Документ Microsoft Word (3). Циркадные ритмы эндокринной системы
 Скачать 32.4 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО «КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И.ВЕРНАДСКОГО» МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.И.ГЕОРГИЕВСКОГО Кафедра нормальной физиологии Реферат на тему: «Циркадные ритмы эндокринной системы» Работу выполнил: студент 2-го курса гр. Л1-с-о-174В Ибрагимова С.А. Симферополь 2019 г. Биоритмы – это периодические изменения характера и интенсивности биологических процессов, которые сохраняются при изоляции от факторов внешней среды и определяются тремя специфическими показателями – периодом, амплитудой и фазой. Период – это отрезок времени, необходимый для полного однократного повторения ритма. Амплитуда – это отклонение от среднего ритма – мезора. Она характеризует степень вариабельности биологической функции, которая является специфическим результатом ритмичности. Фаза – время минимального или максимального значения ритма в исследуемом биоритме. Акрофаза – момент, когда функция или процесс достигает максимального значения в течение полного цикла; минифаза – время, в течение которого исследуемая функция или процесс достигает минимума в течение цикла. Временная организация физиологических процессов является фундаментальной закономерностью жизнедеятельности организмов, она присуща всем уровням организации живой материи – от молекул до системных структур. Становление биологической временной системы происходит по определенной генетической программе и коррелирует с онтогенезом. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, названы синхронизаторами. Они определяются как периодические экзогенные сигналы, используемые организмом для калибровки периода внутренних биологических часов. Наиболее важными синхронизаторами являются смена света и темноты, длительность дневного фотопериода. Биоритм с периодом, близким к 24 ч, называют циркадным (околосуточным). Этот термин предложен американским ученым F. Halberg (1969) после того, как было установлено, что у человека, изолированного от внешнего мира, прежде всего от естественного освещения, и живущего в свобод ном режиме, длительность цикла сон–бодрствование, регулируемого только самочувствием (желанием спать или бодрствовать), составляет в среднем 25 ч, то есть очень близка к суточному периоду. Большинство физиологических и биохимических процессов у человека закономерно изменяются в течение суток. Биологическое значение естественных суточных колебаний физиологических функций состоит в обеспечении высокой активности, выносливости и работоспособности человека днем и, соответственно, отдыха и восстановления ночью. Циркадный ритм присущ всем показателям функционирования сердечно-сосудистой системы – частоте сокращений сердца, структуре ритма сердца, объемной скорости кровотока, артериальному давлению (АД). В течение суток изменяется не только деятельность отдельных звеньев системы кровообращения, но и их реактивность, чувствительность к различным воздействиям – физическим нагрузкам, вазоактивным веществам. Ведущую роль в координации циклических процессов в организме играют циркадные колебания функциональной активности нервной системы. Суточные колебания тонуса вегетативной нервной системы (ВНС) тесно связаны с циклом свет–темнота и, соответственно, сон–бодрствование. Тонус симпатической части ВНС преобладает в период дневной активности, парасимпатической части – во время ночного сна. ВНС и в целом моноаминергическая (допамин, норадреналин, гистамин, серотонин) система ответственны за интеграцию механизмов биологической временной организации. Биоритм этих систем формируется под влиянием комплекса взаимодействий с ведущими ритмоводителями в организме – эпифизом, в котором продуцируется мелатонин, и другими структурами центральной нервной системы (ЦНС), которая является основным генератором эндогенных циркадных ритмов. Саморегулирующийся период колебаний активности ЦНС равен приблизительно 24 ч. Выделяют 3 ключевых компонента формирования временной биологической структуры:
Образование мелатонина с последующим немедленным выбросом в кровь происходит только в темное время суток, максимально – во второй половине ночи, его циркуляция является важным нейроэндокринным маркером начала, окончания и продолжительности периода темноты для биологической организации позвоночных. Циркадный ритм синтеза мелатонина регулируется посредством передачи нервного импульса с фоторецепторных клеток сетчатки через ретино-гипоталамический тракт в ЦНС при непосредственном участии моноаминов. Координация многочисленных ритмических процессов в организме также осуществляется благодаря циклической деятельности гипоталамо-гипофизарного звена эндокринной системы. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза. В соответствии с циркадными ритмами центрального гипоталамо-гипофизарного звена изменяется секреторная активность периферических эндокринных желез. Суточные колебания претерпевает и реактивность эндокринной системы. В течение суток изменяется соотношение свободных и связанных форм гормонов, их метаболизм и чувствительность гормональных рецепторов. Циркадный ритм артериального давления. Колебания АД в течение суток подвержены четкому циркадному ритму. Кривая суточного профиля АД в дневное время образует плато с двумя пиками – с 9 до 11 и с 18 до 19 ч. После 19 ч АД начинает снижаться и достигает минимума в 2–4 ч. Затем наблюдают выраженное повышение АД в ранние утренние часы: приблизительно в период с 4 до 10 ч АД повышается от минимальных ночных значений до дневного уровня. Следовательно, регулярные и устойчивые колебания АД в течение суток как у здоровых лиц, так и у большинства пациентов с артериальной гипертензией (АГ) имеют двухфазный ритм, который характеризуется ночным снижением АД на 10-20% по сравнению со среднедневным уровнем. Выраженность двухфазного ритма оценивают по степени снижения АД в ночное время в процентах – суточный индекс. В зависимости от величины суточного индекса выделяют четыре типа циркадного ритма АД у больных с АГ. Суточный ритм у большинства больных с эссенциальной гипертензией (ЭГ) характеризуется ковшеобразным углублением кривой АД в ночные часы (суточный индекс варьирует в пределах 10-20%), в англоязычной литературе больных с таким профилем АД обозначают “dipper” (dip – погружение). Такое же снижение АД в ночные часы, по сравнению с дневными, характерно и для здоровых лиц. Пациенты с недостаточным снижением АД в ночные часы (суточный индекс менее 10%) обозначают “non-dipper”. Такой суточный профиль АД характерен для больных с тяжелой АГ, ее злокачественным течением, некоторыми видами вторичной АГ (реноваскулярная АГ, первичный альдостеронизм, синдром Кушинга, феохромоцитома). Выраженность двухфазного ритма зависит от возраста и расовой принадлежности: у лиц пожилого возраста и афроамериканцев часто отсутствует ночное снижение АД . Пациентов с чрезмерным снижением АД ночью (суточный индекс превышает 20%) обозначают “over-dipper”. У таких больных значительно чаще наблюдают гипоперфузионные ишемические осложнения, особенно при сопутствующем атеросклеротическом поражении сосудов сердца и головного мозга. Больных с ночной гипертензией относят к группе night-peaker, у них АД в ночное время превышает таковое в дневное время, поэтому суточный индекс отрицателен. Колебания АД в ночной период зависят от фазы сна. В первой половине ночи превалирует глубокий сон, в этот период АД снижается до минимального. Во второй половине ночи преобладает неглубокий сон, что ассоциируется с непродолжительными эпизодами повышения АД в ответ на внешние раздражители. При исследовании с использованием внутриартериального мониторирования у лиц с нормальным АД установлено, что утреннее повышение АД происходит до пробуждения. Утренний пик АД обусловлен циркадными ритмами симпатоадреналовой системы и нейрогуморальных вазоактивных субстанций. В утренние часы повышается активность a-адренорецепторов, значительно увеличивается концентрация катехоламинов, активность ренина и уровень кортизола в плазме крови. Катехоламины. Первые исследования, посвященные изучению циркадного ритма катехоламинов, опубликованы в середине 70-х годов ХХ в. Большинство авторов, исследовавших суточный ритм экскреции адреналина и норадреналина с мочой, описывают его как синусоиду с максимумом в дневные часы и минимумом ночью. Отмечено, что акрофаза экскреции катехоламинов с мочой приходится на 12–18 ч, их секреция с 4 до 6 ч минимальна . Одними из первых суточный ритм адреналина и норадреналина в крови исследовали J. Sauerbier и H. Mayersbach (1977), для определения концентрации катехоламинов в крови использован флуориметрический метод. Установлено наличие циркадного ритма как адреналина, так и норадреналина. Биоритм норадреналина характеризовался относительно низкой амплитудой колебаний. Выявлены два пика секреции норадреналина – с 8 до 14 ч и с 18 до 22 ч, что соответствовало акрофазам АД. Секреция адреналина в период бодрствования также была двухфазной с максимумами в полдень и в период с 20 до 23 ч. В ночные часы содержание катехоламинов в крови было минимальным. В исследованиях с использованием более точной радиоэнзимной методики изучения катехоламинов подтверждена суточная периодичность колебаний уровня адреналина и норадреналина в плазме. Р. Рrinz и соавторы показали, что циркадные ритмы концентрации в плазме как адреналина, так и норадреналина были двухфазными, акрофазу выявляли в 11 ч и между 18 и 21 ч; с 22 до 6 ч секреция катехоламинов была наименьшей. C. Linsell и соавторы отметили наиболее высокий уровень катехоламинов в период дневной активности (с 8 до 20 ч). Секреция норадреналина была минимальной в 01.30–02.50, адреналина – в 02.45–03.55. При этом установле на отчетливая корреляция между ритмами этих нейрогормонов (r=0,49; P<0,001). D. Ratge и соавторы установили существование суточных ритмов содержания адреналина и норадреналина в крови и моче, причем акрофазы уровня этих нейрогормонов в обеих биологических средах совпадали. Доказана ведущая роль высших центров головного мозга в регуляции и формировании суточных ритмов, в частности ритма симпатоадреналовой системы. У большинства пациентов, у которых вследствие травмы либо воспалительного процесса возникала дезинтеграция деятельности ЦНС до уровня среднего мозга, отсутствовал суточный ритм экскреции адреналина и норадреналина. Важным звеном в регуляции суточных колебаний содержания катехоламинов является гормон эпифиза мелатонин, способный подавлять активность симпатоадреналовой системы путем прямого действия на синтез норадреналина и серотонина в гипоталамусе . Процессы конъюгации катехоламинов также подвержены определенной суточной периодичности. У лиц с нормальным АД циркадный ритм содержания сульфатов катехоламинов противоположен ритму биологически активных свободных катехоламинов . В первой половине ночи отмечен пик содержания сульфоконъюгатов в плазме, перед пробуждени ем на фоне значительного увеличения концентрации свободных катехоламинов уровень их связанных форм снижался. Таким образом, ночное снижение уровня биологически активных катехоламинов может быть обусловлено эндогенной системой сульфоконъюгации и наоборот, деактивация этой системы в более поздний период сна способствует значительному утреннему увеличению концентрации циркулирующих активных катехоламинов. Такие синхронизирующие факторы, как сон и бодрствование, оказывают влияние на циркадную динамику секреции катехоламинов. S. Lightman и соавторы отметили инверсию суточного ритма секреции норадреналина при смещении периода бодрствования на ночь, а сна – на дневные часы. При этом наибольшую концентрацию гормона наблюдали с полуночи до 7 ч, наименьшую – в 10.30 и 15 ч. Однако C. Lincell и соавторы показали, что секреция адреналина не зависит от цикла сон–бодрствование и от перехода из положения лежа в положение стоя, тогда как уровень норадреналина значительно возрастает при пробуждении и перемене положения тела. Значительный прирост концентрации катехоламинов в часы пробуждения отметили C. Dodt и соавторы , G.H. Tofler и соавторы. Суточный профиль тонуса симпатической части ВНС определяется не только циркадной вариабельностью секреции катехоламинов, но и ритмом количества рецепторов. Выявлены циркадные колебания количества a- и b-адренорецепторов, мускариновых и допаминовых рецепторов в головном мозге крыс; их ритмы имеют эндогенное происхождение и коррелируют, однако не так тесно, как ожидалось, с концентрацией метаболитов норадреналина и допамина в крови. Существует мнение о том, что с возрастом циркадный характер секреции катехоламинов не изменяется. Однако у лиц пожилого возраста (60-82 года) отмечено значительное повышение среднесуточной концентрации норадреналина в крови по сравнению с таковой у молодых, тогда как мезор адреналина не изменяется. Циркадный ритм активности катехоламинов у пациентов с неосложненной ЭГ подобен биоритму у здоровых лиц. G. Natali и соавторы установили, что у больных с ЭГ экскреция катехоламинов с мочой не отличалась от таковой в контрольной группе, лишь акрофаза была сдвинута на более позднее время (соответственно 13.36 и 20.08). По данным J. Sowers , у пациентов с ЭГ определяли статистически значимый биоритм концентрации норадреналина с максимумом с 6 до 18 ч и минимумом в ночные часы. Установлена четкая корреляция содержания норадреналина и АД в течение суток. Взаимосвязь концентрации норадреналина и АД как у здоровых лиц, так и у пациентов с неосложненной ЭГ подтверждена и другими исследователями с помощью суточного амбулаторного мониторирования. Суточный ритм ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. R. Gordon и соавторы (1966) установили четкую циркадную зависимость активности ренина плазмы (АРП), которая постепенно снижается в дневные часы с минимумом в 16 ч и повышается в ночное время с максимумом в 8 ч. В последующих исследованиях подтверждено, что максимум АРП и содержания альдостерона приходится на ночные и утренние часы . Большинство авторов полагают, что секреция ренина и альдостерона существенно не изменяется в дневные и вечерние часы. Однако S. Lightman и соавторы обнаружили, что около 20 ч у здоровых лиц уровень альдостерона в плазме крови наиболее низкий. Установлена тесная взаимосвязь между ночными колебаниями АРП и внутренней структурой сна: медленная фаза сна сопровождается повышением активности АРП, быстрая – ее снижением. Эндогенный циркадный ритм АРП обусловлен степенью ответа организма на внешние воздействия (перемена положения тела). Доминантным модулятором суточного ритма альдостерона является суточный профиль секреции АКТГ, максимальная секреция которого отмечена в ночной период. В это время суток АКТГ является мощным стимулятором секреции альдостерона, а в дневные часы дополнительным регулятором является РААС. Циркадные ритмы АРП ангиотензина-ІІ и альдостерона зависят также от активности симпатической части ВНС, контролирующей процессы высвобождения этих гормонов . В конце 80-х годов появились сообщения о том, что активность ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) также подвержена изменениям в течение суток. По данным разных авторов , циркадный ритм активности АПФ представлен монофазной кривой с акрофазой в вечерние часы – 16.30, 18.30 и 20.48 и минимумом ночью. Установлена обратная зависимость между акрофазами АРП и альдостерона, с одной стороны, и АПФ – с другой. H. Schunkert и соавторы выявили взаимосвязь между суточным ритмом АПФ и АД как у здоровых лиц, так и у пациентов с ЭГ. Исследователи отметили влияние возраста на циркадный ритм функциональной активности РААС. P. Cugini и соавторы сообщают, что у лиц пожилого возраста снижаются среднесуточное значение и амплитуда колебаний АРП. Немногочисленные работы посвящены изучению циркадных ритмов РААС у больных с ЭГ. При исследовании суточных колебаний АРП и содержания альдостерона в плазме крови у больных с ЭГ на разных стадиях заболевания установлено, что по мере прогрессирования ЭГ снижалась среднесуточная АРП, хотя содержание альдостерона существенно не изменялось. У пациентов с ЭГ ІІ-ІІІ стадии акрофаза АРП и секреция альдостерона смещалась на ранние ночные часы (соответственно 02.10 – 02.48). Кроме того, у больных с ЭГ, в отличие от здоровых лиц, не отмечено снижение среднесуточного значения и амплитуды колебаний АРП с возрастом. Т.И. Ганжа и соавторы отмечают разнонаправленность суточных ритмов АРП у больных с ЭГ в зависимости от ее исходного значения. У пациентов с исходно низкой АРП циркадный ритм был извращен, минимальные показатели наблюдали утром, максимальные – вечером; с исходно высокой АРП – монотонность показателей на протяжении суток. Только у пациентов с исходно нормальной АРП колебания показателя были близки к нормальному ритму. Влияние фармакологических препаратов на суточный ритм РААС недостаточно изучено. Обнаружено, что при применении каптоприла изменяются циркадный ритм АРП, активность АПФ и секреция альдостерона. При введении пропранолола в дозе 160 мг/сут снижается среднесуточная АРП, уменьшается содержание альдостерона и амплитуда суточных колебаний этих показателей . При этом в большинстве наблюдений отмечено исчезновение циркадной периодичности колебаний АРП и уровня альдостерона как у здоровых лиц, так и у больных с АГ. При уменьшении содержания натрия в рационе существенно повышалась среднесуточная АРП и амплитуда колебаний ее и уровня альдостерона. Суточный ритм содержания инсулина и глюкозы в крови. Доказано, что колебания уровня инсулина в крови подвержены суточной периодичности . Максимальная концентрация гормона в крови отмечена во второй половине дня, а минимальная – ночью. С биоритмом уровня инсулина в крови тесно коррелируют суточные ритмы содержания глюкозы. Y. Nicolau и соавторы обследовали группу здоровых мужчин и женщин пожилого возраста – в среднем (77±8) лет, которые были адаптированы к госпитальным условиям с трехразовым питанием. Установлено, что суточный ритм содержания инсулина представлен монофазной кривой с акрофазой в период с 12 до 20 ч и минимумом ночью. Циркадный ритм уровня глюкозы подобен ритму инсулина: максимальные значения регистрируются в дневное время, минимальные – в ночные часы. Однако акрофаза суточной динамики инсулина на несколько часов предшествует акрофазе ритма глюкозы, которую отмечают с 16 до 20 ч. Не изучен вопрос о регуляции циркадных ритмов инсулина и глюкозы: являются ли они следствием эндогенного ритма или вторичными по от ношению к внешним синхронизирующим факторам, таким как питание, двигательная активность, эмоциональное и физическое состояние. В качестве модели, в которой исключается влияние фактора питания, его частота и структура, многие исследователи используют голодание. В большинстве наблюдений авторы не обнаружили ритмических колебаний концентрации глюкозы в крови у здоровых голодающих людей . Вместе с тем у больных с сахарным диабетом отмечены достоверные суточные ритмы концентрации глюкозы в крови с максимальным содержанием утром, постепенным снижением в течение дня и повторным повышением ночью. Полагают, что циркадный ритм глюкозы связан со степенью толерантности к ней или активностью процессов ее всасывания и обмена. С помощью глюкозотолерантного теста при проведении биоритмологических исследований показано, что уровень глюкозы в крови всегда выше при введении сахара в полдень, чем утром. Аналогичный дневной ритм отмечен и при внутривенном введении глюкозы. Реакция инсулина на введение глюкозы (внутрь, внутривенно) была минимальной в полдень и вечером. P. Biston и соавторы подтвердили наличие циркадных ритмов инсулина и глюкозы у здоровых лиц на фоне троекратного приема пищи. Отмечена положительная корреляция между систолическим АД и уровнем инсулина в утренние часы. Исследований, посвященных изучению суточной динамики инсулина и глюкозы у больных с ЭГ, нет, хотя в работах последних лет отмечены выраженные изменения метаболизма инсулина и глюкозы у пациентов с ЭГ. Таким образом, временная организация колебаний АД в течение суток формируется под влиянием циркадных ритмов деятельности симпатической и парасимпатической частей ВНС и РААС, а также суточной периодичности содержания нейрогуморальных субстанций (кортизола, ТТГ, инсулина, опиоидов, вазоактивных пептидов), прямо или опосредованно участвующих в регуляции АД. |