Физиология надпочечников для анестезиологов - медицинская статья, новость, лекция

Использованные сокращения

Надпочечники и их физиология

Надпочечники представляют собой сложные органы, выполняющие ряд функций, при этом их активность абсолютно необходима для поддержания жизни. Недостаточность надпочечников сопровождается выраженными нарушениями электролитного баланса и обмена углеводов, что ведет к коллапсу кровообращения, гипогликемической коме и в конечном итоге заканчивается смертью больного.

Надпочечники расположены на верхней поверхности почек и состоят из двух отделов, различающихся по секреторной активности (рисунок 9). Внутренняя часть железы представлена ее мозговым веществом и в основном отвечает за секрецию катехоламинов, таких как адреналин (эпинефрин), норадреналин (норэпинефрин) и допамин. Секреция находится под контролем постганглионарных симпатических волокон. Внешний корковый слой секретирует стероидные соединения: глюкокортикоиды, минералкортикоиды и половые гормоны.

Кора и мозговое вещество надпочечников имеют разное эмбриологическое происхождение. Мозговой отдел железы является производным хромаффинных эктодермальных клеток неврального гребня, который на раннем этапе развития отщепляется от клеток симпатических ганглиев. Клетки коры происходят от целомического мезотелия.

Надпочечники обильно васкуляризированы и получают кровоснабжение от ветвей почечных и диафрагмальных артерий. Мозговое вещество получает кровь, обогащенную кортикостероидами вследствие прохождения ее через корковый отдел. Стероиды регулируют синтез ферментов, отвечающих за превращение норадреналина в адреналин. Венозная кровь оттекает в основном по крупным надпочечниковым венам, впадающим в почечную либо нижнюю полую вены.

Мозговое вещество надпочечников

Мозговое вещество надпочечника, являясь по сути видоизмененным симпатическим ганглием, представлено обильно иннервированными гранулами, состоящими из клеток. Данный отдел составляет около 30% массы всей железы. Около 90% клеток продуцируют адреналин; большая часть из оставшихся 10% отвечают за синтез норадреналина. До настоящего времени окончательно не выяснено, какие именно клетки секретируют допамин. Небольшие скопления хромаффинных клеток также располагаются вне мозгового вещества и обычно прилежат к цепочке симпатических ганглиев.

Синтез

Последовательность синтетических процессов, приводящих к образованию адреналина, норадреналина и допамина показана на рисунке 10. Гормоны накапливаются в связанных с клеточными мембранами гранулах, а их высвобождение запускается при выделении ацетилхолина из проходящих в составе спланхнических волокон симпатических нервных окончаний. Время полураспада катехоламинов крайне мало и составляет около 2 минут. Выведение соединений из крови связано с их захватом как нейрональными, так и прочими тканями. Далее происходит их ресинтез или распад при участии моноаминоксидазы или катехол-О-метилтрансферазы. Около 50% секретированного количества катехоламинов выделяется с мочой в виде свободных или конъюгированных метанефринов или норметане-фринов, еще 35% в виде винилминдальной кислоты (BMK/VMA).

Эффекты

Адреналин и норадреналин оказывают большое число сложных эффектов, которые определяются их воздействием на а (a1 и а2) и b (b1 и b2) адренергические рецепторы. Допамин, кроме того, воздействует на специфические допаминергические рецепторы. Эффекты стимуляции отдельных рецепторов выходят за рамки данной статьи. Они имитируют действие норадренергического звена нервной системы, стимулируют ЦНС и оказывают метаболические эффекты, включающие гликогенолиз в печени и мышцах, мобилизацию свободных жирных кислот, повышение уровня лактата в плазме и повышение скорости общего обмена. Норадреналин приводит к глобальной вазоконстрикции и вызывает значительное повышение периферического сосудистого сопротивления. Адреналин вызывает вазоконстрикцию сосудов кожи и внутренних органов и дилатацию сосудов скелетной мускулатуры, в результате чего общее периферическое сопротивление может уменьшаться. Несмотря на то, что оба гормона способны повышать ЧСС, назначение норадреналина приводит к рефлекторной брадикардии, связанной со значительным повышением периферического сосудистого сопротивления и среднего АД. Данные препараты повышают «боевую готовность», хотя у людей выброс адреналина часто сопровождается чувством тревоги и страха.

Регуляция секреции адреналина мозговым веществом надпочечников

Секреция адреналина в состоянии покоя незначительна и еще более снижается во время сна. Секреция запускается при симпатической стимуляции, находящейся под контролем гипоталамуса, и возникает в ответ на боль, возбуждение, гиповолемию и гипогликемию. В случае экстремальной ситуации, массивный выброс адреналина подготавливает человека к реализации реакций нападения или самосохранения.

Нарушения функции мозгового вещества

Феохромоцитома происходит из хромаффинных клеток мозгового вещества надпочечников и прочих параганглионарных отделов симпатической нервной системы. Клинические проявления этого обычно злокачественного образования зависят от активности опухолевых клеток и уровня синтеза адреналина и норадреналина. Классические признаки и симптомы могут включать гипертензию, гипергликемию, головные боли, сердцебиение, потливость, бледность кожных покровов и тошноту. Обычно для излечения требуется хирургическое удаление опухоли.

Кора надпочечников

Данный отдел железы отвечает за секрецию глюкокортикоидов, минералкортикоидов и андрогенов (половых гормонов). Глюкокортикоиды оказывают влияние на метаболизм углеводов, жиров и белков и играют важную роль в реализации ответа на голодание и стресс. Минералкортикоиды регулируют обмен натрия, следовательно, оказывают влияние на общий баланс жидкости организма. В сравнении с такими гормонами гипофиза, как ФСГ и ЛГ, влияние андрогенов на репродуктивную функцию носит второстепенный характер.

Гистологически кора надпочечников делится на три отчетливых слоя. Первый снаружи слой состоит из клеток клубочковой зоны. Средний слой является самым большим и содержит клетки пучковой зоны, внутренний слой представлен клетками сетчатой зоны. Клетки всех трех слоев способны секретировать кортикостерон, вто время как биосинтез альдостерона возможен исключительно в клубочковой зоне. Отвечающие за синтез кортизола (гидрокортизона) и андрогенов ферментные системы в основном представлены в клетках двух внутренних слоев.

Синтез

В основе химического строения образующихся в коре надпочечников гормонов лежит циклопентанпергидрофенантреновое кольцо, которое в случае минералкортикоидов и глюкокортикоидов содержит 21 атом углерода, а андрогенов - 19. Предшественником всех стероидных гормонов является холестерин. АКТГ вызывает высвобождение холестерина из липидных включений в клеточной цитоплазме. Дальнейшее превращение холестерина происходит в митохондриях, где образуется прегненолон. Данный этап биосинтеза стероидных гормонов является ключевым и также находится под контролем АКТГ. Прегненолон транспортируется в гладкий эндоплазматический ретикулум, где и претерпевает дальнейшие изменения, приводящие к образованию трех различных типов стероидов. Как полагают эффект АКТГ реализуется при посредстве цАМФ. В то время как описано значительное число стероидных соединений, основной объем синтеза приходится на альдостерон, глюкокортикоиды кортизол и кортикостерон, а также андрогены дегидроэпиандростерон и андростенедион. Клетки надпочечников также могут продуцировать небольшие количества эстрогенов.

Кортикостероиды переносятся кровью в основном в связанном виде с такими белками плазмы, как кортико-стероид-связывающий глобулин (транскортин) и альбумин. Инактивация гормонов происходит главным образом в печени, где они подвергаются конъюгации с глюкуроновой кислотой и сульфатами и далее экскретируются с мочой.

Действие глюкокортикоидов

Глюкокортикоиды играют жизненно важную роль в обмене углеводов, жира и протеинов. Во время голодания они стимулируют глюконеогенез в печени и скелетных мышцах, что позволяет обеспечить головной мозг его основным энергетическим субстратом - глюкозой. По своему эффекту эти гормоны являются антагонистами инсулина и повышают уровень глюкозы крови. Глюкокортикоиды потенцируют сосудосуживающий эффект катехоламинов и снижают проницаемость сосудистого эндотелия, что крайне необходимо для поддержания нормальной барьерной функции эндотелия. Секреция кортизола повышается во время стресса: отсутствие данной реакции у больных с надпочечниковой недостаточностью может приводить к развитию гипотензии и смертельному исходу. Глюкокортикоиды обладают некоторой минералокортикоидной активностью, противовоспалительными свойствами, атакже способны подавлять иммунный ответ.

Регуляция активности коры надпочечников

Секреция глюкокортикоидов находится под контролем АКТГ, вырабатываемого передней долей гипофиза (рисунок 5). Выработка последнего зависит от поступления кортиколиберина в гипоталамо-гипофизарную воротную венозную систему. Высвобождение кортизола приводит в действие механизм обратной отрицательной связи, подавляющий секрецию регуляторных гормонов гипофиза и гипоталамуса. Уровень кортизола в плазме имеет суточные вариации: наиболее высокая концентрация гормона наблюдается в утренние часы непосредственно после пробуждения.

Действие минералкортикоидов

Альдостерон и прочие минералкортикоиды (кортикокостерон, деоксикортикокостерон), воздействуя преимущественно на дистальные отделы собирательных канальцев почек, повышают реабсорбцию натрия, что приводит к его задержке во внеклеточной жидкости тела. Процесс задержки натрия требует его обмена на ноны калия и водорода, что приводит к выведению калия с кислой мочой. В случае надпочечниковой недостаточности происходят потери натрия с мочой и повышение концентрации калия в плазме. Уменьшение объема циркулирующей плазмы, которое может сопровождать подобные нарушения, приводит к гипотензии и недостаточности кровообращения. Ренин-ангиотензиновая система также играет важную роль в поддержании ОЦК и вводно-электролитного баланса.

Регуляция секреции альдостерона

К главным регуляторным механизмам, контролирующим секрецию альдостерона, относятся ренин-ангиотензиновая система, вырабатываемый гипофизом АКТГ, а также концентрация калия (повышения) и натрия (снижение). Уровень Na+ оказывает прямой стимулирующий эффект на корковый отдел надпочечников.

Альдостерон является лишь одним из ряда факторов, регулирующих секрецию натрия. К прочим механизмам, контролирующим выведение этого иона, относятся скорость клубочковой фильтрации, предсердный натрийуретический пептид, а также независящие от секреции альдостерона процессы регуляции канальцевой реабсорбции. Принято считать, что действие альдостерона первично направлено именно на поддержание внутрисосудистого объема, хотя и за этот процесс отвечает большое число регуляторных систем.

Нарушения функции коры надпочечников

В результате избыточной секреции кортикостероидов развивается синдром Кушинга, который является классическим следствием длительной терапии препаратами этих гормонов. Если не брать в расчет ятрогенные причины, это крайне редкое расстройство, причинами которого может являться первичная опухоль надпочечников, а также аденома или гиперплазия гипофиза. Кроме этого, синдром Кушинга может носить вторичный характер и развиваться вследствие опухолевых процессов вне зависимости от их локализации, например, на фоне овсяноклеточного рака легкого. В данном случае причиной нарушений является неконтролируемая секреция АКТГ (или «эктопический АКТГ-синдром»). Синдром Кона также встречается крайне редко и связан с доброкачественной аденомой или гиперплазией клеток клубочковой зоны, что приводит к выработке избытка альдостерона.

Острая надпочечниковая недостаточность может развиться вследствие травмы, тяжелой гипотензии и сепсиса. К прочим возможным причинам относятся хирургическое удаление надпочечников, в случаях, когда адекватная заместительная терапия не проводится. Хроническая надпочечниковая недостаточность (болезнь Аддисона) возникает в случае разрушения железы, которое может быть связано с аутоиммунной патологией, вторичным опухолевым прорастанием, туберкулезом или амилоидозом.

Избыточное образование андрогенов сопровождается маскулинизацией (адреногенитальный синдром). Вроли причины подобных расстройств может выступать андроген-секретирующие опухоли коры надпочечников, а также врожденный дефект фермента, отвечающего за синтез кортизола. В последнем случае, снижение плазменной концентрации этого глюкокортикоида сопровождается избыточной продукцией АКТГ, что в свою очередь приводит к избыточной секреции андрогенных стероидов. Подобные нарушения сопровождаются развитием вирилизации у женщин и преждевременным половым созреванием мужчин. Выраженная феминизация у мужчин может в некоторых случаях быть связана с эстрогенпродуцирующей опухолью коры надпочечников.

Наиболее распространенные расстройства функции коры надпочечников суммированы в таблице 3.