Гипоталамо-гипофизарная система определяет функциональное состояние всей эндокринной системы. Анатомическая и функциональная взаимосвязь гипоталамуса и гипофиза обеспечивает также единение нервной и эндокринной систем.
Гипоталамус (подбугорье) занимает часть промежуточного мозга книзу от таламуса под гипоталамической бороздкой и представляет собой скопление нервных клеток с многочисленными афферентными и эфферентными связями. Как вегетативный центр, гипоталамус координирует функцию различных систем и органов, регулирует функцию желез внутренней секреции (гипофиза, яичников, щитовидной железы и надпочечников), обмена веществ (белкового, жирового, углеводного, минерального и водного), температурного баланса и деятельности всех систем организма (вегетососудистой, пищеварительной, выделительной, дыхательной и др.). Эта многогранная функция гипоталамуса обеспечивается нейрогормонами, поступающими в него через портальную систему сосудов после высвобождения из окончаний гипоталамических нервных волокон. Гипоталамические гормоны высвобождаются в пульсирующем режиме и контролируют функцию гипофиза, а их уровень в свою очередь определяется уровнем в крови гормонов периферических эндокринных желез, достигающих гипоталамуса, по принципу обратной связи (сигналами активации при недостатке гормонов или ингибирования при высоком их уровне).
По утвержденной Международной номенклатуре (1975), гипоталамические рилизинг-гормоны делятся по функциональному значению на люлиберины и статины (освобождающие и тормозящие). К настоящему времени известно 10 рилизинг-гормонов: ЛГРГ — люлиберин и ФСГРГ — фолибе- рин (гонадотропные либерины), КТГРГ — кортиколиберин, ТТГРГ — тироли- берин, СТГРГ — соматолиберин, ПРЛРГ — пролактолиберин, МСГРГ — мела- нолиберин, СИРГ — соматостатин, ПИФРГ — пролактостатин и МИФРГ — меланостатин.
Всего же нейроны гипоталамуса секретируют около 40 соединений, многие из которых выполняют роль синаптических модуляторов или медиаторов нейросекреторной функции гипоталамуса. В нем, в частности, локализуются вазопрессин, окситоцин, нейрофизин. В то же время биосинтез биологически активных пептидов происходит не только в гипоталамусе. Так. СТГРГ образуется в поджелудочной железе, слизистой оболочке кишечника и в церебральных нейросекреторных клетках, а ТТТРГ — и в других отделах ЦНС.
Гонадотропин — рилизинг-гормоны (ЛГРГ и ФСГРГ) полипептидной природы (декапептид) отдельно не выделены. Они стимулируют секрецию гипофизом гонадотропных гормонов, которые влияют на яичники, что сопровождается циклическими изменениями в половых органах-мишенях. Синтезирован люлиберин (ЛГРГ) для клинического применения. Он индуцирует половое созревание, либидо, потенцию, овуляцию или сперматогенез. Люлиберин оказывает выраженное влияние на половое поведение животных, воздействуя на сексуальные центры ЦНС.
Кортикотропный рилизинг-гормон (КТГРГ) — кортиколиберин локализуется в основном в задней доле гипоталамуса и регулирует функцию коры надпочечников, используется в клинической практике.
ТТТРГ — тиролиберин (ТЛ), оказывая выраженное действие по освобождению АКТГ также способствует выделению липотропина, меланоцитстимули- рующего гормона и эндорфинов. Он выделен в чистом виде и синтезирован, обладает выраженным ТТГ-освобождающим эффектом, активно влияет на поведенческие реакции, усиливает двигательную активность, проявляет депрессивные эффекты. Наряду с гормональными эффектами ТЛ выступает и в роли нейротрансмиттера. Тиролиберин влияет на секрецию пролактина и стимулирует выделение гормона роста. С помощью пробы стиролиберином осуществляются дифференциальная диагностика форм гипотиреоза первичного и вторичного генеза, различных причин галактореи, болезни Иценко—Кушинга.
Г ормон роста рилизинг-гормон (СТГРГ) — соматолиберин наряду с другими функциями регулирует продукцию и выделение гормона роста.
Пролактин рилизинг-гормон (ПРЛРГ) — пролактолиберин (ПЛ) стимулирует секрецию пролактина гипофизом. Обнаружен в срединном возвышении, переднем гипоталамусе и экстрагипоталамических структурах. Химическая природа не установлена и вопрос о его применении окончательно не решен.
Меланоцитстимулирующий рилизинг-гормон (МСГРГ) — меланолибе- рин (МЛ) влияет на функцию передней и промежуточной долей гипофиза, где эскпрессируется ген по выработке и освобождению этого гормона или про- опиомеланокортина (ПОМК) в различных тканях (мозг, плацента, легкие, ЖКТ и др.) в различных вариантах.
Пролактинингибирующий рилизинг-гормон (ПРЛИГ-РГ) пролактостатин (ПРЛС) — гипоталамический пептидный фактор с пролактинингибирующими свойствами (ПИФ) и окончательно не выясненной структурой. Регуляция синтеза и секреции пролактина осуществляется гипоталамическими агентами. Дофамин тормозит синтез и секрецию пролактина. В последние годы открыт новый полипептид, обладающий одновременно гонадолибериновой и пролакто- статической активностью. Его называют гонадолиберином ассоциированным (связанным) пептидом (ГАП) с мощными свойствами ингибирования секреции пролактина. Возможно, это и есть пролактостатин. На угнетение освобождения ПРЛ влияет соматостатин, который ингибирует активность тиролиберина по освобождению ТТГ.
Соматоингибирующий рилизинг-гормон (СИГРГ) — соматостатин обнаружен не только в гипоталамусе, но и в других отделах нервной системы, а также в периферических тканях (поджелудочная железа, желудочно-кишечный тракт). Кроме ингибирования секреции гормона роста, соматостатин угнетает освобождение ТТГ, пролактина, инсулина и глюкагона.
Меланоцитингибирующий рилизинг-гормон (МИРГ) регулирует функцию промежуточной доли гипофиза.
Г ипофиз обоснованно, считается главной железой, вырабатывающей ряд гормонов, непосредственно воздействующих на периферические железы. Расположен он в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости и через ножку связан с мозгом. Кровоснабжение осуществляется таким образом, что кровь проходит через срединное возвышение гипоталамуса, обогащается рили- зинг-гормонами и попадает в аденогипофиз. Железистые клетки вырабатывают ряд пептидных гормонов, непосредственно регулирующих функцию периферических желез. В нем выделяют переднюю долю — аденогипофиз и заднюю — нейрогипофиз. Промежуточная (средняя) часть гипофиза состоит из крупных секреторноактивных базофильных клеток.
В передней доле вырабатываются адренокортикотропный (АКТГ), тирео- тропный (ТТГ), лютеинизирующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСГ), липотропный (ЛиГ), соматотропный (СТГ) гормоны и пролактин (ПРЛ). В промежуточной доле — меланоцитстимулирующий (МСГ), в задней — вазо- прессин и окситоцин. Ранее все гормоны изучались по отдельности. Новые исследования механизма синтеза и внутриклеточных посредников их действия позволили объединить указанные гормоны в три общие группы: 1) гликопро- теиновых гормонов; 2) пептидов семейства проопиомиелокортина и 3) группу, включающую гормон роста, пролактин и хорионический соматомаммотропин.
Наиболее сложные из гормонов гипофиза — это гликопротеиновые гормоны (ТТГ, ЛГ, ФСГ). К этой группе относится также хорионический гонадотропин (ХГ) — гормон плаценты.
Все они многосторонне влияют на различные патологические процессы, но имеют структурное сходство. Они взаимодействуют с рецепторами клеточной поверхности и активируют аденилатциклазу, повышая уровень цАМФ, который и является их внутриклеточным медиатором. Все гормоны данной группы образовались на основе общего гена-предшественника, давшего две субъединицы: первую, определяющую межвидовые различия, и вторую, определяющую различие гормонов. Особенностью гликопротеиновых гормонов является гликозилирование их молекул. Молекулы гормонов синтезируются как препро- гормоны, которые подвергаются в клетке дальнейшим изменениям с образованием глюкозилированных белков.
Гонадотропины (ФСГ, ЛГ, ХГ) обеспечивают гаметогенез и стероидоге- нез. ФСГ-фоллитропин связывается со специфическими мембранными рецепторами тканей-мишеней (фолликулярных клеток яичников и клеток Сертоли в семенниках).
После активации аденилатциклазы под влиянием ФСГ повышается уровень цАМФ. При этом активируется рост фолликулов, повышается их чувствительность к действию ЛГ, индуцирующему овуляцию, и усиливается секреция эстрогенов. Секретируется ФСГ циклически с пиком перед или во время овуляции (пик — 10-кратное увеличение базального уровня).
Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ) стимулирует образование прогестерона клетками желтых тел и тестостерона клетками Лейдига. Предварительно из холестерола образуется 2а-гидроксихолестерол. Длительное воздействие ЛГ приводит к десенситизации рецепторов этого гормона, которые менее чувствительны по сравнению с рецепторами ФСГ.
Пик секреции ЛГ в середине цикла индуцирует овуляцию у женщин. Далее ЛГ поддерживает функцию желтого тела и продукцию прогестерона. После оплодотворения и имплантации яйцеклетки функция ЛГ переходит к гормону плаценты — хорионическому гонадотропину (ХГ).
Первые 6—8 недель беременность поддерживается желтым телом, затем плацента сама вырабатывает прогестерон в количестве, необходимом для беременности, при сохранении продукции ХГ. В интерстициальных клетках негормональных тканей яичника ЛГ может индуцировать образование ряда андрогенов и их предшественников (андростендиона, дигидроэпиандростерона, тестостерона). По последним данным, считается, что при синдроме склерополики- стоза яичников (синдром Штейна—Левенталя) отмечается повышенный уровень ЛГ, увеличение продуктов андрогенов, снижение фертильности, увеличение массы тела и усиленный рост волос на теле и лице. Предполагается, что этот синдром обусловлен гиперактивностью яичниковой струмы.
Хорионический гонадотропин человека — это гликопротеин, синтезируемый клетками синцитиотрофобласта плаценты, похожий по структуре на ЛГ. Особый рост уровня гормона отмечается после имплантации, поэтому его определение лежит в основе многих методов диагностики беременности.
Регулируется секреция ФСГ и ЛГ стероидными половыми гормонами по классической схеме отрицательной обратной связи. Высвобождение ЛГ и ФСГ определяется ГнРГ-гонадолиберином, а последнего — тестостероном, эстра- диолом и эндорфином.
Тиреотропный гормон (ТТГ, тиреотропин) — гликопротеин, который путем увеличения количества цАМФ обеспечивает биосинтез тиреоидных гормонов (T3, Т4), концентрирование и органификацию иодида, конденсацию иодти- ронинов и гидролиз тиреоглобулина. Эти процессы происходят в течение нескольких минут. Длительные эффекты ТТГ в щитовидной железе определяют синтез белков, фосфолипидов и нуклеиновых кислот, увеличение размеров и количества тиреоидных клеток (что связано с образованием Т3 и Т4).
Секреция и высвобождение ТТГ в свою очередь регулируются тиреоид- ными гормонами (Т3 и Т4) и гипоталамическим тиролиберином.
Гормоны семейства пептидов-проопиомеланокортинов (ПОМК) представлены группой активных веществ, действующих либо как гормоны, либо как нейромедиаторы или нейромодуляторы. Пептиды ПОМК делятся на три группы: 1) АКТГ, из которого могут образоваться меланоцитстимулирующий гормон (а-МСГ) и кортикотропиноподобный пептид; 2) Р-липотропин (Р-ЛПГ), служащий предшественником а-липотропина, Р-МСГ, а-, P-, у-эндорфинов; 3) Y-МСГ
ПОМК синтезируется в 50% клеток передней доли гипофиза и во всех клетках промежуточной, но регуляция этого процесса по долям различается. В передней доле высвобождение ПОМК регулируется кортиколиберином, а ингибируется — глюкокортикоидами, которые подавляют секрецию АКТГ. Корти- колиберин не влияет на промежуточную долю. Высвобождение ПОМК в промежуточной доле стимулируется серотонином и Р-адренергическими агентами (агонистом дофамина — эргокриптином) и ингибируется антагонистом дофамина — галоперидолом.
В других тканях регуляция биосинтеза и высвобождения ПОМК изучена недостаточно. Не влияют на эти процессы глюкокортикоиды, кортиколиберин, адреналоэктомия и гипофизэктомия. Стресс уменьшает выработку Р-эндорфина в гипоталамусе, а эстрогены увеличивают высвобождение Р-эндорфина из гипоталамуса.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ) — полипептид, регулирующий рост и функцию коры надпочечников. Он имеет межвидовое тождество. В частности, из 39 аминокислот пептиды 24 у разных видов тождественны, что широко используется для диагностики и лечения. АКТГ повышает синтез и секрецию стероидов надпочечников, усиливая превращение холестерола в прегнено- лон (предшественник всех стероидов надпочечников). Длительное применение АКТГ приводит к избыточному образованию глюкокортикоидов, минералокор- тикоидов и дегидроэпиадрестерона — предшественника андрогенов. Проявляя трофический эффект, АКТГ повышает синтез белка и РНК Это происходит благодаря увеличению уровня цАМФ после контакта АКТГ с рецепторами плазматических мембран, что приводит к активации аденилатциклазы. В жировых клетках АКТГ активирует липазу и усиливает гликолиз, что осуществляется с участием кальция. В больших дозах АКТГ стимулирует также секрецию инсулина в поджелудочной железе. Регуляция образования АКТГ из белка — предшественника ПОМК и его секреции осуществляется по принципу обратной связи глюкокортикоидами и кортиколиберином. Интегрирующая роль при этом выполняется центральной нервной системой с помощью нейромедиаторов (но- радреналин, серотонин, ацетилхолин). Именно они опосредуют стрессорную реакцию со стороны АКТГ по стимуляции глюкокортикоидов, необходимых для адаптации таких воздействий, как хирургическая операция, гипогликемия, физическая или эмоциональная травма, эффекты холода и пирогенов.
Р-липотропин (Р-ЛПГ), как производное ПОМК, содержит Р-МСГ, метэн- кефалин, Р-эндорфины. В гипофизе человека найдены Р-липотропин, у- миотропин и Р-эндорфин; Р-МСГ не обнаружен Р-липотропин стимулирует ли- полиз и мобилизацию жирных кислот и является лимитирующим предшественником Р-эндорфина.
Эндорфины-пептиды содержатся в гипофизе в ацетилированной (неактивной) форме. В центральной нервной системе они присутствуют в немоди- фицированной (активной) форме и выступают как нейромодуляторы или нейрорегуляторы. Связываются они с теми же рецепторами, что и морфиновые опиаты.
Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) активирует меланогенез. Три разновидности МСГ содержатся в составе ПОМК. При низком уровне глюко- кортикоидов (болезнь Аддисона) отмечается усиленная пигментация кожи, что связано с повышенной активностью МСГ в плазме, хотя после рождения у людей МСГ не обнаружен.
Г руппа гормонов — гормон роста (ГР), пролактин (ПРЛ), хорионический соматомаммотропин и плацентарный лактоген (ХС, ПЛ) гомологичны по своей структуре. ГР и ХС человека гомологичны на 85%, ГР и ПРЛ — на 35%. Они объединяются также лактогенной и ростстимулирующей активностью. Продуцируются только определенными тканями: ГР и ПРЛ — передней долей гипофиза, ХС — синтициотрофобластными клетками плаценты. Секретируются по собственному регуляторному механизму. Есть несколько генов в хромосоме 17 для ГР и ПС и один для ПРЛ в хромосоме 6.
Систему регуляции роста представляют основные звенья — соматолибе- рин и соматостатин, а также инсулиноподобный фактор роста (ИФР-1), который образуется в печени. ИФР-1 регулирует секрецию ГР, подавляя высвобождение соматолиберина и стимулируя высвобождение соматостатина. ГР необходим для постнатального роста и для нормализации углеводного, липидного, азотного и минерального обменов. ГР стимулирует транспорт аминокислот в мышечные клетки, синтез белка и снижает содержание аминокислот и мочевины в плазме и моче. Все это сопровождается повышением уровня синтеза РНК и ДНК в отдельных тканях. На углеводный обмен ГР влияет противоположно инсулину. При длительном введении ГР существует опасность возникновения сахарного диабета. ГР влияет на минеральный обмен, стимулируя рост костей и образование хряща. Этот гормон обладает и свойствами ПРЛ, способствует развитию молочных желез, лактогенезу.
Пролактин (ПРЛ: лактогенный гормон, маммотропин и лютеотропный гормон) секретируется лактофорами — ацидофильными клетками передней доли гипофиза. Продукция ПРЛ находится под контролем пролактостатина, который по структуре подобен дофамину. Некоторые считают, что дофамин и есть пролактинингибирующий фактор (ПИФ). Сомнительным считается наличие пролактолиберина. Возрастает уровень ПРЛ во время беременности, при стрессе, сексуальных контактах и во время сна, гормон способствует инициации и поддержанию лактации.
Хорионический соматомаммотропин (XG плацентарный лактоген) проявляет лактогенную и лютеотропную активность, а по метаболическим эффектам сходен с ГР. ХС поддерживает рост и развитие плода. Синтезируется клетками синцитиотрофобласта, нов эту группу относится по сходству структуры и характера действия с ПРЛ и ГР.
Задняя доля гипофиза содержит два активных гормона — вазопрессин и окситоцин. Вазопрессин (иначе антидиуретический гормон — АДГ) способен повышать артериальное давление, стимулирует реабсорбцию воды в дистальных почечных канальцах. Специфическим эффектом второго гормона — окси- тоцина является ускорение родов из-за усиления сокращений мышц матки. Оба гормона образуются в гипоталамусе, затем с аксонплазматическим током переносятся в нервные окончания задней доли гипофиза, из которых секретируются в кровоток при соответствующей стимуляции, минуя гематоэнцефалический барьер. АДГ синтезируется преимущественно в супраоптическом ядре, окситоцин — в паравентрикулярном ядре. Оба переносятся со специфическим белком- переносчиком — нейрофизином I и II типа. Оба гормона имеют короткий период полужизни (2— 4 мин). Метаболизм их осуществляется в печени. При многих факторах, способствующих выделению окситоцина, высвобождается пролактин, поэтому окситоцин считается пролактинрилизинг-фактором.
Главный эффект АДГ — повышение осмоляльности плазмы, что опосредуется осморецепторами в гипоталамусе к барорецепторам в сердечнососудистой системе. Выделение АДГ регулируется многими факторами (гемо- дилюцией, эмоциональным и физическим стрессом, уровнем АД). Адреналин, как и этанол, подавляет секрецию АДГ. Органом-мишенью для АДГ являются почки (клетки дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек почек).
Основным физиологическим и фармакологическим свойством окситоцина является способность вызывать сокращения гладкой мускулатуры небеременной, беременной матки и особенно во время родов. Увеличение частоты, интенсивности и длительности сокращений связывается со снижением мембранного потенциала клеток. Эффективность дозы гормона определяется функциональным состоянием матки (небеременная, беременная в разные сроки). В последние 4 недели беременности чувствительность матки к окситоцину многократно возрастает, хотя и отмечаются индивидуальные различия. Окситоцин обладает и вторым свойством — способностью вызывать сокращения миоэпи- телиальных элементов альвеол мелких протоков молочной железы, т.е способствует процессу лактации, улучшая продвижение в крупные протоки и молочные синусы молока, секретируемого под воздействием пролактина
Заболевания, связанные с патологией гипоталамо-гипофизарной системы, самые многочисленные в эндокринологии и специфичны по каждому гормону. Недостаточность или отсутствие ГР, обусловленные пангипопитуита- ризмом, особенно опасны у детей, так как нарушают их способность к нормальному росту и приводят к различным видам карликовости. Избыток же этого гормона приводит к развитию гигантизма, а у взрослых — к акромегалии.
Низкий уровень глюкокортикоидов приводит к развитию болезни Аддисона. Избыточное же образование АКТГ гипофизом или его эктопическая продукция проявляются синдромом Иценко—Кушинга, со множеством метаболических нарушений: отрицательный азотный, калиевый и фосфорный баланс; задержка натрия, нередко сопровождающаяся повышением АД и развитием отеков; нарушение толерантности к глюкозе или сахарный диабет; повышение уровня жирных кислот в плазме; эозинопения, лимфоцитопения с увеличением количества полихморфно-ядерных лейкоцитов. Отсутствие АКТГ при опухоли или инфекции гипофиза вызывает противоположные состояния.
Длительное повышение секреции ПРЛ приводит к развитию синдрома персистирующей галактореи-аменореи. Это может быть и при нормальном уровне ПРЛ в сыворотке крови при чрезмерно высокой его биологической активности. У мужчин гиперсекреция ПРЛ сопровождается развитием импотенции, гинекомастии с галактореей. Хроническая гиперпродукция ПРЛ может быть основным патогенетическим звеном самостоятельного гипоталамо- гипофизарного заболевания, а также следствием ряда эндокринных и неэндокринных заболеваний с вторичным вовлечением в процесс гипоталамо- гипофизарной системы.
Нарушение секреции или действия АДГ приводят к несахарному диабету с выделением больших объемов разведенной мочи. При наследственном нефро- генном несахарном диабете уровень АДГ может быть нормальным, но клетки- мишени не реагируют на него. Синдром избыточной секреции АДГ развивается при эктопическом образовании гормона различными опухолями (чаще опухоли легких) и сопровождается задержкой мочеотделения в условиях гипоосмоляль- ности при устойчивой и прогрессирующей гипонатриемии и повышенном содержании натрия в моче.
Синдром «пустого турецкого седла» (ПТС) определяет различные нозологические формы, общим признаком которых является расширение субарах- ноидального пространства в интерселлярную область при увеличенном турецком седле. Синдром ПТС может развиваться вторично после оперативных вмешательств и первично без таковых. Синдром может протекать бессимптомно (случайные находки) или с разнообразными клиническими проявлениями (головные боли, нарушение зрения, гиперпролагтинемия и др.).
Патология гипоталамо-гипофизарной области приводит также к различным гинекологическим заболеваниям (аменорея, неироэндокринные синдромы). Так, при пангипопитуитаризме может развиться синдром Шихена, когда при отсутствии гипофизарного уровня регуляции нарушается функция всех периферических эндокринных желез, или болезнь Симмондса — синдром гипота- ламо-гипофизарной кахексии.