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

Гормон

Источник

Химическая природа

Ткань-мишень

Главные эффекты

Регуляция секреции

Мелатонин

Шишковидное тело

Производное аминокислоты

Меланофоры (у пойкилотермных животных

Вызывает агрегацию меланина

(посветление кожи)

Контролируется длиной светового дня, в темноте (или

при слепоте) усиливается

Меланоциты (у гомойотермных животных); нервная система

Возможно, регулирует секрецию люлиберина и тем самым - репродуктивные циклы

            Кальцитонин

Щитовидная железа

Пептид

Кости, почки

Уменьшает высвобождение кальция из костей и повышает его концентрацию в крови, а

также экскрецию

кальция и фосфора

Усиливается повышением концентрации кальция

Паратгормон

Паращитовидные железы

Пептид

Кости, почки

Повышает концентрацию кальция

и фосфора в крови

и мобилизацию кальция из костей; снижает выделение

кальция почками

и усиливает его

всасывание из кишечника

Усиливается снижением концентрации кальция

в крови

Эритропоэтин  

Почки

Гликопротеин

Красный костный

мозг

Вызывает гиперлазию костного мозга, повышает образование и выход

эритроцитов

Усиливается при

низком парциальном давлении 02 в

атмосфере и при

анемии

Релаксин        

Яичники

Пептид

Лобковый

симфиз (лонное

сочленение)

Вызывает расслабление лобкового симфиза и шейки

матки

Увеличивается при повышении

уровней прогестерона и эстрогенов в

поздний период

беременности

Ренин

Почки

Белок

Кровь

Активирует ангиотензиноген

Повышается при

усилении симпатической стимуляции

почек, при уменьшении содержания ионов Na+ в плазме,

при уменьшении

растяжения почечных артериол, объема или давления

в крови

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.