Схема 14. Контроль секреции и высвобождение тиролиберина

ТЛН – тиролиберинсинтезирующий нейрон; 1 – альфа-адренергическое влияние норадреналина; 2 – серотонин; 3 – эндорфины. Сплошные стрелки – стимулирующее влияние, пунктирные – угнетающее влияние на секрецию тиролиберина.

Механизм действия тиролиберина включает его взаимодействие со специфическими мембранными рецепторами клеток передней доли гипофиза, ответственных за секрецию ТТГ. Длительное время считалось, что в результате гормонально-рецепторного взаимодействия происходит активация аденилатциклазы с последующим образованием цАМФ, а последний стимулирует секрецию ТТГ. Как показано в последнее время, повышение цАМФ еще недостаточно для стимуляции секреции ТТГ. Действие тиролиберина опосредуется, главным образом, через вторичные мессенджеры фосфатидилинозитоловой системы и последующим фосфорилированием протеинкиназ. Высвобождение ТТГ стимулируется избытком ионов калия и требует обязательного присутствия ионов кальция. Наблюдаемое после взаимодействия тиролиберина с рецепторами повышение внутриклеточного кальция носит двухфазный характер: быстрое повышение внутриклеточного кальция, затем продолжительное плато и второй пик повышения содержания внутриклеточного свободного кальция. Первый пик повышения кальция связан с его высвобождением из внутриклеточного депо под влиянием вторичного мессенджера – инозитолтрифосфата. Открытие кальциевых вольтажзависимых каналов и повышение скорости вхождения кальция из внеклеточной жидкости приводит ко второму пику повышения концентрации внутриклеточного кальция (L. Peizhi и соавт., 1992). Эти и другие авторы справедливо считают, что повышение цАМФ, наблюдаемое после воздействия тиролиберина, является не первичным, а вторичным феноменом, следствием стимулирующего влияния на образование цАМФ вторичных мессенджеров фосфатидилинозитоловой системы. Однако в различных областях ЦНС тиролиберин может первично опосредовать свое действие через образование цАМФ или через инозитолтрифосфат.

Количество рецепторов к тиролиберину и их способность к взаимодействию модулируется циркулирующим уровнем тироидных гормонов. Так, у гипотироидных животных количество рецепторов к тиролиберину увеличивается почти в 2 раза по сравнению с контролем. Заместительная терапия тироидными гормонами приводит к уменьшению повышенного количества рецепторов у этих животных (P.M. Hinkle и соавт., 1981). Помимо тироидных гормонов, на процессы взаимодействия тиролиберина с рецепторами большое влияние оказывают простагландины (ПГЕ1).

Тиролиберин разрушается в мембранах органов-мишеней, плазме или сыворотке крови под влиянием двух ферментов – пироглутамил аминопептидазы 1-го и 2-го типа (последняя находится в сыворотке крови, а первая связана с мембранами клеток) через трансформацию нескольких соединений. Вначале он трансформируется в кислый тиролиберин, а затем в дипептид – гистидинпролинамид, который подвергается неферментативной циклизации с образованием гистидилпролин дикетопиперазина (циклический гистидил пролин). Показано, что циклический гистидил пролин обладает свойствами пролактолиберина и оказывает дополнительные влияния на ЦНС через повышение уровня цГМФ, что проявляется угнетением аппетита, изменением температуры тела и др. Скорость инактивации тиролиберина в плазме животных увеличивается на фоне предварительного введения трийодтиронина. Тиролиберин накапливается в печени, почках и гипофизе. Период его полураспада составляет около 3-4 мин. У больных, страдающих тиротоксикозом, период полураспада тиролиберина в крови составляет 2 мин, а у больных, страдающих гипотирозом, около 6 мин (E. Iverson, 1991). При снижении функции печени или почек клиренс тиролиберина уменьшается. Несмотря на быструю инактивацию, низкие концентрации тиролиберина определяются в периферической крови.

Опыт клиничекого применения тиролиберина показал, что его введение уже в течение первых 5 минут стимулирует высвобождение ТТГ в кровь и последующее повышение уровня тироидных гормрнов. Кроме специфического влияния на ТТГ, тиролиберин увеличивает уровень пролактина в сыворотке крови, проявляя свойства пролактолиберина. Несмотря на многочисленные исследования, окончательного мнения о том, что тиролиберин является физиологическим пролактолиберином, нет. Если порог чувствительности к стимулирующему влиянию тиролиберина на секрецию ТТГ и пролактина одинаков, то акт сосания, стимуляция молочной железы, а также стресс увеличивают содержание пролактина в крови, оставляя интактной концентрацию ТТГ. Более того, циркадный ритм секреции ТТГ и пролактина также не совпадает. На секрецию гормона роста у здоровых людей тиролиберин не влияет, в то время как у больных акромегалией под его влиянием происходит дальнейшее повышение уровня СТГ в сыворотке крови. Это изменение чувствительности к тиролиберину у больных акромегалией, имеющих, как известно, аденому гипофиза, настолько специфично, что проба с ним используется для диагностики и дифференциальной диагностики этого заболевания, а также для оценки эффективности лечения акромегалии. Тиролиберин применяется также для оценки резервов ТТГ и пролактина в гипофизе и дифференциальной диагностики вторичного и третичного гипотироза (см. ”Гипотироз”). При диффузном токсическом зобе уровень ТТГ в сыворотке крови снижен и не изменяется после введения тиролиберина. Кроме того, тиролиберин применяется в неврологической практике. Имеется достаточное количество работ о его положительном влиянии при амиотрофическом латеральном склерозе, дегенерации мозжечка, психической депрессии. Особый интерес представляют работы последних лет, в которых показано положительное влияние тиролиберина в лечении респираторного дистресс-синдрома у новорожденных. Патогенез этого синдрома связан с недостаточным созреванием сурфактантной системы легких, наблюдаемым у недоношенных новорожденных. Назначение тиролиберина или его сочетание с глюкокортикоидами достоверно улучшает отношение лецитин/сфингомиэлин в амниотической жидкости, которое является индексом созревания легочной ткани плода (W. Morales и соавт., 1989; R. Ballard и соавт., 1992).

Гонадолиберин. Известно, что репродуктивная функция организма регулируется гипофизом (посредством ФСГ, ЛГ и пролактина), а функция последнего находится под контролем ЦНС, в том числе гипоталамуса. Разрушение гипоталамуса при интактном гипофизе и полной сохранности его кровоснабжения приводит к атрофии гонад и полностью прекращает половое развитие животных.

Ранее считалось, что в гипоталамусе секретируется люлиберин, высвобождающий ЛГ, и фоллиберин, высвобождающий ФСГ. Идентификация их структуры и аминокислотного состава (Y. Matsuo и соавт., 1971) показала, что оба пептида имеют одну и ту же последовательность аминокислот: pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2. Мол. м. -1182, 39. Несмотря на установление химической структуры гонадолиберина была выделена кДНК предшественника человеческого гонадолиберина, состоящего из 92 аминокислот и имеющего молекулярную массу около 10000 дальтон (P. Seeburg и J. Adelman, 1984). Ген, ответственный за синтез гонадолиберина, локализуется на 8-й хромосоме и содержит 4 экзона; 2-й экзон кодирует прогонадолиберин, часть 2-го экзона, 3-й экзон и часть 4-го экзона кодируют так называемый гонадолиберинсочетающийся пептид, состоящий из 56 аминокислот, который, по данным K. Nikolics и соавт. (1985), угнетает секрецию пролактина и стимулирует высвобождение ФСГ и ЛГ. Некоторые авторы не исключают наличия двух гипофизотропных гормонов, регулирующих синтез и высвобождение ФСГ и ЛГ. J. Marshall и R. Kelch (1986) показали, что различное влияние гонадолиберина на секрецию гонадотропинов связано с пульсирующей секрецией гонадолиберина. Быстрочастотная секреция гонадолиберина снижает секрецию обоих гонадотропинов; медленночастотная пульсация секреции гонадолиберина повышает уровень ФСГ относительно ЛГ, а инфузия гонадолиберина с постоянной скоростью ингибирует секрецию как ФСГ, так и ЛГ.

В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения, что гипоталамическая регуляция ФСГ и ЛГ осуществляется одним гормоном – гонадолиберином, который в высокой концентрации выявляется в области срединного возвышения и organum vasculosum. Нейроны, содержащие гонадолиберин, выявляются в обширной области гипоталамуса от перекреста зрительных нервов до супраоптического ядра, но наибольшее их количество локализуется в медиобазальном гипоталамусе. Их аксоны проецируются в область срединного возвышения, где, как уже сказано, концентрация гонадотропина очень высока. В области вентромедиального и дугообразного ядер концентрация гонадолиберина ниже. У человека наибольшее количество нейронов, содержащих гонадолиберин, локализуется в области медиобазального гипоталамуса между третьим желудочком и срединным возвышением (J. L. King и соавт., 1985). В эмбриональном периоде нейроны, продуцирующие гонадолиберин, находятся вместе с нейронами обонятельного нерва, которые локализуются в области, из которой в последующем образуется верхняя челюсть. Они затем мигрируют через носовую перегородку, достигая переднего мозга, где и локализуются в последующем вместе с нервными нейронами. Нарушение в эмбриональном периоде этой миграции нейронов приводит к развитию синдрома Каллмана, для которого характерен гипогонадизм в сочетании с аносмией (см. ”Заболевания половых желез”). Нейроны, содержащие гонадолиберин, локализуются и в других областях ЦНС, ответственных за эмоциональное и половое поведение. В регуляции секреции гонадолиберина участвуют половые гормоны и моноамины. Так, опиоидные пептиды и g-аминомасляная кислота угнетают, а серотонин, адреналин, норадреналин, нейропептид Y, ангиотензин II и ацетилхолин стимулируют высвобождение гонадолиберина. Секретируемый нейронами гонадолиберин транспортируется аксонами этих клеток к синапсам срединного возвышения со скоростью 1-3 мм/ч. Гипоталамус содержит около 20-85 нг гонадолиберина и последний высвобождается пульсирующим способом. Полагают, что в регуляции пульсирующей секреции гонадолиберина участвуют центральные восходящие a-1-адренергические волокна. В регуляцию пульсирующей активности вовлечены также b-эндорфин, метэнкефалин и динорфин, а также вещество P, нейропептид Y и ВИП. С каждым пульсом из гипоталамуса высвобождается в среднем 65-90 пг гонадолиберина. Из гипоталамуса гонадолиберин портальной системой гипофиза транспортируется в гипофиз, где связывается плазматическими мембранами клеток передней доли. Рецептор гонадолиберина состоит из 327 аминокислот и относится к рецепторам, имеющим 7 трансмембранных фрагментов. Гонадолиберин после взаимодействия с соответствующим рецептором подвергается интернализации, транслокации к лизосомам, где он подвергается под влиянием лизосомальных ферментов деградации. Трансдукция гормонального сигнала после его взаимодействия с рецепторами осуществляется вторичными мессенджерами (инозитолтрифосфат и диацилглицерин), производными полифосфоинозитидной системы, которые стимулируют фосфорилирование белков и мобилизацию кальция, вызывая повышение содержания внутриклеточного кальция, что приводит к высвобождению ЛГ. В гипофизарных клетках S. Izumi и соавт. (1990) идентифицировали 2 типа вольтажзависимых кальциевых каналов (Т-тип – подвергающиеся быстрой активации и инактивации, и Л-тип – медленные дигидропиридинчувствительные каналы, подвергающиеся воздействию вторичных мессенджеров).

Активирование протеинкиназы С происходит с участием диацилглицерина и цитозольного свободного кальция. Выше отмечалось, что гонадолиберин секретируется пульсирующим образом (всплески активности продолжаются в течение 8-16 мин и повторяются в интервалах через 37-56 мин) и между количеством высвобожденного гонадолиберина и количеством рецепторов к нему имеются обратные взаимоотношения. Изменение количества рецепторов к гонадолиберину является важным фактором регуляции секреции гонадотропинов. Так, эстрогены и андрогены уменьшают количество рецепторов к гонадолиберину. Рецепторы к гонадолиберину помимо клеток передней доли гипофиза выявлены также в яичниках, где, видимо, гонадолиберин оказывает паракринное влияние.

При введении гонадолиберина отмечается его быстрое накопление в печени, почках и гипофизе. Период полураспада гонадолиберина в плазме составляет 5-7 минут. В процессах деградации гонадолиберина участвуют 3 ферментативных системы (пептидазы, эндопептидазы).

Пролактостатин. Известно, что ЦНС млекопитающих участвует в регуляции секреции пролактина, которая подвержена различным влияниям (акт сосания, эмоциональный стресс и др.). В противоположность действию на другие гормоны передней доли гипофиза в отношении секреции пролактина гипоталамус оказывает тоническое тормозящее влияние. Перерезка ножки гипофиза, т.е. перерыв связи между гипоталамусом и аденогипофизом, приводит к повышению высвобождения пролактина.

В 1974-1977 гг. в лаборатории, руководимой А. Шелли, из гипоталамуса свиньи были получены высокоочищенные фракции пролактостатина, которые, однако, содержали до 15% норадреналина и 2% дофамина. Эти данные позволили предположить, что способность названных препаратов угнетать высвобождение пролактина в определенной степени обусловлена присутствием норадреналина, поскольку катехоламины, как изолированные из гипоталамической ткани, так и синтетические, тоже угнетают высвобождение пролактина.

Далее из высокоочищенных гипоталамических экстрактов была изолирована g-аминомасляная кислота, которая, как и пролактостатин, угнетала высвобождение пролактина. Таким образом, катехоламины, дофамин и g-аминомасляная кислота, которые постоянно выявляются в гипоталамических высокоочищенных фракциях пролактостатина, оказались способны оказывать такое же действие, как и сам пролактостатин. Многичисленные исследования, проведенные в последние годы, позволили усомниться в существовании пролактостатина. Ряд исследователей считают, что гипоталамический фактор, угнетающий секрецию пролактина, есть не что иное, как дофамин. В то же время не исключена полностью возможность, что дофамин все-таки стимулирует секрецию и высвобождение реально существующего пролактостатина.

Введение дофамина в полость 3-го желудочка вызывает повышение уровня пролактостатической активности плазмы крови, взятой из портальной системы гипофиза, при одновременном уменьшении концентрации пролактина в периферическом русле. Вещества, стимулирующие специфические дофаминовые рецепторы, т.е. агонисты дофамина (апоморфин, l-дофа, алкалоиды спорыньи- 2-a-бромэргокриптин или бромокриптин), также угнетают высвобождение пролактина. Дофамин синтезируется тубероинфундибулярными нейронами, расположенными в области дугообразного и перивентрикулярного ядер медиобазальной области гипоталамуса. Аксоны этих нейронов заканчиваются на сосудах портальной системы гипофиза в области срединного возвышения. Секретируемый нейронами дофамин поступает с кровотоком к клеткам передней доли гипофиза и активирует механизм, ингибирующий высвобождение пролактина. Концентрация дофамина в портальной системе гипофиза достаточна для угнетения высвобождения пролактина. После назначения l-дофа, которая в мозге и в периферических тканях конвертируется в дофамин, приводит к быстрому снижению уровня пролактина в крови как у здоровых лиц, так и у больных с различными формами гиперпролактинемии. Дофамин оказывает свое ингибирующее действие на лактотрофы посредством специфических рецепторов. Он угнетает не только высвобождение, но и биосинтез пролактина. Это ингибирующее действие опосредуется через снижение образования цАМФ, синтеза фосфоинозитола, арахидоновой кислоты и обмена фосфолипидов. Помимо цАМФ, вторичные мессенджеры полифосфоинозидной системы участвуют в механизме действия дофамина. Дофамин угнетает также деление клеток и синтез ДНК, что сопровождается исчезновением секреторных гранул в пролактотрофах и стимулированием процессов кринофагии.

Таким образом, в настоящее время считают, что роль пролактостатина в организме выполняет дофамин. Это подтверждает и клиническая практика, показавшая успешное применение для лечения гиперпролактинемии агонистов дофамина (парлодел, лизурид и др.).

Пролактолиберин (тиролиберин). Из экстрактов гипоталамуса различных животных (крысы, птицы и др.) изолированы фракции, обладающие способностью высвобождать пролактин. Исследования, проведенные после получения тиролиберина, показали, что он также обладает способностью стимулировать высвобождение пролактина. В этой связи высказывались предположения, что тиролиберин и пролактолиберин являются одним и тем же веществом. Однако в результате изучения суточной секреции пролактина и ТТГ было установлено, что ритм секреции этих двух гормонов различен и пики повышения их уровня в крови не совпадают. Кроме того, акт сосания, который стимулирует высвобождение пролактина до очень высоких цифр, не сопровождается одновременным повышением уровня ТТГ в сыворотке крови. С другой стороны, при первичном гипотирозе, при котором уровень тиролиберина и ТТГ повышен, часто наблюдается или увеличение содержания пролактина в сыворотке крови, или его повышенный ответ на стимуляцию при нормальной исходной концентрации. Можно считать, что в этих случаях снижение уровня тироидных гормонов в крови приводит к увеличению чувствительности пролактотрофов к тиролиберину. Наряду с этим существует предположение, что гипотироз сопровождается недостаточной секрецией пролактостатина, чем и объясняется развитие гиперпролактинемии.

Серотонинергический механизм играет большую роль в процессах высвобождения пролактина. Введение серотонина или мелатонина в 3-й желудочек мозга приводит к гиперпролактинемии, в то время как угнетение синтеза серотонина парахлорфенилаланином блокирует высвобождение пролактина в ответ на физиологическую стимуляцию.

Секрецию пролактостатина связывают с латеральными туберальными ядрами, а пролактолиберина – с передней гипоталамической областью и областью срединного таламуса.

Исследованиями, проведенными в последние годы (N. Ben-Jonathan, 1990; B. Arey и M. Freeman, 1990) показано, что в гипоталамусе имеется еще ряд веществ, обладающих активностью пролактолиберина: ВИП, окситоцин, вазопрессин, пептид-гистидин-изолейцин-27 или PHI-27. Показано, что ВИП стимулирует непосредственно секрецию пролактина гипофизом при его добавлении в инкубационную среду или in vivo. Концентрация ВИП в портальной системе гипофиза достаточна для стимуляции высвобождения пролактина. Серотонин оказывает влияние на секрецию пролактина через стимуляцию высвобождения ВИП. Помимо ВИП, кандидатом пролактолиберина является пептид-гистидин-изолейцин, который имеет структурную гомологию с ВИП и колокализуется с кортиколиберином в нейронах паравентрикулярного ядра.

Действие гипоталамических и гипофизотропных гормонов, кроме изменения активности аденилатциклазы, объясняется изменением электрического потенциала клеточной мембраны. Деполяризация ее проводит к высвобождению гормона, тогда как гиперполяризация – к угнетению этого процесса. Следует отметить, что пролактотрофы отличаются от других клеток передней доли гипофиза тем, что деполяризация клеточной мембраны, а следовательно, высвобождение пролактина происходит спонтанно, в то время как состояние гиперполяризации, а значит, и угнетение высвобождения гормона поддерживается пролактостатином.

Считается, что рилизинг-гормоны, взаимодействуя с рецепторами, расположенными на клеточной мембране, повышают проницаемость клеточной мембраны для кальция и увеличивают количество внутриклеточного кальция, приводят к высвобождению гормона из гранул. Пролактостатин свое угнетающее действие на высвобождение пролактина также осуществляет путем изменения проницаемости мембраны для кальция. Кроме того, высвобождение пролактина опосредуется активацией цАМФ, мессенджерами полифосфоинозидной системы и угнетается повышением внутриклеточного уровня ПГЕ1.

Известно, что пролактин не имеет органа-мишени и пока не доказана регуляция его секреции по принципу “длинной” цепи обратной связи. Однако получены многочисленные данные, что “короткая” отрицательная обратная связь в регуляции секреции пролактина функционирует и регулирующим фактором является уровень секретируемого пролактина. Регуляция осуществляется через активацию дофаминергических нервных окончаний срединного возвышения, повышение концентрации дофамина и пролактостатина.

Меланостатин и меланолиберин. На протяжении многих лет проводятся исследования по выяснению механизмов гипоталамической регуляции секреции меланоцитостимулирующего гормона. В лаборатории, руководимой A. Schally (1966-1974), путем ферментативного разрушения окситоцина было получено несколько пептидов, из которых пептид Pro-Leu-Gly-NH2 обладал наибольшей меланостатической активностью (меланостатин-1). Из гипоталамуса крупного рогатого скота был выделен другой пептид – Pro-His-Arg-Phe-Gly-NH2, который также угнетал высвобождение МСГ из гипофиза (меланостатин-2). Помимо меланостатина, из гипоталамуса животных был получен гормон, усиливающий высвобождение МСГ-меланолиберин (пентапептид со следующей последовательностью аминокислотных остатков: Cys-Tyr-Ile-Gly-Asn-OH). Незначительные количества этого гормона снижали содержание МСГ в гипофизе и повышали его уровень в крови экспериментальных животных (крыс). В последующем было показано, что меланолибериновая активность средней доли гипофиза крыс связана с a- и b-МСГ, которые кодируются геном, ответственным за синтез проопиомеланокортина. Секреция производных проопиомеланокортина (ПОМК) из средней доли гипофиза угнетается дофаминергическими нервными волокнами дугообразного ядра гипоталамуса. Что касается меланостатина, то его самостоятельное существование подвергается сомнению. Учитывая, что он был выделен из молекулы окситоцина, считают, что именно этому пептиду должны принадлежать биологические эффекты, полученные в предыдущих исследованиях. Окситоцин широко представлен в различных областях ЦНС, где он выполняет роль нейромодулятора и нейротрансмиттера. Считают, что МСГ является наиболее важным гормоном для функции внегипоталамических отделов ЦНС по сравнению с гормонами передней доли гипофиза. У человека в связи с отсутствием средней доли гипофиза самостоятельно не секретируется ни a-, ни b-МСГ, поэтому нет никаких предпосылок и для наличия меланостатина и меланолиберина в гипоталамусе. Однако клиническое испытание меланостатина-1 показало его значительное нейрофизиологическое влияние на поведение, что позволило применить этот пептид для лечения паркинсонизма и психической депрессии.

Другие гипофизотропные гормоны. Исследованиями последних лет показано, что в регуляции секреции гормонов гипофиза принимает участие большая группа гормонов, относящихся по своей химической структуре к различным соединениям. К ним относятся: вещество P, гастринвысвобождающий пептид, ВИП, пептид YY, секретин, пептид-гистидин-метионин-27, ПП, нейропептид Y, нейротензин, мотилин, катакальцин, галанин, кальцитонин, ангиотензин-1 и 2, a-предсердный натрийуретический пептид, натрийуретический пептид-32 мозга, октапептид холецистокинина и др. Новые данные получены о d-сонвызывающем пептиде, который был изолирован в 1977 г. из спинномозговой жидкости кролика при электростимляции таламуса. Этот гормон с последовательностью аминокислот Trp-Ala-Gly-Gly-Asp-Ala-Ser-Gly-Glu вовлечен помимо сна в такие функции организма, как толерантность к стрессу, психомоторная деятельность, прекращение приема алкоголя и наркотиков, регуляция температуры тела. Как показали исследования T. Friedman и соавт. (1994), он угнетает базальную и стимулированную кортиколиберином секрецию АКТГ. Дельта-сонвызывающий пептид участвует в регуляции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и его суточный ритм был подобен АКТГ и кортизолу. Кроме того, суточный ритм гормона тесно связан с температурой тела, что позволило предположить, что d-сонвызывающий пептид участвует в регуляции сна, температуры тела и влияет на функциональную активность аденогипофиза, в частности, модуляции и секреции АКТГ.