Вся правда о гормонах и не только

В третьем эксперименте обезьяна нажимала на рычаг при появлении на экране монитора определенной комбинации фигур. Если задание выполнялось правильно, обезьяна получала сок. Выяснилось, что выработка дофамина возрастает не при питье сока, а при появлении на экране нужной комбинации фигур.

Своими экспериментами Шульц показал, что регуляция выработки дофамина клетками головного мозга – весьма сложный процесс, протекающий с участием высших отделов центральной нервной системы (коры больших полушарий головного мозга).

На этом мы прощаемся с дофамином и переходим к кортизолу, третьему из основных стрессовых гормонов.

О кортизоле речь пойдет в двух главах – в этой и в главе, посвященной «гормонам-инженерам», то есть тем гормонам, которые регулируют обмен веществ в организме.

Кортизол или гидрокортизон вырабатывается корковым слоем надпочечников под воздействием адренокортикотропного гормона гипофиза. Кортизол относится к так называемым «стероидным гормонам». В эту группу также входят половые гормоны, андрогены и эстрогены. Слово «стероиды», наверное, знакомо всем читателям. Чаще всего в быту его можно встретить в словосочетании «анаболические стероиды», это вещества, применяемые для улучшения спортивной формы, то есть – для наращивания мышц.

Если попросить человека, не имеющего медицинского или химического образования, дать определение слову «стероид», то ответ, скорее всего, будет таким: «Это вещества с высокой биологической активностью». Так-то оно так, да не совсем. Многие стероиды обладают высокой биологической активностью, но это свойство не делает их стероидами. Стероидами называются вещества, являющиеся производными циклопентанпергидрофенантрена. Вряд ли кто-то из читателей, за исключением биохимиков, сможет правильно выговорить слово «циклопентанпергидрофенантрен» даже с третьей попытки. Для удобства можно использовать более благозвучные синонимы – «стеран» или «гонан».

От слова «стеран» и произошло название производных – стероиды, что в переводе с латыни означает «стераноподобные».

Вот как выглядит молекула стерана:

Как вы видите, эта молекула состоит из четырех углеводородных колец – трех шестичленных и одного пятичленного. Стеран – насыщенный углеводород, то есть все атомы углерода в его молекуле соединены между собой простыми ординарными связями. Насыщенные углеводородные соединения вступают в химические реакции не так активно, как ненасыщенные, в молекулах которых помимо ординарных связей между атомами углерода есть двойные и тройные. Но, тем не менее, производных стерана известно много. Интересная деталь – в качестве исходного компонента для синтеза большинства стероидных гормонов выступает Великий и Ужасный холестерин, который поступает в наш организм вместе с пищей, а также вырабатывается в печени (в основном), а также в тонкой кишке, коже, почках, половых железах и надпочечниках.

Молекула холестерина или, как его еще называют, холестерола, выглядит так:

А вот так выглядит молекула кортизола (найдите семь отличий):

Стероидные гормоны, вырабатываемые в корковом слое надпочечников, называются глюкокортикоидами или глюкокортикостероидами. Приставку «глюко-» эти вещества получили благодаря своей способности повышать уровень содержания глюкозы в крови.

Официальное название кортизола для непосвященных звучит еще причудливее, чем слово «циклопентанпергидрофенантрен» – 4-прегнен-11?,17?,21-триол-3,20-дион. Каково? Если кто не знает, то столь длинные и сложные названия органическим соединениям даются не ради издевательства над непосвященными, а с определенной целью и по определенным правилам. Услышав название «циклопентанпергидрофенантрен», химик сразу же представит формулу вещества. Название – это код или, если говорить образно – паспорт химического вещества.

В чем заключается роль кортизола, как гормона стресса?

В первую очередь – в снабжении организма энергией, которая особенно необходима в стрессовых ситуациях. Все действие кортизола на обмен веществ направлено на добычу энергоресурсов. Кортизол повышает уровень содержания глюкозы в крови и препятствует ее захвату клетками тех органов, значение которых при стрессе относительно невелико, стимулирует распад жиров и белков (более подробно мы поговорим обо всем этом в главе, посвященной влиянию гормонов на обмен веществ). Целью всех этих действий является получение достаточного количества энергии, необходимого для интенсивной работы мышечной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также головного мозга.

Кортизол – это интендант нашего организма. Все те невероятные подвиги, которые совершают люди в стрессовых ситуациях, происходят благодаря энергии, любезно предоставленной организму кортизолом.

Кортизол – весьма умный интендант. Он не только мобилизует энергетические ресурсы в стрессовой ситуации, но и накапливает их во время обычной жизнедеятельности организма. Кортизол повышает аппетит. Когда вам хочется есть после интенсивной физической нагрузки или же на пике отрицательных эмоций, то знайте – в этом «виноват» кортизол. Помимо повышения аппетита, кортизол также способствует образованию жировых накоплений, потому что повышает уровень содержания глюкозы в крови. А глюкоза – это такой продукт, излишек которого наш организм при нормальной жизнедеятельности не выводит в окружающую среду, а откладывает про запас в виде жира.

Вы никогда не задумывались над тем, почему наш организм откладывает именно жировые запасы, а не белковые и не углеводные? Случайно ли это или закономерно? Конечно же – закономерно, поскольку жир представляет собой наиболее удобную, наиболее емкую, если так можно выразиться, форму хранения энергии. Если при расщеплении 1 грамма глюкозы или белка (до конечных продуктов) высвобождается 17,6 кДж[9 - 1 килоджоуль = 0,24 килокалории.] энергии, то при расщеплении 1 грамма жира – 38,9 кДж!

Для любого склада имеет значение не только его емкость, но и удобство погрузки и разгрузки. По сложности извлечения энергии при расщеплении жиры занимают промежуточное место между глюкозой и белками.

Но вернемся к кортизолу. С его снабженческой функцией мы разобрались. Но на этом «стрессовые» функции кортизола не заканчиваются. Помимо обеспечения организма энергией, кортизол повышает артериальное давление, причем делает это двояким образом, действуя напрямую и опосредованно. Напрямую кортизол повышает чувствительность сосудистых рецепторов к норадреналину, а опосредованно – способствует задержке в организме ионов натрия, стимулирует обратное всасывание ионов натрия в кровь в почках.

Рис. 13. Почечный клубочек

Здесь нам нужно сделать небольшое отступление и пояснить, что такое обратное всасывание в почках и почему повышение концентрации ионов натрия в крови вызывает подъем артериального давления. Те, кто все это знает, могут пропустить объяснение.

Поверхностный корковый слой почки содержит так называемые «почечные клубочки» – совокупность множества капиллярных петель, образующих фильтр для жидкости, переходящей из крови в почку. Каждый клубочек окружен соединительнотканной капсулой.

Если вы посмотрите на рисунок внимательно, то заметите, что выносящая артерия почечного клубочка гораздо у?же приносящей. Вследствие разницы в диаметрах артерий в клубочке создается повышенное давление крови и происходит фильтрация жидкой части крови[10 - Кровь состоит из жидкой среды, которая называется «плазмой», и форменных элементов: лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов.] через стенки капилляров. В клубочке образуется так называемая «первичная моча», в которой, помимо вредных веществ, подлежащих выведению из организма (мочевина, мочевая кислота и др.), также содержатся полезные. Первичная моча представляет собой плазму крови только без белков, крупные молекулы которых не способны проходить через относительно небольшие поры в стенках почечных капилляров.

От капсулы отходит длинный извитый каналец, оплетенный кровеносными сосудами. Пока первичная моча проходит по этому канальцу, полезные вещества из нее успевают всосаться обратно в кровь. Этот процесс по-научному называется «реабсорбцией», что переводится с латыни как «обратное поглощение» или «обратное всасывание». В результате обратного всасывания образуется вторичная или «конечная» моча, содержащая ненужные организму вещества, растворенные в воде.

С обратным всасыванием мы разобрались. А для того, чтобы понять, почему повышение концентрации ионов натрия в крови вызывает подъем артериального давления, нужно вспомнить о таком физическом явлении, как осмос.

Если разделить два раствора с разной концентрацией одного и того же вещества частично проницаемой (полупроницаемой) мембраной, то есть такой, через которую смогут проходить только молекулы растворителя, то начнется процесс оттока молекул растворителя из раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества в раствор с бо?льшей концентрацией, поскольку сообщающиеся растворы имеют тенденцию к выравниванию концентраций растворенных в них веществ.

Обратите внимание на частичную проницаемость мембраны, через поры в которой могут проникать только молекулы растворителя, но не растворенного вещества. Это очень важно. А теперь представьте в роли такой мембраны стенку капилляра. Внутри, то есть в крови, концентрация ионов натрия высокая, а снаружи, в межклеточном пространстве – низкая. Для выравнивания концентрации натрия молекулы воды из межклеточного пространства устремятся в кровь. Ионы натрия выйти в межклеточное пространство не могут, так как стенки капилляров для них непроницаемы. В результате всасывания воды из межклеточного пространства увеличится объем крови. А к чему приводит увеличение объема жидкости в замкнутой гидравлической системе? К возрастанию давления!

Рис. 14. Осмос

Помимо повышения артериального давления и управления энергоресурсами кортизол также обладает противовоспалительным действием, которое проявляется при повышенном его содержании в крови. Но при этом коллаген замедляет заживление ран из-за способности разрушать коллагеновые волокна. Коллаген – это белок нитевидной структуры, активно участвующий в процессах заживления. Рубцы, остающиеся на месте заживших ран, состоят из коллагена.

Кортизол вырабатывается под воздействием адренокортикотропного гормона гипофиза, выработка которого, в свою очередь, стимулируется кортиколиберином, вырабатываемым в гипоталамусе, где сходятся все нити управления эндокринными процессами в нашем организме.

А кто, по вашему мнению, управляет выработкой всех этих либеринов в гипоталамусе? Сами гормоны! По принципу отрицательной обратной связи. Повышение уровня содержания гормона в крови снижает выработку соответствующего либерина в гипоталамусе и наоборот. Наш организм – саморегулирующаяся система.

Пролактин, также называемый лактотропным или лактогенным[11 - «Лакто-» (от лат. «lactis» – «молоко») – первая составная часть сложных слов, обозначающая отношение к молоку, «-тропный» (от греч. «тропос» – «сродство») означает «относящийся к…», «-генный» (от греч. «генез») означает «порождающий».] гормоном, вырабатывается в гипофизе. По химическому строению он является белком. Главной функцией пролактина у женщин является вызывание и поддержание выработки молока в молочных железах. Обратите внимание – пролактин вырабатывается как у женщин, так и у мужчин, но в меньших количествах. Мы подробно поговорим о пролактине в последующих главах, а сейчас коснемся только его роли при стрессе.

Зачем в стрессовых ситуациях повышается выработка пролактина? Для того, чтобы у женщин образовалось больше молока? Нет, не для этого. Стрессовое значение пролактина заключается в угнетении им болевой чувствительности. Обезболивающее действие пролактина в первую очередь нужно для того, чтобы кормящие не ощущали бы сильной боли при покусывании соска ребенком во время кормления. Но этот эффект носит генерализованный характер, то есть – распространяется не только на область сосков, но и на весь организм в целом. Согласитесь, что угнетение болевой чувствительности при стрессах имеет важное значение. При стрессовой ситуации существует возможность схватки, да и во время бегства низкая болевая чувствительность не помешает.

И в заключение – два слова о соматотропине. Выработка соматотропина при стрессе возрастает. Этот гормон приходит на помощь кортизолу и адреналину, помогает им обеспечивать организм энергией. Вспомните, что соматотропин повышает уровень содержания глюкозы в крови, а также стимулирует распад жиров. Снабжение организма энергией в стрессовой ситуации – задача огромной важности, а решение таких задач обычно поручают не одному сотруднику, а группе.

Можете выдохнуть и расслабиться. Стрессы остались позади. В следующей главе речь пойдет о гормонах-защитниках и гормонах-вредителях.

Резюме

Существует четыре гормона стресса, выработка которых увеличивается при стрессовых состояниях – адреналин, норадреналин, кортизол и пролактин.

Адреналин (или эпинефрин) – это основной гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников.

В нашем организме существует пять типов адренорецепторов – рецепторов, способных связываться с адреналином и норадреналином.

?

-адренорецепторы находятся в мельчайших артериях, которые называются «артериолами». Стимуляция этих рецепторов приводит к сужению артериол, спазму их стенок.

?

-адренорецепторы, которые также находятся в артериолах, при взаимодействии с адреналином производят обратное действие – расширяют просвет артериол.

?

-адренорецепторы находятся, главным образом, в сердечной мышце. Их стимуляция приводит к увеличению частоты и силы сердечных сокращений. Также эти рецепторы находятся в почках.

?

-адренорецепторы находятся в мельчайших бронхах, которые называются «бронхиолами». Их стимуляция вызывает расширение бронхиол. Также эти рецепторы находятся в печени, где при стимуляции увеличивают распад гликогена и тем самым увеличивают поступление глюкозы в кровь.

?

-адренорецепторы находятся в жировой ткани. Их стимуляция усиливает распад жиров, сопровождающийся выделением энергии.