Роль гормонов в регуляции осмотического давления и концентрации ионов натрия и калия. Альдостерон и водно-солевой гомеостаз

Альдостерон и водно-солевой гомеостаз

Если АДГ влияет на осмотическое давление крови, избирательно контролируя количество воды в организме, то гормон клубочковой зоны коры надпочечников альдостерон (Альд) регулирует осмотические процессы, избирательно влияя на обмен ионов Na+. Помимо этого, Альд регулирует в организме обмен ионов К+, а также Н+ и соответственно контролирует поддержание нормальной ионной асимметрии между клетками и внеклеточным пространством и кислотно-щелочное равновесие в крови.

Секреция данного кортикостероида корой надпочечников жизненно важна для организма позвоночных. Свои эффекты на ионной баланс Альд реализует через посредство тех же специализированных железисто-эпителиальных структур, что и АДГ, т.е. почек, кишечника, слюнных и потовых желез, мочевого пузыря, кожи и жабр, в которых он специфически усиливает реабсорбцию и абсорбцию ионов Na+ и выделение ионов К+ и Н+ (Дэвис и др., 1961, 1962- Эдельман и др., 1968). В результате гормон дозозависимо повышает концентрацию ионов Na+ и снижает концентрацию ионов К+ в крови, изменяя в противоположных направлениях трансэпителиальный транспорт ионов.

Следует отметить, что Альд стимулирует выведение Na+ из клеток и захват ими К+ не только в специализированных железистых органах, но и в большинстве других органов — скелетных мышцах, миокарде, печени и т.д. (Глинн, 1959- Скоу, 1965). Таким образом, гипернатриемический и гипокалиемический эффекты гормона обусловлены создаваемой им общей тенденцией и выведению Na+ из клеток и включению К+ в клетки разного типа. Однако решающую роль в обеспечении нормального осмотического давления и ионного баланса целого организма играют железисто-эпителиальные структуры — главные ткани-мишени для Альд.

Трансэпителиальный перенос одновалентных ионов осуществляется в основном энергозависимо с помощью мембранного фермента N+а, К+-АТФазы, называемого также натриевым насосом (Скоу, 1957, 1964). Этот фермент расположен, как правило, в мембране базальной поверхности железистой клетки. Его функцией является активное «откачивание» Na+ из клетки в тканевую жидкость при участии АТФ в качестве донора энергии. При этом выброс Na+ из клетки сопряжен с пассивным поступлением К+ и Н+ в клетку из крови в обмен на Na+. Интересно, что Na+ и К+ (в низких
концентрациях), а также Mg2+ активируют фермент. Отличительная черта данной транспортной АТФазы от других АТФаз (кальциевой, магниевой) — избирательная ингибируемость такими сердечными гликозидами, как оубаин (строфантин G), строфантин К и олиторизид. Na+, К+-АТФаза — крупномолекулярный гликопротеин с М.м. ~ 150 кД, состоящий из 4 субъединиц двух типов: а и в.

а-Субъединицы могут стехиометрически связывать 3Na+, 2К+ и 1 молекулу АТФ. Выявляется четко выраженная асимметрия в структуре фермента: Na+-связывающие центры обращены внутрь клетки, К+-связывающие локализованы ближе к наружной ее поверхности. Обнаружено, что активный трансмембранный транспорт Na+ может быть сопряжен не только с захватом К+ и Н+, но и ряда других веществ.

Считается, что реабсорбция ионов Na+ из просветов различных сегментов нефрона, кишечника или мочевого пузыря или абсорбция ионов кожей осуществляется следующим образом. Ионы Na+ относительно свободно диффундируют в эпителиальные клетки через мембрану мукозной поверхности, а из эпителиальных клеток активно откачиваются с серозной поверхности натриевым насосом против градиента концентрации (рис. 93).


Одновременно с этим реабсорбируются глюкоза и некоторые аминокислоты. В обмен на ионы Na из тканевой жидкости серозной поверхности в клетки поступают ионы К+ и Н+, способные проходить через цитоплазму к мукозной поверхности и секретироваться в просвет железистого органа или в среду. В нефроне секреторные процессы, протекающие чаще всего сочетанно с реабсорбционными, приурочены прежде всего к участкам восходящего колена петли Генле и дистальных канальцев (Наточин, 1972). Именно эти участки нефрона и содержат в наибольшей концентрации биоспецифические рецепторы альдостерона (Эдельман и др., 1968-1976- Люденс, Фанестил, 1976). В тонком кишечнике, мочевом пузыре и коже альдостероновые рецепторы распределены, по-видимому, равномерно.

После адреналэктомии экскреция Na+ увеличивается в 3-6 раз, а экскреция К+ и Н+ снижается примерно в 2 раза. Усиленная экскреция Na+ сопровождается избыточным выделением воды. В крови адреналэктомированных  животных концентрация К+ повышается, а концентрация Na+ и отношение Na+: К+ снижаются, объем циркулирующей крови и кровяное давление падают. Аналогичная картина наблюдается при первичной надпочечниковой недостаточности у человека (аддисонова болезнь). При этом заболевании также возрастает экскреция Na+ и уменьшается выделение К+, концентрация Na+ в крови становится ниже 300-315 мг% (130-142 ммоль/л), концентрация К+ — выше 20-22 мг% (5-6 ммоль/л), а отношение Na+ : К+ — ниже 30, снижается и кровяное давление.



Нарушения, возникающие при недостаточности коры надпочечеников, могут быть компенсированы введением минералокортикоидов. введение же минералокортикоидов в дозе 0,2-8 мкг/кг массы интактным животным вызывает гипонатриурию, гиперкалиурию, ацидофикацию мочи, гипернатриемию, гипокалиемию, увеличение отношения Na+ : К+ в крови, повышение кровяного давления, увеличение щелочности крови (алкалоз) и т.д.

Аналогичные изменения у человека возникают при первичном альдостеронизме (синдром Конна), развивающемся при опухолях клубочковой зоны коры надпочечников. Глубокие сдвиги, обнаруживаемые в солевом и водном балансе млекопитающих при адреналовой недостаточности или введении минералокортикоидов, связаны, вероятно, с изменением активности транспортной Na+, К+-АТФазной системы различных клеток и прежде всего клеток нефрона.

Изменения концентрации минералокортикоидов сказываются на активности АТФазной системы в различных участках нефрона, но в наибольшей степени они затрагивают работу в восходящем колене петли Генле, дистальных канальцах и собирательных трубочках. Действие Альд или его аналогов на АТФазу почек и других железистых образований является в основном непрямым и не реализуется в опытах in vitro с мембранными препаратами. Показано, что стимулирующее действие на ферментативную активность минералокортикоиды могут проявлять лишь в условиях нормально протекающего синтеза РНК и белка. Возможно, что этот эффект гормонов связан не с повышением скорости синтеза субъединиц АТФазы, а с интенсификацией синтеза ферментов дыхательной цепи, в свою очередь обусловливающей стимуляцию синтеза АТФ благодаря усилению дыхания.



Некоторые авторы считают, что Альд влияет на транспорт Na+ не только посредством АТФазы, но и стимулируя облегченный транспорт через мукозную поверхность железисто-эпителиальных клеток (Люденс, Фанестил, 1976).

Следует напомнить, что глюкокортикоиды и особенно кортикостерон также способны влиять на интенсивность энергозависимого транспорта ионов. Правда, их минералокортикоидная активность примерно в 800-900 раз ниже минералокортикоидной активности Альд. Вместе с тем концентрация глюкокортикоидов примерно на два порядка выше, чем Альд. В результате вклад F и В в регуляцию минерального обмена может быть вполне реальным (Бакстер, 1980).

У некоторых видов рыб, надпочечники которых не секретируют Альд, роль главного минералокортикоида выполняет, по-видимому, 1а-оксикоргикостерон (Бентли, 1976). В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и прогестины, оказывая Ка+-уретическое действие благодаря конкурентному ингибированию связывания кортикостероидов их рецепторами. Na+- -уретическим действием обладают и МСГ.

Как уже отмечалось (см. гл. 3-5), регуляция секреции Альд корой надпочечников осуществляется ренин-ангиотензиновой системой, концентрацией ионов Na+ и К+, а также АКТГ, серотонином, дофамином и, возможно, специальными регуляторами гипофиза пока не известной природы. Также отмечалось, что дефицит ионов Na+ и избыток ионов К+ может быть не только прямым стимулятором биосинтеза Альд в надпочечниках, но действовать на адреналовую кору опосредованно, через усиление секреции ренина юкстагломерулярным аппаратом почек.

Помимо ионов секрецию ренина юкстагломерулярными железами стимулируют: уменьшение растяжения афферентных артерий почечных клубочков, в области которых эти железы расположены- эфферентные импульсы, приходящие из нервных центров, в свою очередь, возбуждаются афферентной импульсацией, поступающей с баро-, осмо- и хеморецепторов сосудистого русла и предсердий (Дэвис, 1961, 1975- Колпаков, 1974). Локальная ишемия почки, а также кровопотери, венозный застой и другие факторы, приводящие к снижению артериального давления, усиливают продукцию ренина и последующий биосинтез ангиотензинов. Ангиотензины, вызывая прямой вазоконстрикторный эффект и стимулируя секрецию Альд, компенсируют тем самым возникающие нарушения гемодинамики.

Через ренинангиотензиновую систему Альд компенсирует и падение осмотического давления крови или снижение отношения Na+ : К+. В этом случае особенно у некоторых видов животных, к ренин-ангиотензиновому пути присоединяется прямое действие ионов на адреналовую кору. При длительной ишемии почек возникает почечная гипертония, обусловленная избытком в крови ангиотензинов и Альд.

Регуляторные эффекты Альд на осмотические процессы взаимосвязаны с регуляторными эффектами АДГ. Прежде всего это, по-видимому, касается значения гипернатриемического действия Альд, которое, как и действие АДГ, способствует задержке воды в организме и увеличению объема внеклеточной жидкости. В связи с. этим многие факторы, непосредственно влияющие на объем циркулирующей жидкости и кровяное давление, однонаправленно действуют на скорость секреции Альд и АДГ. Однако АДГ и кортикостероиды изменяют величину осмотического давления в противоположных направлениях.

Поэтому факторы, непосредственно изменяющие осмотическое давление крови, действуют на секрецию этих гормонов разнонаправленно. Так, повышение осмотического давления усиливает секрецию АДГ, но снижает секрецию Альд и, наоборот, снижение осмотического давления тормозит секрецию АДГ, но повышает секрецию Альд (Колпаков, Поляк, 1975).

Взаимосвязь эффектов двух гормонов в процессах специфической адаптации, вероятно, реализуется не только через посредство вышеописанных нервно-гуморальных путей, но и на уровне нефрона. Так, минералокортикоиды стимулируют реабсорбцию Na+ как в дистальных отделах нефрона, так и в проксимальных, хотя и в меньшей степени. Благодаря этому уже в области проксимальных сегментов возникает отмечавшийся осмотический градиент, обусловливающий облигатную реабсорбцию воды в верхних отделах нефрона и облегчение факультативной задержки воды в дистальных его отделах под влиянием АДГ. По-видимому, и АДГ и Альд в высоких концентрациях могут в определенных условиях несколько тормозить диурез за счет вазоактивных свойств, влияющих на ренальный кровоток. Вместе с тем ангиотензин II, а также катехоламины оказывают некоторое влияние на почечную гемодинамику и в физиологических концентрациях.

У рыб аналогичную вазоконстрикторную функцию может выполнять гормон урофиза уростенин II. Гормон же уростенин III, как и Альд, стимулирует активный захват Na+ жабрами. В то же время ЛТГ, также являющийся осморегулятором у костистых рыб, оказывает свои эффекты, избирательно уменьшая проницаемость жабр к Na+ и ограничивая его диффузионный выход в окружающую среду (Бентли, 1976).

Атриопептиды и водно-солевой гомеостаз

Антагонистами вазопрессина и альдостерона у позвоночных в регуляции и саморегуляции водно-солевого обмена и артериального давления выступают атриопептиды. АНФ, стимулируя выведение Na+ почками и общий диурез, вызывает снижение объема циркулирующей крови и за счет этого снижение артериального давления. Кроме того, этот гормон оказывает гипотензивные эффекты, снижая биосинтез ангиотензина II и чувствительность артериол к симпатическим влияниям.

Кардиодиллатин вызывает прямой вазодиллататорный эффект и гипотензию. Атриопептиды оказывают быстрое и очень сильное действие на регулируемые функции в диапазоне доз 50-125 мкг, действуя на клетки через цГМФ. В физиологических условиях вазопрессин стимулирует продукцию атриопептидов.

В.Б. Розен