CC BY
50
УДК 612.34
Л.Н. Смелышева, А.П. Кузнецов, И.Н. Котенко, А.А. Котенко
Курганский государственный университет
вариабельность
антидиуретического
гормона, альдостерона, калия и натрия у лиц с различным тонусом
вегетативной нервной системы
Аннотация. В статье приводится анализ вариабельности антидиуретического гормона, альдостерона, калия и натрия у лиц с различным тонусом вегетативной нервной системы. Низкие значения антидиуретического гормона обнаружены у нормотоников, а самые высокие, у вагото-ников. Содержание альдостерона самое низкое у ваготоников, а самое высокое у нормотоников. За счет этого поддерживается гомеостаз натрия и калия у лиц с разным балансом вегетативного тонуса.
Ключевые слова: тонус вегетативной нервной системы, альдостерон, вазопрессин, калий, натрий.
L.N. Smelysheva, A.P. Kyznetsov, I.N. Kotenko,
A.A. Kotenko
Kurgan State University
variability of antidiuretic hormone, aldosterone, potassium and sodium in subjects with different tones of the autonomic nervous system
Abstract. The article presents the analysis of variability of antidiuretic hormone, aldosteron, potassium and sodium in persons with various tone of vegetative nervous system. Low values of antidiuretic hormone have been found in normotensive subjects, and the highest in vagotonic subjects. The content of aldosterone is the lowest in vagotonic subjects, and the highest in normotensive subjects. This sustains sodium and potassium homeostasis in individuals with different balances of the autonomic tone.
Keywords: tone of autonomic nervous system, aldosterone, vasopressin, potassium, and sodium.
ВВЕДЕНИЕ
Для сохранения гомеостаза объема циркулирующей жидкости и содержания в ней электро-
20 -
литов необходимо поддерживать баланс между потреблением воды и солей и их выведением из организма.
Организм человека в основном состоит из воды, ее относительное содержание у взрослого человека составляет 60-65%. Поступившая в организм вода служит сигналом для возбуждения периферических и центральных осморецепторов гипоталамуса и вызывает торможение образования и высвобождения антидиуретического гормона (АДГ) [1; 2]. Содержащаяся в организме вода распределена между внутриклеточным и внеклеточным пространствами, которые регулируются за счет транспорта электролитов, концентрация которых может различаться.
При характеристике водного и электролитного баланса нужно учитывать, что в организме человека функционально эти процессы неразделимы. Регуляция осмолярности, объема крови и артериального давления в большей степени ассоциирована с секрецией АДГ, баланс электролитов натрия и калия - с минералокортикоидами, в частности с альдостероном.
МЕТОДИКА
В исследовании приняло участие 59 человек, относящихся к основной медицинской группе.
Использование математического анализа вариабельности сердечного ритма для изучения функционального состояния организма все чаще встречается в современных исследованиях [14; 15; 16]. У всех обследуемых был определен исходный вегетативный тонус организма (ваго-, нормо-, симпатикотония) [13]. Определялся ряд показателей, позволяющий в совокупности дать качественную оценку вегетативного баланса: амплитуда моды кардиоинтервалов (АМо,%), стандартное отклонение кардиоинтервалов (SDNN,с), вариационный размах (MxDMn), индекс напряжения (ИН, усл.ед). В качестве индикатора вегетативного баланса выбран индекс напряжения регуляторных систем [17], который у ваготоников не превышал 30 усл.ед, при нормотонии составлял от 31 до 120 усл.ед. и при симпатотонии от 120 усл.ед. Полученные данные обрабатывали методом вариационного и корреляционного анализа. Статистическую обработку проводили методом Стьюдента-Фишера. Различия между сравниваемыми величинами считали достоверными при вероятности не менее 95% (р<0,05). Для выявления тесноты и направленности взаимосвязи между исследуемыми показателями определяли коэффициент корреляции (г). Для исследования гормонального фона в условиях эмоциональной стабильности в утренние часы натощак осуществляли забор крови и определяли концентрацию адренокортикотропного гормона (АКТГ), альдостерона, натрия и калия. Для этой цели применяли метод иммуноферментного анализа с использованием промышленных наборов фирм «BЮMERЮA» (США).
Вестник КГУ, 2015. № 2
В задачу наших исследований входило определение количественных характеристик вазопрес-сина (АДГ), альдостерона, натрия и калия в плазме крови у лиц с различным тонусом вегетативной нервной системы.
Основное биологическое значение вазопрес-сина в организме заключается в регуляции осмо-лярности и осмотического давления жидкостей организма. В онтогенетическом аспекте выработка вазопрессина в норме имеет незначительные колебания. Вазопрессин является ключевым гормоном, определяющим объем диуреза в организме человека, обеспечивая обратную реабсорбцию воды в собирательных трубочках.
Механизм его образования в ядрах гипоталамуса и транспорт через портальный кровоток в заднюю долю гипофиза или нейрогипофиз, откуда в системный кровоток имеют достоверную зависимость значений, обусловленную тонусом автономной нервной системы. В свою очередь пептиды гипоталамуса участвуют в управлении вегетативной нервной системой.
При уменьшении секреции вазопрессина или снижении чувствительности рецепторов почечных канальцев к вазопрессину происходит выделение большого количества мочи. Усиленная секреция вазопрессина приводит к выведению концентрированной мочи, задержке жидкости в организме и гипонатриемии. Согласно исследованиям, проведенным Goldsmith S.R et al. (1987), даже при незначительном повышении концентрации вазо-прессина в плазме крови возникают выраженные нарушения гемодинамики.
Вазопрессин является единственным физиологическим регулятором выведения воды почкой. Его связывание с V1A рецепторами собирательной трубки приводит к встраиванию в ее апикальную мембрану белка водных каналов аквапорина 2, что увеличивает проницаемость эпителия собирательной трубки для воды и ведет к усилению ее реабсорбции. В экспериментах на изолированных почечных канальцах вазопрессин увеличивает реабсорбцию натрия, тогда как на интактных животных вызывает увеличение экскреции этого катиона.
Конечным эффектом действия вазопрессина на почки являются увеличение содержания воды в организме, рост объема циркулирующей крови (ОЦК) (гиперволемия) и разведение плазмы крови (гипонатриемия) и понижение осмолярности. Через V1A рецепторы вазопрессин повышает тонус гладкой мускулатуры внутренних органов, в особенности ЖКТ, повышает сосудистый тонус и таким образом вызывает увеличение периферического сопротивления. Благодаря этому, а также за счет роста ОЦК вазопрессин повышает артериальное давление. Однако при физиологических концентрациях гормона его сосудодвигательный эффект невелик. Вазопрессин имеет гемостати-ческий (кровоостанавливающий) эффект за счет спаз ма м е л к и х сосудов , а т а к_ж_е за с_ч е_т п о в ыш е -
ния секреции из печени, где находятся V1A - рецепторы, некоторых факторов свертывания крови, в особенности фактора VIII (фактор Виллебранда), и уровня тканевого активатора плазмина, усиления агрегации тромбоцитов. В аденогипофизе вазопрессин, наряду с кортикотропин-рилизинг-гор-моном, стимулирует секрецию АКТГ, в головном мозге участвует в регуляции агрессивного поведения, по-видимому, повышая агрессивность [1; 2].
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что в зависимости от превалирования тонуса парасимпатической или симпатической нервной системы отмечается различия в содержании в сыворотке крови антидиуретического гормона (рисунок 1). Так, у ваготони-ков концентрация антидиуретического гормона составила 2,9±0,07 пмоль/мл, у нормотоников -2,2±0,1 пмоль/мл, а у симпатотоников -2,55±0,009 пмоль/мл. Выявлены достоверные различия в содержании антидиуретического гормона у ваготоников по отношению к нормотоникам и симпа-тотоникам (Р< 0,05).
Полученные данные свидетельствуют о том, что симпатический отдел вегетативной нервной системы тормозит выделение антидиуретического гормона.
В регуляции водного баланса определенное значение имеют осмотически активные вещества, в первую очередь электролиты. Известно, что АДГ увеличивает экскрецию почками ионов калия, кальция и магния. В нашем исследовании отмечались межгрупповые различия в содержании калия в сыворотке крови, его максимальные значения коррелировали с симпатическим тонусом ВНС.
3,5
3
2,5 2
1,5 1
0,5 0
вагогоники нормогоники симпатотоники
р<0,05различия достоверны относительно ваготоников Рисунок 1 - Содержание АДГ в сыворотке крови здоровых лиц с различным уровнем вегетативного баланса
Вторым, наиболее важным гормоном, участвующим в регуляции водно-электролитного обмена, является альдостерон. Альдостерон - ми-нералокортикоидный гормон, синтезирующийся в клубочковой зоне коры надпочечников. Кроме того, в последние годы обнаружен локальный синтез альдостерона в эндотелиальных и гладко м ыш еч н ых кл етках со суд о в и миокарда [4 ; 5].
21
серия «физиология, психология, медицина», выпуск 7
По своей биологической активности альдостерон превосходит остальные минералокортикоиды: дезоксикортикостерон, 18-оксикортикостерон и 18-оксидезоксикортикостерон. Биологически активным является только свободный альдостерон, около 50-70% альдостерона находится в связанном с белками состоянии [6; 7; 8].
Жизненно важное биологическое действии альдостерона заключается в задержке натрия и воды и в усилении выведения калия [9; 10]. Механизм действия альдостерона, как и всех стероидных гормонов, состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также в повышении проницаемости мембран для аминокислот. Негеномные эффекты гормона реализуются через системы вторичных посредников. Стимуляция всасывания натрия под влиянием альдостерона происходит не только в нефроне, но и в желудочно-кишечном тракте, протоках желез внешней секреции, желчном пузыре. Негеномные эффекты альдостерона обусловлены стимуляцией мембранного антипорта №+/Н+ в клетках разных типов (гладкие мышцы матки, эпителий дистальных канальцев почек, гладкие мышцы артерий и артериол, клетки крипт кишечника). Эти эффекты обусловлены образованием вторичного посредника диацилглицерола и активацией протеинкиназы С. Повышение уровня внутриклеточного кальция в эндотелиальных и гладкомышечных клетках сосудов под влиянием альдостерона обусловлено активацией вторичного посредника ИФз. Альдостерон вызывает в клетках и двукратное повышение уровня цАМФ, модулируя геномные эффекты стероидных гормонов. Быстрые негеномные эффекты альдостерона проявляются и со стороны сердечно-сосудистой системы в виде повышения сосудистого сопротивления и артериального давления при снижении сердечного выброса, противодействия повышению в гладких мышцах сосудов уровня цАМФ и увеличения чувствительности к прессорным эффектам катехоламинов и ангиотензина II, что дало основание считать альдостерон циркуля-торным гормоном стресса. Альдостерон поддерживает оптимальный водно-солевой обмен между внешней и внутренней средой организма. Одним из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную ре-абсорбцию натрия в дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышение экскреции калия с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выведение Н-ионов и аммония, увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-основного состояния в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон способствует транспорту натрия и воды во внутриклеточное пространство. Минералок о р_т и к о и д ы я в л я ю_т с_я жизненно в а ж н ы-22 -
ми гормонами, гибель организма после удаления надпочечников можно предотвратить, вводя гормоны извне. Минералокортикоиды усиливают воспаление и реакции иммунной системы. Избыточная их продукция ведет к задержке в организме натрия и воды, отекам и повышению артериального давления, потере калия и водородных ионов, вследствие чего возникают нарушения возбудимости нервной системы и миокарда. Недостаток альдостерона у человека сопровождается уменьшением объема крови, гиперкалиемией, гипотензией, угнетением возбудимости нервной системы [11; 12].
В нашем исследовании установлено, что секреция альдостерона опосредована влияниями вегетативной нервной системы (рисунок 2). Так, симпатический тонус оказывает стимулирующее влияние на содержание альдостерона в сыворотке крови, а парасимпатические влияния тормозят его выделение, что подтверждают достоверные межгрупповые различия (р<0,05) [3].
Соотношение электролитов натрия и калия характеризуется значениями данного коэффициента, который не имеет достоверных различий в группах обследованных (рисунки 3, 4). Очевидно, исходный тонус ВНС не является решающим фактором различий коэффициента электролитов в фоновых условиях.
Исследование содержания альдостерона в сыворотке крови у лиц с разным балансом симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы позволило заключить, что у нормотоников, ваготоников и симпатотоников имеются достоверные различия в концентрации этого гормона. Самые низкие значения содержания альдостерона в сыворотке крови обнаружены у ваготоников - 31,98±8пг/мл. У лиц с преобладанием тонуса симпатической нервной системы этот показатель равняется 149,9±25пг/мл, а у нормотоников - 178,7±30пг/мл. Весьма существенные различия выявлены в содержании гормона у ваго-тоников по отношению к нормотоникам (Р<0,01) и симпатотоникам (Р<0,01).
РГ -июни- Л НОрМОГОНИКИ .-1.М - Г ГОТО И Л .1
р<0,05 различия достоверны относительно ваготоников
Рисунок 2 - Содержание альдостерона в сыворотке крови у лиц с различным балансом симпатической и парасимпатической нервной системы
Вестник КГУ, 2015. № 2
Рисунок 3 - Содержание Ш в сыворотке крови у лиц с различным балансом симпатической и парасимпатической нервной системы
Рисунок 4 - Содержание К в сыворотке крови у лиц с различным балансом симпатической и парасимпатической нервной системы
Определение концентрации натрия и калия в сыворотке крови не выявило достоверных различий в содержании этих электролитов у лиц с различным тонусом симпатической и парасимпатической нервной системы. Содержание натрия у ваготоников составило 140,5±91 ммоль/л, нормотоников - 140,31±1 ммоль/л и у симпато-тоников - 140,6±10 ммоль/л и калия соответственно - 4,260±,07; 4,440±,1; 4,52±0,09 ммоль/л. Достоверные различия выявлены только в содержании калия у ваготоников и симпатотоников.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, поддержание содержания натрия и калия в рамках гомеостаза у лиц с различным тонусом вегетативной нервной системы обеспечивается разной активностью клубочковой зоны коры надпочечников и нейрогипофиза, включая ядра гипоталамуса (супраоптическое и пара-вентрикулярное). У ваготоников это выражается в высоком содержании антидиуретического гормона и низком содержании альдостерона. У нормотоников, напротив, отмечено низкое содержание антидиуретического гормона и высокое содержание альдостерона по сравнению с ваготониками и симпатотониками.
Abe K., Matsumoto Y., Egashira N., Iwasaki K. and M. FujiwaraAmeliorative effect of NC-1900, a new AVP4analog, through vasopressin VIA receptor on scopolamine-inducedimpairments of spatial memory in the eight-arm radial maze //Neuropharmacology. - 2003. - Т. 44, № 4. -Р. 541-552(12).
2 Robert H. Ring The Central Vasopressinergic System: Examining the Opportunities for Psychiatric DrugDevelopment// Current Pharmaceutical Design. - 2005. - Т. 11. - С. 205-225.
3 Смелышева Л. Н, Кузнецов А. П., Котенко А. А. Взаимосвязь уровня диурезрегулирующих гормонов и электролитов с тонусом вегетативной нервной системы у больных с синдромом гиперактивного мочевого пузыря //Вестник Тверского государственного университета. - 2012. -Вып. 24. - №27. - С. 14-20.
4 Epstein M. Aldosterone receptor blockade and the role of eplerenone: evolving perspectives. Nephrol Dial Transpl 2003; 18: 1984-1992.
5 Fuller PJ. Aldosterone's effects and mechanism of action. Curr Opin Endocrinol Diabetes 1997; 4: 218-224.
6 Теппермен Дж, Теппермен Х. Физиология обмена веществ и эндокринной системы. - М.: Мир, 1989. - 656 с.
7 Кузнецов А. П., Смелышева Л. Н, Сажина Н. В. Физиология центральной нервной и эндокринной систем : учебное пособие. - Курган : Изд-во Курганского гос. ун-та, 2006. - 467 с.
8 Балаболкин М. И. Эндокринология. - М. : Универсум паблишинг, 1998. - 583 с.
9 Christ M., Douwes K., Eisen C. et al. Rapid non-genomic effects of aldosterone on sodium transport in rat vascular smooth muscle cells: involvement of the Na+/H+ antiport. Hypertension 1995; 25: 117-123.
10 Camargo M.J., von Lutterotti N., Campbell JrWG et al. Control of blood pressure and end-organ damage in maturing salt-loaded stroke-prone spontaneously hypertensive rats by oral angiotensin II receptor blockade. J Hypertens 1993;11:31-40.
11 Wehling M., Neylon C.B., Fullerton M. et al. Non-genomic effects of aldosterone on intracellular calcium in vascular smooth muscle cells. Circ Res 1995; 76: 973-979.
12 Rocha R., Martin-Berger CL., Yang P. et al. Selective aldosterone blockade prevents angiotensin Il/salt-induced vascular inflammation in the rat heart. Endocrinology 2002; 143: 4828-4836.
13 Баевский Р. М., Кириллов О. И., Клецкин С. З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М. : Наука, 1984. - 222 с.
14 Агаджанян Н. А, Батоцыренова Т. Е., Северин А. Е. и др. Сравнительные особенности вариабельности сердечного ритма у студентов, проживающих в различных природно-климатических регионах//Физиология человека. - 2007. -Т. 33, № 6. - С. 66-70.
15 Ноздрачев А. Д., Щербатых Ю.В. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы // Физиология человека. -2001. - Т.27, № 6. - С. 95-101.
16 Смелышева Л. Н. Секреторная функция желудка и поджелудочной железы при действии эмоционального стресса : дис. ... д-ра мед. наук. - Тюмень, 2007. - 300 с.
17 Щербатых Ю. В. Вегетативные проявления эмоционального стресса : дис. . д-ра биол. наук. - Воронеж, 2001. - 313 с.
Список литературы
1 Mishima K., Tsukikawa H., Miura I., Inada K,
серия «физиология, психология, медицина», выпуск 7
23
