестіл, 1976).

Слід нагадати, що глюкокортикоїди і особливо кортикостерон також здатні впливати на інтенсивність енергозалежного транспорту іонів. Правда, їх мінералокортикоїдної активність приблизно в 800-900 разів нижче минералокортикоидной активності Альд. Разом з тим концентрація глюкокортикоїдів приблизно на два порядки вище, ніж Альд. В результаті внесок F і В у регуляцію мінерального обміну може бути цілком реальним (Бакстер, 1980).

У деяких видів риб, наднирники яких не секретують Альд, роль головного минералокортикоида виконує, по-видимому, 1а-оксікоргікостерон (Бентлі, 1976). У регуляції водно-сольового обміну беруть участь і прогестини, надаючи Ка + -уретіческое дію завдяки конкурентному ингибированию зв`язування кортикостероїдів їх рецепторами. Na + - -уретіческім дію мають і МСГ.

Як вже зазначалося (див. Гл. 3-5), регуляція секреції Альд корою наднирників здійснюється ренінангіотензинової системою, концентрацією іонів Na + і К +, а також АКТГ, серотонін, дофамином і, можливо, спеціальними регуляторами гіпофіза поки не відомої природи. Також зазначалося, що дефіцит іонів Na + і надлишок іонів К + може бути не тільки прямим стимулятором біосинтезу Альд в надниркових залозах, але діяти на адреналовую кору опосередковано, через посилення секреції реніну юкстагломерулярним апаратом нирок.

Крім іонів секрецію реніну юкстагломерулярного залозами стимулюють: зменшення розтягування аферентних артерій ниркових клубочків, в області яких ці залози расположени- еферентні імпульси, що приходять з нервових центрів, в свою чергу, порушуються афферентной імпульсація, що надходить з баро, осмо- і хеморецепторів судинного русла і передсердь (Девіс, 1961, 1975- Колпаков, 1974). Локальна ішемія нирки, а також крововтрати, венозний застій і інші чинники, що призводять до зниження артеріального тиску, посилюють продукцію реніну і подальший біосинтез ангіотензину. Ангіотензин, викликаючи прямої вазоконстрикторний ефект і стимулюючи секрецію Альд, компенсують тим самим виникають порушення гемодинаміки.

Через ренінангіотензіновой систему Альд компенсує і падіння тиску крові або зниження відносини Na +: К +. У цьому випадку особливо у деяких видів тварин, до ренінангіотензинової шляху приєднується пряму дію іонів на адреналовую кору. При тривалій ішемії нирок виникає ниркова гіпертонія, обумовлена надлишком в крові ангіотензину і Альд.

Регуляторні ефекти Альд на осмотичні процеси взаємопов`язані з регуляторними ефектами АДГ. Перш за все це, мабуть, стосується значення гіпернатріеміческого дії Альд, яке, як і дію АДГ, сприяє затримці води в організмі і збільшення обсягу позаклітинної рідини. У зв`язку з. цим багато факторів, що безпосередньо впливають на обсяг циркулюючої рідини і кров`яний тиск, однонаправленно діють на швидкість секреції Альд і АДГ. Однак АДГ і кортикостероїди змінюють величину осмотичного тиску в протилежних напрямках.

Тому фактори, безпосередньо змінюють осмотичний тиск крові, діють на секрецію цих гормонів різноспрямовано. Так, підвищення осмотичного тиску посилює секрецію АДГ, але знижує секрецію Альд і, навпаки, зниження осмотичного тиску гальмує секрецію АДГ, але підвищує секрецію Альд (Колпаков, Поляк, 1975).

Взаємозв`язок ефектів двох гормонів в процесах специфічної адаптації, ймовірно, реалізується не тільки за посередництвом вищеописаних нервово-гуморальних шляхів, а й на рівні нефрона. Так, мінералокортикоїди стимулюють реабсорбцію Na + як в дистальних відділах нефрона, так і в проксимальних, хоча і в меншій мірі. Завдяки цьому вже в області проксимальних сегментів виникає відзначався осмотичний градієнт, що обумовлює облигатную реабсорбцію води в верхніх відділах нефрона і полегшення факультативної затримки води в дистальних його відділах під впливом АДГ. Мабуть, і АДГ і Альд в високих концентраціях можуть в певних умовах кілька гальмувати діурез за рахунок вазоактивних властивостей, що впливають на ренальний кровоток. Разом з тим ангіотензин II, а також катехоламіни надають деякий вплив на ниркову гемодинаміку і в фізіологічних концентраціях.

У риб аналогічну вазоконстрикторної функцію може виконувати гормон урофіза уростенін II. Гормон ж уростенін III, як і Альд, стимулює активне захоплення Na + зябрами. У той же час ЛТГ, який також є осморегулятора у костистих риб, надає свої ефекти, вибірково зменшуючи проникність зябер до Na + і обмежуючи його дифузний вихід в навколишнє середовище (Бентлі, 1976).

Атріопептід і водно-сольовий гомеостаз

Антагоністами вазопресину і альдостерону у хребетних в регуляції та саморегуляції водно-сольового обміну і артеріального тиску виступають атріопептід. АНФ, стимулюючи виведення Na + нирками і загальний діурез, викликає зниження об`єму циркулюючої крові і за рахунок цього зниження артеріального тиску. Крім того, цей гормон надає гіпотензивні ефекти, знижуючи біосинтез ангіотензину II і чутливість артеріол до симпатичним впливам.

Кардіоділлатін викликає прямий вазоділлататорний ефект і гіпотензію. Атріопептід надають швидке і дуже сильну дію на регульовані функції в діапазоні доз 50-125 мкг, діючи на клітини через цГМФ. У фізіологічних умовах вазопресин стимулює продукцію атріопептід.

В.Б. Розен