НЕЙРОЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА И БИОРИТМЫ

поддерживает свое единство на основе циркуляции инфор­ мации от периферии к центрам и от центров к периферии» [Анохин П. К., 1968]. Еще в 1935 г. П. К. Анохин отме­ тил, что «одним из важнейших условий целостности функ­ циональной системы как интегративного образования орга­

П. К. Анохина, «ни одна организация, сколь бы обширна

этой организации, не заканчивается каким-либо полезным для системы результатом и если отсутствует обратная информация в управляющий центр о степени полезности этого результата». Мы видим, что еще в 30-е годы наш великий соотечественник в своей теории функциональных систем предвосхитил главные черты биокибернетики, т. е. принципы саморегулирующихся систем, работающих на основе обратных связей. К. В. Судаков (1984) образно на­ звал результат «визитной карточкой» каждой функцио­ нальной системы. Полезный результат работы нейроэндо­ кринной системы также достигается при взаимодействии многих ее компонентов. В основе ее работы лежит иерар­ хический принцип организации. На рис. 1 схематически представлены функциональные уровни нейроэндокринной системы, которые определяют каскадное усиление специ­ фического действия гормонов на периферии.

Основным уровнем, на котором базируется пирамида нейроэндокринной системы, где реализуются гормональные эффекты, являются органы-мишени, клетки которых, диф­ ференцируясь в период эмбрионального морфогенеза, фи­ зиологической или репаративной регенерации, приобрета­ ют специфические рецепторы к гормонам. Через последние происходят гормональная интеграция и синхронизация функций территориально разобщенных органов. Вторым уровнем, находящимся на ступеньку выше в иерархической лестнице, являются периферические эндокринные железы. Секретируемые ими гормоны, поступая в кровь, оказывают дистанционное и пролонгированное во времени действие. Воздействуя на территориально разобщенные органымишени, гормоны синхронизируют биоритм их работы, иначе говоря, интегрируют их специфическую ответную реакцию. Третий уровень нейроэндокринной системы зани­ мает гипофиз. Посредством тропных гормонов эта железа,

21

Рис. 1. Функциональные уровни нейроэндокринной системы.

как дирижер, управляет сложным ансамблем перифериче­ ских эндокринных желез. Центральную, ведущую роль в нейроэндокринной системе играет гипоталамус (четвертый уровень), в нейроцитах которого вырабатываются нейрогормоны и нейротрансмиттеры (дофамин, норадреналин, адреналин, серотонин и др.), регулирующие биосинтез и секрецию тропных гормонов аденогипофиза. Наконец, пя­ тый уровень в совокупности составляют экстрагипоталамические структуры, непосредственно участвующие в ре­ гуляции «эндокринного гипоталамуса». К ним прежде все­ го относится амигдалярный комплекс.

22

С каждым расположенным выше уровнем функциональ­ ные возможности нейроэндокринной системы значительно возрастают. Полезным результатом деятельности нейро­ эндокринной системы является взаимосодействие различ­ ных гормонов в периферических тканях. Отсюда информа­ ция о малейших флюктуациях гормонов в крови, скорости их утилизации в тканях, а главное, о прямых физиологи­ ческих эффектах гормонов на периферии по принципу обратных связей (коротких, ультракоротких, длинных, отрицательных и положительных) поступает в каждое расположенное выше звено (уровень) системы, включая кору и подкорковые структуры головного мозга. Ряд под­ корковых образований, прежде всего ядра миндалины и гиппокамп, можно отнести к «акцептору результата дейст­ вия» нейроэндокринной функциональной системы или по крайней мере некоторых ее подсистем. В этих структурах осуществляется «сопоставление» реального результата дей­ ствия гормонов на периферии с необходимым эффектом в данный для организма момент, который непрерывно ме­ няется, и информация об этих изменениях поступает до­ полнительно через органы чувств и корковые анализато­ ры. В «акцепторе результата действия» принимаются «ре­ шения», и через гипоталамус корректируется секреция тропных гормонов гипофиза и периферических эндокрин­ ных желез. Вся эта сложнейшая по организации система, изложенная нами очень схематически, создана и отшли­ фована в филогенезе так, что от земноводных до приматов практически не претерпела кардинальных изменений. Ней­ роэндокринная система обеспечивает гормонально-метабо­ лический «фон», адекватный для каждого живого организ­ ма с учетом его пола, возраста, многочисленных ситуаций, сопряженных с физическими и/или эмоциональными на­ грузками, рассматриваемых в системе единого времени.

Оптимальный результат любой функциональной систе­ мы зависит прежде всего от того, насколько полно и точно информируются центры о конечном результате всей си­ стемы на периферии. Эту связь между периферией и цент­ ром П. К. Анохин назвал обратной афферентацией. Имен­ но обратная афферентация, чаще называемая обратными связями, является тем ключевым фактором, который опре­ деляет существование любой функциональной системы. Обратная афферентация лежит в основе всех без исклю­ чения приспособительных реакций организма на постоянно меняющиеся условия внутренней и внешней среды. В ней­ роэндокринной системе информация из центра на пери-

23

ферию и с периферии в центр передается по нервным и

ядра, которые оказывают регулирующее влияние на сек­ рецию тропных гормонов гипофиза. Ниже мы рассмотрим микротопографию «эндокринного» гипоталамуса, в кото­ ром происходит трансформация нервных импульсов, несу­ щих в него по нервным каналам многообразную информа­ цию, в гормональные факторы, т. е. рилизинг-гормоны. Они в свою очередь, поступая через портальную систему крово­ снабжения гипофиза, контролируют секрецию его тропных гормонов, прицельно регулирующих функцию конкретной периферической эндокринной железы. Через гипоталамус реализуются влияния таких мощных внешних синхрониза­ торов биоритмов, как солнечный свет (смена дня и ночи, сна и бодрствования); информация, поступающая через обонятельный, слуховой, вкусовой и другие анализаторы. Рассмотрим эти важные ассоциативные и эфферентные связи.

Гипоталамус. Внешними ориентирами гипоталамической области являются спереди перекрест зрительных нервов (хиазма), по бокам — тракты зрительных нервов, сзади — мамиллярные тела. Однако И. Г. Акмаев (1979) в фунда­ ментальной работе, посвященной анализу структурных основ гипоталамической регуляции эндокринных функций, справедливо отмечает, что общепринятые внешние ориен­

еще более кпереди и кверху от хиазмы, где располагается важная для эндокринных функций передняя преоптическая область гипоталамуса. Ее передней границей служит эпен­ димное образование lamina terminalis, ограничивающая спереди супраоПтическую бухту полости III желудочка мозга (recessus supraopticus). Из структур собственно подбугорья особого внимания и более подробного анализа заслуживают ядра переднего и медиобазального гипотала­ муса, которые морфологически и функционально связаны с гипофизом. Эта так называемая гипофизотропная об­ ласть гипоталамуса включает прежде всего ядра медиаль­ ного подбугорья: аркуатное ядро (АЯ), или инфундибу-

лярное (nucl. arcuatus, nucl. infundibularis), вентромедиальнос (nucl. ventromedialis), дорсомедиальное (nucl. dorsomedialis), заднее перивентрикулярное (nucl. periventricularis posterior). Аксоны нейроцитов гипофизотропной

24

области, составляющие туберо-инфундибулярный тракт, оканчиваются на первичных портальных капиллярах сре­ динного возвышения. Нейроциты медиобазального гипота­ ламуса, продуцирующие различные рилизинг-гормоны, обе­ спечивают базальный уровень нервного контроля секреции тропных гормонов гипофиза. Среди ядер переднего гипо­ таламуса, имеющих прямые связи с гипофизом, ведущая роль принадлежит так называемым крупноклеточным ней­ росекреторным ядрам. К ним относятся парные супраоптическое и паравентрикулярное (nucl. supraopticus, nucl. paraventricularis) ядра высших позвоночных и непарное преоптическое ядро (nucl. preopticus) низших позвоночных (рыб, амфибий). Из него в процессе эволюции и выдели­ лись парные супраоптические и паравентрикулярные ядра. Аксоны нейросекреторных клеток этих ядер, составляющие

всовокупности супраоптико-паравентрикулогипофизарный

тракт, проходят во внутренней зоне срединного возвыше­ ния в заднюю долю нейрогипофиза. Сюда из перикариона клеток по аксонам транспортируется нейросекрет с его нейрогормонами — вазопрессином и окситоцином. Нервные терминали оканчиваются на кровеносных капиллярах, куда секретируются нейрогормоны, а кровь поступает в общий кровоток. Исчерпывающая информация о морфофункцио­ нальных связях гипофиза с крупно- и мелкоклеточными ядрами переднего и медиобазального гипоталамуса пред­ ставлена в ряде фундаментальных работ [Сентаготаи Я. и др., 1965; Войткевич А. А., 1967; Поленов А. Л., 1968; Алешин Б. В., 1971; Войткевич А. А., Дедов И. И., 1972;

Акмаев И. Г., 1979; Bargmann W., 1954; Diepen R., 1962].

Нервные связи гипоталамуса. И. Г. Акмаев (1979) обоб­ щил обширный материал, касающийся связей гипоталамической области с различными структурами мозга. Мы на­ мерены кратко рассмотреть те нервные связи, через которые.другие отделы мозга, оказывая регуляторные влияния на гипоталамус, как стимулирующие, так и ингибирующие, имеют прямое или опосредованное отношение к регуляции эндокринных желез, к поддержанию биоритмов в их рабо­ те. К таким отделам ЦНС относятся: 1) кора большого мозга, 2) область перегородки (septum), 3) средний мозг,

4) сетчатка.

К о р т и к о - г и п о т а л а м и ч е с к и е н е р в н ы е с в я ­ зи. Филогенетически более древние структуры мозга, не­ посредственно связанные с обонятельной функцией, имеют прямые контакты с гипоталамусом. Так, медиальный пу­ чок переднего мозга начинается от обонятельных центров

25

личных нервных пучков, ставивших целью уточнить топо­ графию этих связей, требуют дальнейшего развития, полу­ чены достоверные данные о том, что фотопериодизм реа­ лизуется именно через ретиногипоталамический тракт.

С у п р а х и а з м а т и ч е с к и е я д р а . Расположены над хиазмой, длина их у крыс составляет около 1,6 мм, диа­ метр — 0,6 мм. СХЯ состоят из мелких нейронов с круп­ ным ядром, ядрышком, умеренно развитой эндоплазматической сетью и митохондриями. В комплексе Гольджи оформляются мелкие гранулы секрета с осмиофильным центром. На теле нейроцитов СХЯ выявлены многочис­ ленные холин- и адренергические синапсы. С помощью

связи между сетчаткой и СХЯ через ретиногипоталамиче­ ский тракт, волокна которого вступают в СХЯ, отмечены

умногих видов млекопитающих (схема 1).

СХ Е М А 1

Нервные связи СХЯ

Впервые К. Fuxe и соавт. (1964) обнаружили серотонинергические терминали в пределах СХЯ. Это наблюде­ ние позже подтвердили G. Aghajanian и соавт. (1966), обнаружившие источник данных серотонинергических нерв­ ных терминалей в СХЯ, которыми оказались нейроциты верхнего центрального ядра срединного шва. В последую­

27

щем было показано, что в СХЯ оканчиваются аксоны, ис­ ходящие из передней гипоталамической области, в том числе от передней части перивентрикулярного ядра и туберальной

СХЯ и с дендритами нейронов СХЯ вступает в АЯ. Эти связи демонстрируют исключительно важную роль гиппо­ кампа, имеющего рецепторы к кортикостероидам, на ко­ торых «замыкается» обратная афферентация в регуляции функции коры надпочечников, и СХЯ в обеспечении био­ ритмов надпочечников. Медиальный кортикальный гипоталамический тракт оканчивается в той части гипофизотропной области подбугорья, где обнаружен биосинтез кортиколиберина.

Методом цитоавторадиографии с помощью меченых аминокислот показаны широкие ассоциативные внутригипоталамические связи СХЯ. Часть аксонов нейроцитов СХЯ, проходя через перивентрикулярную область, оканчи­ ваются в перивентрикулярном ядре, а через ретрохиазмальную зону вступают в медиальный гипоталамус. Аксо­ ны нейронов СХЯ, проходящие рострально в перивентрикулярной области, вступают в туберо-инфундибулярный гипоталамус и оканчиваются в АЯ и срединном возвы­ шении. Достоверно установлены и афферентные связи СХЯ с ретикулярной формацией ствола мозга, ядрами промежуточного и спинного мозга и многими другими нервными структурами. Разрушение или деафферентация СХЯ нарушает циркадианные ритмы многих гормонов.

У хронобиологов сложилось твердое мнение о том, что СХЯ у млекопитающих является ведущим циркадианным иейсмекером. N. Moore (1979), анализируя обширный экспериментальный материал, касающийся роли ЦНС в регуляции циркадианной ритмичности эндокринных желез, предложил два варианта организации центрального, или ведущего, нервного осциллятора эндокринных ритмов. В пёрвом варианте роль ведущего внутреннего синхрони­ затора ритмов играет СХЯ, через которое трансформиру­ ется информация света (фотопериодизм) и других внеш­ них факторов. Во втором варианте СХЯ играет роль соединяющего осциллятора, интегрирующего информацию, поступающую от воздействия на организм разнообразных внешних факторов, исключая свет. Роль ведущего синхро­ низатора, в который передаются информация от СХЯ и световые сигналы, могут гипотетически выполнять струк­ туры, лежащие каудальнее СХЯ и ростральнее АЯ. Пред­

28

полагая и второй, альтернативный вариант, автор тем не менее еще и еще раз подчеркивает, что именно СХЯ, а не какая-то другая гипоталамическая область, является веду­ щим эндогенным пейсмекером биоритмов эндокринной си­ стемы. Опыты на золотистых хомячках показали, что СХЯ составляет важную часть фотопериодического меха­ низма. СХЯ участвует в управлении циркадианными рит­ мами и их захватывании. Действительно, после разруше­ ния этих ядер ритмы многих гормонов дают сбои или исчезают [Moore R., 1977, 1978; Rusak В., Lucker G., 1979].

Многие авторы склонны «внутренние биологические ча­ сы» ассоциировать с СХЯ. Оказалось, что повреждение области СХЯ нивелирует у крыс не только циркадианную половую эстральную цикличность и ритмическую секрецию надпочечниками кортикостероидов. Такие животные утра­ чивают суточный биоритм двигательной активности и питьевого режима. Утрачивается циркадианный ритм серо- тонин-Ц-ацетилтрансферазы и концентрации мелатонина в эпифизе [Reisman R., Brown-Grant С,, 1977].

Влияние фотопериодизма на ритмичность в работе эн­ докринной системы в целом и каждой железы в отдельно­ сти опосредуется не только через гипоталамус, в частности через СХЯ, но и через эпифиз.

Для гипоталамуса характерно исключительное много­ образие афферентных и эфферентных связей со средним мозгом (дорсальный продольный пучок), таламусом, про­ долговатым мозгом, ядрами ствола мозга. Через афферент­ ные связи между ретикулярной формацией среднего мозга и гипоталамусом, по мнению ряда авторов, реализуются стрессорные реакции организма, протекающие, как извест­ но, с максимальной мобилизацией нейроэндокринной си­ стемы. Через межэнцефальные связи ядрам медиобазаль­ ного гипоталамуса передается мощный поток информации, поддерживающий циркадианную ритмичность в работе ней­ роэндокринной системы. В частности, через эти связи реализуется влияние на нейроэндокринную систему фото­ периодизма.

его нейронов является уникальной, поскольку они носят почти произвольный характер, в результате чего каждый нейроцит может иметь функциональные связи с большин­ ством окружающих его соседних клеток. Возникает слож­ ная многомерная нейронейрональная сеть, в которой воз-

29

буждение распространяется не только по аксонам, но че­

цитоархитектоника гипоталамуса является морфологиче­ ским базисом для обеспечения временной организации нейроэндокринной системы, регулирующей одновременно все эндокринные периферические железы, водно-электро­ литный баланс, т. е. сложнейший гормонально-метаболи­ ческий «фон» на периферии. Для поддержания его опти­ мального режима ЦНС на уровне гипоталамуса, «включая» или «выключая» из системы те или иные нейрональные цепочки, осуществляет как бы «перебор» нужных степеней свободы нейроэндокринной системы. Таким образом осу­ ществляется тончайшая координация работы отдельных эндокринных желез, их оптимальное взаимодействие, дости­ гается полезный конечный результат на периферии. Веро­ ятно, исключительным многообразием функций, которые

и весьма сходная по этому признаку с ретикулярной формацией ствола мозга. Исключительная функциональная мобильность и плюрипотентность гипоталамических нейроцитов определяются, кроме того, тем, что они получают регуляторные (стимулирующие и ингибирующие) сигналы из различных отделов ЦНС через широкий спектр нейро­ трансмиттеров.

Г и п о т а л а м о - г и п о ф и з а р н ы е с в я з и . Эффе­ рентные связи гипоталамуса — это прежде всего его связи с гипофизом, образующие единый по своей сути морфо­ функциональный гипоталамо-гипофизарный комплекс. Сре­ ди гипоталамических ядер, прямо или опосредованно участвующих в регуляции тропных функций гипофиза, вы­ деляют крупноклеточные нейросекреторные ядра и мелко­ клеточные ядра. В настоящее время четко показано, что у млекопитающих, в том числе и у человека, регуляция тропных функций гипофиза и эндокринных желез осущест­ вляется вырабатываемыми в гипоталамусе рилизинг-гор- монами. В экспериментах с разрушением, электростимуля­ цией и деафферентацией гипоталамических ядер установ­ лено, что источником образования рилизинг-гормонов яв­ ляются мелкоклеточные ядра медиобазального подбугорья, составляющие в совокупности «гипофизотропную область». Эти сведения получили подтверждение в работах, выпол­ ненных с помощью электронной и флюоресцентной ми­

30

кроскопии. Оказалось, что на первичных портальных ка­ пиллярах срединного возвышения, куда высвобождаются рилизинг-гормоны, оканчиваются аксоны туберо-гипофи- зарной (туберо-инфундибулярной) системы. Нервные терминали аксонов, формирующих эту систему, образуют ис­ ключительно плотное сплетение в наружной зоне средин­ ного -возвышения. Их источником являются нейроциты АЯ, а также супрахиазматического и переднего перивен­ трикулярного ядер медиобазального гипоталамуса. Не исключено участие других клеточных групп гипоталамуса в формировании туберо-инфундибулярной системы, в част­ ности скопления небольших нервных клеток, расположен­ ных вблизи вентромедиального ядра.

Всостав крупноклеточной нейросекреторной системы

ядер, входя в супраоптико-паравентрикуло-гипофизарный тракт, идут транзиторно во внутренней зоне срединного возвышения и их терминали оканчиваются на капиллярах задней доли нейрогипофиза, где и высвобождаются окта­ пептиды нейросекрета, вырабатываемого нейродитами этих ядер. Из задней доли гипофиза октапептиды нейросекрета дренируются в общий кровоток и, следовательно, не при­ нимают непосредственного участия в регуляции тройных функций аденогипофиза. Вместе с тем флюктуации уров­ ней гормонов эндокринных желез в крови вызывают зна­ чительные изменения в состоянии гипоталамо-гипофизар- иой нейросекреторной системы, что дало повод для предполо­ жения о прямых регуляторных влияниях данной системы па тройные функции гипофиза и эндокринные железы. Тща­ тельное изучение взаимоотношений между мелкоклеточной и крупиоклсточиой нейросекреторной системами в эксперимен­ те позволило четко разграничить их функции. Исходя из того, что гормоны вызывают значительные изменения в распреде­ лении жидкостей и электролитов,.эти изменения были по­ ставлены в причинную связь с реорганизацией гипоталамогипофизарной нейросекреторной системы [Дедов И. И., Ходжиматов В. А., 1973], поскольку вазопрессин нейросек­ рета выполняет важнейшую роль в поддержании водно­ солевого гомеостаза. Именно регуляция водно-солевого обмена является результатом содействия двух функцио­ нальных систем: нейросекреторной (антидиуретический гормон) и нейроэндокринной (гормоны). Интеграция этого эффекта октапептидов и гормонов (прежде всего минерал - кортикондов) происходит на уровне нефрона почки.

31