science-review.ru
Надпочечники – уникальные гетерогенные органы, которые помимо активного участия в адаптации к неспецифическому стрессу, принимают участие в минеральном обмене, регуляция иммунного ответа, пластического обмена организма и т.д. Широкий спектр гормональной активности этих органов представляет собой интерес для значительного количества авторов, занимающихся изучением адаптации организма к влиянию экзогенных факторов сопровождающиеся развитием классического стресс-синдрома.[8, 10, 17, 29, 40] По характеру воздействия выделяют нервно-психический, тепловой или холодовой (температурный), световой, голодовой и другие стрессы, однако не зависимо от характера стресса, неизменным остается участие надпочечников. Одним из наиболее сильных стрессоров является общее переохлаждение [15, 30, 56] В качестве ранней реакции на холод описана активация симпато-адреналовой системы [42, 54, 57]. Ведущая роль в процессах формирования адаптации организма к действию факторов среды, одним из которых является холод, принадлежит нейроэндокринной системе [20, 31, 38, 60]. Роль надпочечников в срочной адаптивной реакции организма на острое действие холода подтверждается тем, что адреналэктомированные животные теряют способность выживать на холоде [59]. Вместе с тем изучение регуляции состояния надпочечников при воздействии холодового фактора до сих пор представляется актуальной [19, 58, 63]. Холодовой фактор весьма широко представлен во многих сферах: в ветеринарии – как «холодный» метод выращивания [16], в медицине – локальная гипотермия при отморожениях и хирургических вмешательствах, общая гипотермия в лечении ряда заболеваний в медицине [67], в судебной медицине [4] а также такие областях научных знаний – таких как космическая медицина и крионика, в эксперименте, например при моделировании синдрома хронической усталости [46]. Общая адаптационная реакция организма вызванная генерализованым воздействием гипотермии проявляется в комплексе сложных биохимических, физиологических и морфофункциональных перестроек направленных на сохранение температурной константы [12, 43, 65] и затрагивающая организм в целом [2], что представляет практический интерес при разработке технологий «холодного» метода выращивания [6] В связи с этим мы поставили пред собой цель: обобщить данные литературных источников о гормональных и морфологических перестройках надпочечников при холодовой адаптации организма.
Реакции органа, его клеток, тканей, структурно-функциональных единиц и гормонпродуцирующей активности при адаптации к воздействию экзогенных факторов характеризуются стадийностью и вместе с тем гетерохронией [23, 24, 25]. Первая фаза любого стресса, не зависимо от его характера – фаза мобилизации, характеризующаяся кратковременным воздействием фактора на организм.
В зависимости от интенсивности воздействия изучаемого фактора принято выделять эустресс и дистресс, а по длительности острый и хронический стресс
Острое воздействие холодового фактора в работах моделируются путем формирования управляемой гипотермии. Как правило, в качестве умеренной кратковременной гипотермии, которая характеризуется проявлениями эустресса, авторами рассматривается снижение температуры тела до 30 °С [32]. Такое состояние моделируется путем воздействием низкой атмосферной температуры – 10 °С на организм крысы на протяжении от 2 часов [3, 33], также в литературе представлены модели с погружением в холодную воду [41].
При воздействии умеренной гипотермии ширина коркового вещества надпочечника не изменялась, однако относительная масса надпочечника имела тенденцию к повышению. Со стороны пучковой зоны надпочечников, отмечалось увеличение объемов ядер на 16,1 %, при этом объем цитоплазмы достоверных изменений не имел. [41]. При аналогичном воздействии Мохаммед Т. С соавторами отметил достоверное снижение АКТГ в крови (на 17 %), которое несколько возрастает при увеличении экспозиции фактора до 3 часов оставаясь ниже контрольных показателей. На этом фоне растет концентрация кортизола на 43,2 % относительно контроля. Пролонгирование умеренной гипотермии приводит к снижению уровня кортизола, что рассматривается авторами, как АКТГ-независимый ответ надпочечников [32]. Предполагается, что это может быть вызвано активацией адренергической нервной системы, чревного нерва, а также роста стероидогенных факторов, например: нейропептидов и простогландинов Е2 [55] Особенного внимания заслуживает выявленное в исследовании Нарфирьевой А.М. [33] присутствие лимфоцитов, занимающих пристеночное положение, плотно контактируя с эндотелиоцитами, в различных морфофункциональных отделах левого и правого надпочечников. Причем эритроциты в сосудах располагаются в виде монетных столбиков. Такая лимфоцитарная инфильтрация может укладываться в представление об АКТГ-независимом ответе надпочечников. Учитывая тот факт, что лимфоциты могут вырабатывать АКТГ [52, 53] и IL-6 [51, 68], можно допустить, что они стимулируют синтез гормонов коры надпочечников прямо на месте, помимо действующих центральных механизмов.
Это сопровождалось повышением морфологических признаков активности сетчатой зоны коры надпочечников [33], что совпадает с кариометрическими и гистохимическими исследованиями этой зоны, проведенными Ф.Б. Алябьевым [3]. Известно, что половые гормоны участвуют в метаболизме белков и жиров, перестройка которого формирует биохимическую основу холодовой адаптации [47]. Также половые гормоны обладают вазоактивным действием [18] и, возможно, совместно с альдостероном клубочковой зоны и катехоламинами мозгового вещества обеспечивают эффективную поддержку артериального давления, так как при гипотермии с течением времени неизбежно развивается гипотония [66].
На этом фоне отмечается значительный рост гормонов мозгового вещества надпочечников – адреналина в 2,5 раза, а норадреналина в 4 раза [48]. Отмечена зависимость содержания адреналина и норадреналина в крови от скорости снижения температуры тела [21].
Гипотермия, как острый дистресс представлен в работах авторов в виде воздействия открытого воздуха при температурах окружающей среды – 18…– 20 °С [3, 33]. В аналогичных исследованиях Мохаммеда Т. и соавторов температура тела снижалась до 20 °С. В указанном исследовании отмечено резкое снижение содержания АКТГ и кортизола плазмы крови, что сопровождалось миграцией лимфоцитов из пристеночного положения в сосуде в паренхиму желез Некоторыми исследователями данный морфологический факт именуется как феномен лимфоцитарной инфильтрации надпочечников [34].
При указанной силе влияния фактора рядом авторов обнаружена повышенная минералокортикоидная активность надпочечников, что также объясняется развивающейся в динамике гипотермии гипотонией [9, 66] Минералокортикоиды при действии почечного (юкстагломерулярный аппарат) и центрального механизмов, реализующегося через вазопрессин, регуляции клубочковой зоны способствуют задержке ионов натрия и соответственно воды в организме с повышением давления
Сохраняются выраженные признаки активации пучковой зоны. Учитывая многогранное влияние глюкокортикоидов на обменные процессы в организме, активацию пучковой зоны при холодовом воздействии вполне можно объяснить с позиций их физиологического действия Во-первых, эти гормоны, запускают процессы глюконеогенеза и расщепления триглицеридов, что приводит к повышению в крови уровня глюкозы и свободных жирных кислот [62], обеспечивают организм энергетическим материалом, расщепление которого даст организму нужное тепло Другой важной функцией глюкокортикоидов является выполнение пермиссивной роли в действии катехоламинов на гладкую мускулатуру сосудов [49], что наряду с минерапокортикоидной функцией обеспечивает повышение артериального давления. В результате повышения сосудистого тонуса происходит централизация кровообращения с увеличением поступления крови, богатой кислородом и питательными веществами к жизненно важным органам ядра тела.
Подтверждением начинающегося истощения адаптивных возможностей является обнаружение в конечных экспериментальных точках воздействия низкой температурой – 18 °С в секреторных клетках сетчатой зоны обоих надпочечников липофусцина. Положительная корреляционная взаимосвязь содержания «пигмента старения» с длительностью воздействия низкой температуры указывает на развитие напряженного адаптивного ответа на выраженный по силе стрессор [3], что согласуется с литературными данными о прямой взаимосвязи выраженности липофусциноза и силы стрессорного воздействия [39].
Участие эндокриноцитов мозгового вещества в защитной реакции организма на охлаждение при температуре – 10 °С и – 18 °С морфологически подтверждается уменьшением по сравнению с контролем объема их цитоплазмы, количества и размеров вакуолей с параллельным увеличением кровенаполнения мозгового вещества обоих надпочечников [33]. Это, скорее всего, обусловлено резким снижением в клетках количества катехоламинов и выделением их в кровеносное русло. Известно, что повышение секреции катехоламинов является важным фактором поддержания температуры тела в условиях холода. Именно катехоламины обеспечивают быструю мобилизацию углеводов из депо для несократительного термогенеза [30].
Острый дистресс максимальной степени выраженности является танатогенным фактором и сопровождается гибелью организма. В надпочечниках наблюдается комплекс структурно-функциональных изменений сопровождающийся изменением характера секреции [69, 61], а также гипертрофия коркового (преимущественно пучковой и сетчатой зон) и мозгового вещества. Рост признаков функциональной активности эндокриноцитов: увеличение размеров, как цитоплазмы, так и ядра, во всех зонах коры надпочечников что сопровождается обеднением клеточных элементов РНК и гликогена, а также липоидами, особенно клеточных элементов глубоких отделов пучковой и сетчатой зон. Встречаются двуядерные клетки. Суданофобная зона между пучковым и клубочковым слоями стерта. Границы пучковой и сетчатой зоны размываются [44]. Отмечаются выраженные изменения микроциркуляторного русла спазм артерий и делятация структуры венозного русла [64] также выявлены изменения по типу гемодинамических и гемореологических нарушений: увеличение просветов капилляров коркового и мозгового вещества, перекапиллярные пространства хорошо выражены, в большинстве случаев выявляются острые нарушения гемоциркуляции по типу гиперемии или по типу перивазальных геморрагий. Выход эритроцитов за пределы сосудистой стенки происходит без нарушения целостности последней, по видимому в следствии повышенной проницаемости. Признаков резорбции перивазальных эритроцитов не выявлено. В просветах сосудов престазы, стазы, микроагрегаты эритроцитов. В отдельных капиллярах отмечается изменение реологических и коагуляционных свойств крови в виде сепарации форменных элементов и плазмы [11] что согласуется с уменьшением содержания в надпочечниках ионов натрия и кальция в случаях смерти от переохлаждения и может являться причиной изменений в паренхиме органа [7, 14, 27].
Второй фазой стресса является стадия стабилизации, которые формируются под воздействием серии периодических воздействий стрессирующего фактора. Следует отметить, что такая адаптация к условиям среды, распространена в окружающем мире гораздо шире, чем одномоментный перевод организма в новые условия на длительный срок . В работах посвященных изучению адаптации к холодовому воздействию такой вид стресса моделируется многократным воздействием стрессирующего фактора на протяжении 2-3 недель. Выявлено что спустя 12 суток холодового воздействия крыс отмечалось редуцирование стрессовой гипертрофия надпочечников. Во всех зонах коры отмечался кариопикноз и карионекроз. Этот процесс характеризовался снижением объема клеток в пучковой зоне, что сопровождалось уменьшением ширины пучковой и сетчатой зон, а также коркового вещества в целом. Эти изменения проходил на фоне снижения относительной массы надпочечника до 15,6 ± 0,35 мг при уменьшении массе тела до 141,8 ± 2,56 г [41]. При этом у адаптированных к холодовому воздействию крыс самцов в покое уровень кортикостерона был выше, чем у не адаптированных, а непосредственно во время гипотермии рост его был не столь значимым. Что сопровождалось соответствующими морфологическими изменениями [50].
Долговременная адаптация к длительному воздействию холодового фактора подробно рассмотрена в монографии С.Г. Суханова и Л.В. Кармановой [45] На примере работы геологов, авторами было показано, что в течение первого года работы в вахтовом режиме активизировалась деятельность центрального звена системы гипофиз-надпочечники, что находило свой отклик в гиперсекреции кортизола. В дальнейшем с увеличением стажа с 3 до 5 лет, стимуляция периферических эндокринных желез гормонами аденогипофиза уже не приводила к существенному росту кортизола.
Среди морфологических особенностей авторы отмечают, что длительное проживание в условиях Севера делает процесс возрастной перестройки органов более демонстративным, чем у жителей более комфортных регионов страны. Наблюдаемые сдвиги укладываются в рамки представлений об «ускоренном постарении» организма северян [1]. В надпочечниках у мужчин и женщин разных возрастов были выявлены компенсаторно-приспособительные и патологические изменения. Вес органа у мужчин был больше, такового показателя у женщин во всех возрастных группах. Отмечалось снижение доли клубочковой зоны коры в зрелом 1 возрасте, увеличение доли пучковой зоны в сочетании со снижением доли сетчатой зоны в зрелом 2 возрасте. В группе мужчин с увеличением возраста наблюдалась тенденция к увеличению клубочковой и сетчатой зон с одновременным увеличением доли пучковой зоны. Выявлены изменения надпочечников у жителей региона в виде избыточного развития соединительной ткани, лимфо-плазмацитарных инфильтратов в коре и мозговом слое, проявляющиеся у мужчин в пожилом и старческом возрастах, у женщин несколько позднее – в старческом возрасте. Патологические изменения наблюдались у мужчин в 3,8 %, у женщин в 3,3 % случаев в виде аденом коры надпочечника.
Описывая структурно-функциональные изменения контрлатеральных надпочечников следует учитывать их не одинаковую реакцию, описанную в литературе как феномен в литературе как феномен морфофункциональной неоднородности надпочечников, впервые описанный J.D. Baxter в начале 20-го века. В ряде работ последних лет детально освещена функциональная асимметрия надпочечников, являющихся составной частью тимико-адреналовой системы. Показано, что у интактных мышей правый надпочечник изначаль-но более функционально активен, чем левый. Иммобилизационный стресс и КВЧ-облучение вызывают более раннюю и выраженную активацию функционального состояния коркового вещества левого надпочечника [35, 37]. При гемитрансплантации тимуса наблюдалась большая активность адренокортикоцитов сетчатой зоны гомолатерального надпочечника и меньшее количество лимфоцитов в ней [36]. Аналогичные изменения наблюдаются и при адаптации к воздействию холодового фактора, так морфо-функциональная активность пучковой и сетчатой зон коркового вещества более выражены в правом надпочечнике, чем в левом, как при остром воздействии фактора [3, 33] так и при длительной адаптации [45].
Известно, что у телят выращиваемых при пониженных температурах в раннем постнатальном онтогенезе характер межорганных взаимосвязей с участием надпочечников меняется на различных этапах жизнедеятельности [13]. Характер таких перестроек показан в работе Л.А. Яковенковой У адаптированных неполовозрелых животных проявлялись неспецифические компоненты ответной реакции, которые выражались в реакции на острое холодовое воздействие коры надпочечников. У адаптированных половозрелых животных начинают преобладать специфические (тиреоидные, свободнорадикальные, антиоксидантные) механизмы, а не реакции системы аденогипофиз-надпочечники. Аналогичные взаимодействия двух систем гипофиз-щитовидная железа, гипофиз-кора надпочечеников, выращивания телят в условиях длительного воздействия холодового фактора отмечено в работе Афанасьевой А.И. и Лотц К.Н. [5] Также в работе целого ряда авторов подчеркивается необходимость учета индивидуальных особенностей организма вызванных преобладанием тех или иных физиологических механизмов при анализе характера адаптации [22, 26, 28].
Таким образом, представляется актуальным изучение клеточных, тканевых, суборганных, органных и системных реакций надпочечников при воздействии холодового фактора с целью разработки мер профилактики синдрома дезадаптации в медицине, при работах в условиях крайнего севера, ветеринарии и животноводстве.