Боль и железы внутренней секреции
Вторая половина XIX столетия и начало XX ознаменовались необычайным расцветом учения о внутренней секреции. Многие гормоны, т.е. вещества, выделяемые железами внутренней секреции в кровь, получены в наши дни лабораторным путем в виде химически чистых соединений. Подробно изучено взаимодействие гормонов, их влияние на весь организм, на отдельные органы, на физиологические системы. Хорошо известно, что происходит в организме, если нарушена деятельность какой-нибудь железы внутренней секреции или она удалена с той или другой экспериментальной целью.
Установлено, что железы внутренней секреции, в тесном взаимодействии с нервной системой, осуществляют необычайно тонкую, совершенную и безупречную регуляцию жизненных процессов. Выделяя свои гормоны непосредственно в кровь, они изменяют состав и биологические свойства внутренней среды организма, перестраивают деятельность нервного аппарата и тем самым в определенной степени направляют и координируют деятельность как отдельных органов, так и всего организма. Все железы внутренней секреции самым тесным образом связаны друг с другом, и гормоны одной железы, как правило, оказывают определенное влияние на состояние других желез. Но в то же время вся деятельность желез внутренней, секреции находится под постоянным и неослабным контролем нервной, в первую очередь вегетативной системы.
Как уже указывалось, при болевом раздражении в крови и тканевой жидкости могут быть обнаружены чрезвычайно активные химические вещества, которые током крови разносятся по всему организму и оказывают определенное действие на его клетки и органы. К этим веществам относятся также и гормоны.
Железы внутренней секреции почти мгновенно реагируют на боль и отвечают либо усилением, либо ослаблением гормонообразования и гормоновыделения. Из головного и спинного мозга, из коры и подкорки, из центров и нервных узлов вегетативной нервной системы получают они сигналы бедствия. Тягостная, непрекращающаяся, неуспокаивающаяся боль захватывает всю нервную систему, вовлекая в орбиту своего действия и содружество желез внутренней секреции.
В то же время медиаторы (ацетилхолин, норадреналин, гистамин), накопившиеся при болевом раздражении в нервных окончаниях кожи и в клетках центральной нервной системы и не разрушившиеся под влиянием тканевых ферментов, переходят в кровь и проникают в тканевую жидкость органов, в том числе и желез внутренней секреции, в одних случаях возбуждая, в других — угнетая их деятельность.
Все железы внутренней секреции отвечают на боль. Каждая из них реагирует по-своему. Но в первую очередь на болевое воздействие отвечают четыре железы нашего организма — надпочечники, гипофиз, щитовидная и поджелудочная железы.
Гормон мозгового слоя надпочечников — адреналин — называют универсальным, иногда аварийным гормоном. Клетки, образующие адреналин, находятся на внутреннем, мозговом слое надпочечников, и адреналин следует отличать от гормонов, выделяемых наружным слоем надпочечников — его корой. В основном действие адреналина подобно действию симпатической нервной системы. Он возбуждает организм, усиливает деятельность большинства его органов. Если ввести человеку или животному в кровь адреналин, у него усиливаются и учащаются сокращения сердца, суживаются сосуды, повышается кровяное давление, нарастает уровень сахара в крови, расширяется зрачок и в то же время почти полностью тормозятся движения кишечника. Такая же картина наблюдается при возбуждении симпатической нервной системы. Установлено, что адреналин, проникая в адренергические элементы ретикулярной формации, активирует всю симпатическую систему.
Посмотрите на испуганную или разъяренную кошку. Вы сразу увидите все признаки усиленной деятельности симпатической нервной системы: расширение зрачков, сердцебиение, взъерошивание шерсти. Если у такой кошки исследовать кровь, оттекающую от надпочечников, то в ней легко обнаружить большие количества адреналина.
Эмоциональное возбуждение, как показали многочисленные исследования, усиливает деятельность мозгового слоя надпочечников и ведет к повышенному образованию адреналина.
В нашей лаборатории неоднократно исследовалось содержание катехоламинов и продуктов их превращения в крови человека при различных заболеваниях, сопровождающихся тяжелыми болевыми явлениями. Оказалось, что при этом всегда нарастает уровень адреналина и норадреналина в крови. Интересно отметить, что адреналин накапливается главным образом в болевых зонах, например, при болях в левой руке наибольшие количества адреналина обнаруживаются в венозной крови, оттекающей от левой руки; при болях в правой половине тела — в крови, оттекающей от правой руки.
Все это говорит о том, что боль сопровождается усилением деятельности мозгового слоя надпочечников и выбросом значительных количеств адреналина в кровь.
В разных главах этой книги и по разным поводам нам приходилось (и еще придется) возвращаться к вопросу о роли катехоламинов в возникновении и формировании болевого ощущения. Вот уже несколько лет мы совместно с нашими сотрудниками Э. Ш. Матлиной и Г. С. Пуховой специально занимаемся этой проблемой. У крыс изучается обмен катехоламинов при болях, вызванных разными физическими и химическими воздействиями на центральные и периферические отделы нервной системы.
Читатель уже знаком с моделью Г. Н. Крыжановского , которому удалось вызвать у животных (крыс и кошек) мучительную боль центрального происхождения. Эту модель мы использовали в своих опытах. В задние рога спинного мозга, там, где расположена желатинозная субстанция, вводятся незначительные количества столбнячного токсина. Через несколько часов у крысы развивается характерная болевая реакция, на фоне которой в крови, органах и тканях определяется содержание адреналина, норадреналина, дофамина, их предшественника — ДОФА и продукта превращения — норметанефрина .
Уже самые первые исследования показали, что даже предварительная операция обнажения спинного мозга, необходимая для введения токсина, вызывает заметную перестройку обмена катехоламинов. Однако возникшие при операции изменения примерно через 24 часа сглаживаются, хотя полностью и не исчезают. Но то, что происходит при сравнительно слабом болевом ощущении, не идет ни в какое сравнение с катастрофическими нарушениями обмена катехоламинов, которые удается обнаружить в организме подопытного животного после того, как в его спинной мозг введен столбнячный токсин и развился центральный болевой синдром.
Из надпочечников непрерывным потоком в кровь начинает поступать адреналин. Это ведет к постепенному обеднению их мозгового слоя запасами гормона тревоги. Организм стремится всеми доступными силами поддержать содержание адреналина в крови на необходимом для его нормальной жизнедеятельности уровне, но синтез не успевает восполнить потребности и потери. Боль вызывает мобилизацию всей симпато-адреналовой системы.
Нестерпимое болевое ощущение возбуждает оба ее отдела — гормональный и медиаторный.
В первую очередь адреналином должно быть обеспечено сердце, оно и забирает из крови самую большую долю гормона. Одновременно в сердце растет расход норадреналина. Этот гормон и в то же время медиатор выделяется в мышцу сердца из окончаний разветвленных в ней симпатических нервов. Наряду с сердцем, мозг и печень являются требовательными потребителями адреналина. Под его влиянием гликоген печени превращается в глюкозу и повышается энергетический баланс организма.
Но, если боль усиливается, вслед за фазой повышенной активности симпато-адреналовой системы наступает период ее истощения. Содержание адреналина в сердце начинает снижаться, выделение норадреналина нервными окончаниями становится все слабее и слабее. Сердце теряет способность захватывать из притекающей крови адреналин, хотя уровень его во внутренней среде организма продолжает оставаться достаточно высоким. В то же время самые интересные изменения происходят в мозгу. Уже первая атака боли сопровождается снижением содержания норадреналина в гипоталамусе. Освобождаясь из связанной формы, норадреналин переходит в деятельное состояние и возбуждает чувствительные к нему адренергические элементы ретикулярной формации. Но, оказывается, то же самое происходит и при многих других сильных и сверхсильных воздействиях на организм, например при травме черепа, сильном охлаждении организма, длительном, изнуряющем беге крысы во вращающемся колесе, многочасовом плавании в бассейне. И все же при центральном болевом синдроме, вызванном введением столбнячного токсина в задние рога спинного мозга, нарушения обмена катехоламинов выражены особенно резко и потеря их запасов особенно велика.
Проходит какое-то время, и в мозгу начинает накапливаться адреналин. Через гемато-энцефалический барьер он проникает из крови сначала в гипоталамус, потом и в другие отделы мозга. Более подробно все это описано в главе о стрессе, к которой мы отсылаем читателя .
В нашей лаборатории была использована и другая модель боли — раздражение седалищного нерва электрическим током. Исследователи нередко применяют этот метод, чтобы вызвать у животного сильнейшую боль. Чем дольше длится раздражение, тем сильнее и мучительнее становится боль. Но, как и обнажение спинного мозга, сама по себе операция вскрытия седалищного нерва способствует синтезу катехоламинов в надпочечниках и накоплению их в органах. Длительное болевое раздражение нерва электрическим током лишь усиливает образование адреналина клетками надпочечников и выделение норадреналина симпатическими нервами. Разумеется, симпато-адреналовая система не во всех случаях реагирует одинаково, подчиняясь жестко запрограммированному режиму. Соотношение различных катехоламинов — адреналина, норадреналина, дофамина — в крови и тканях может колебаться, меняться, варьировать. Это зависит от характера, силы и длительности раздражения, особенностей живого организма, а во многих случаях — от его исходного физиологического состояния.
Для того чтобы предотвратить истощение запасов катехоламинов, что неизбежно приводит к стадии истощения симпато-адреналовой системы, а при продолжающемся болевом раздражении — к гибели животного, в нашей лаборатории была предпринята попытка искусственно восполнить резервы катехоламинов, столь необходимые организму в его защитных реакциях. С этой целью животному, испытывающему мучительную боль, вводились предшественники катехоламинов — те кирпичики, из которых в организме образуются адреналин, норадреналин, дофамин. Это синтезированные в лабораториях препараты ДОФА и тирозина. Казалось бы, что в минуту опасности проще вводить уже готовые препараты адреналина и норадреналина. Но на самом деле это мало эффективно. Организм быстро разрушает введенные катехоламины и выводит их с мочой. А предшественники, введенные в организм животного на фоне истощения запасов катехоламинов, хорошо используются и превращаются клетками надпочечников в адреналин, норадреналин, дофамин. Запасы их в крови, органах и тканях пополняются, и тем самым предотвращается стадия истощения.
Пока трудно предсказать, удастся ли подобным методом спасти животное (а может быть, когда-нибудь и человека!) от угрожающего при длительной боли шока и даже гибели, но полученные экспериментальные данные представляют интерес и заслуживают дальнейшего изучения.
Важнейшее значение для сохранения нормальной деятельности организма при сильном болевом раздражении имеют гормоны коры надпочечников. В настоящее время известно около 40 этих гормонов, отличающихся некоторыми особенностями химического строения и объединенных общим названием «кортикостероиды». Они оказывают стимулирующее действие на деятельность мышц, регулируют белковый, жировой, углеводный и минеральный обмен в организме. По своему строению и функциональным особенностям кора надпочечников разделена на три зоны. Наружная клубочковая зона образует гормоны, регулирующие обмен калия и натрия (минералокортикоиды); средняя (пучковая) и внутренняя (сетчатая) зоны вырабатывают гормоны углеводного обмена (глюкокортикоиды). Наконец, кортикостероиды, принимающие участие в половой деятельности, являются продуктами сетчатой зоны. В системе компенсаторных механизмов, т.е. приспособлений, при помощи которых организм восстанавливает нарушенный гомеостаз, гормоны коры надпочечников играют исключительно важную роль.
Значение надпочечников видно уже из того, что животное, у которого удалены эти железы, погибает, если ему нанести подряд несколько не слишком сильных болевых раздражений.
Нижний мозговой придаток, или гипофиз, является, по мнению большинства последователей, ведущей, даже главной железой внутренней секреции. Его гормоны принимают участие почти во всех жизненных явлениях и, что особенно существенно, влияют на деятельность отдельных желез внутренней секреции.
Гипофиз расположен внутри черепа, на основании мозга. Он состоит из передней и задней долей, между которыми находится так называемая промежуточная часть гипофиза. Местоположение железы позволяет ей выделять гормоны не только в кровь, но также и в омывающую его спинномозговую жидкость, и в мозг, с которым она тесно связана.
В гипофизе образуется несколько специфических гормонов, регулирующих деятельность других желез внутренней секреции. Адренокортикотропный гормон действует на кору надпочечников и стимулирует образование и выделение кортикостероидов; тиреотропный гормон влияет на щитовидную железу, гонадотропный — на половые железы.
В передней доле гипофиза вырабатывается гормон роста, в средней доле — гормон, регулирующий отложение пигмента. Задняя доля выделяет вазопрессин, повышающий кровяное давление, и окситоцин, возбуждающий сокращения матки.
Выделение гормонов гипофиза резко изменяется при болевых раздражениях. Вся деятельность этого сложнейшего (и по строению, и по функции) органа резко перестраивается. Одновременно с усиленным выделением адреналина мозговым слоем надпочечников, в кровь и спинномозговую жидкость начинают поступать большие количества различных гормонов гипофиза. Химический состав спинномозговой жидкости изменяется, нарушаются процессы обмена веществ в клетках головного и спинного мозга.
Под влиянием гормонов гипофиза усиливаются и учащаются сокращения сердца, повышается кровяное давление, становится более энергичным обмен жиров и углеводов в организме и т.д.
Большое влияние оказывают на гипофиз родовые боли. Они активируют деятельность этой железы, и из нее начинают поступать в кровь большие количества окситоцина, действующего на мускулатуру матки, сокращения которой становятся более энергичными и частыми.
Описанная ранее болевая анурия (прекращения мочеотделения почками), вызванная сильными болевыми ощущениями, также связана с деятельностью гипофиза.
Из гипофиза поступает в кровь особый гормон (антидиуретический), подавляющий деятельность почек. Под влиянием этого гормона при болевых ощущениях почти полностью прекращается образование мочи и наступает состояние анурии.
Однако образование антидиуретического гормона в гипофизе опровергнуто работами последних лет. Установлено, что при болевых раздражениях содержание его в крови крыс резко нарастает даже в тех случаях, когда гипофиз предварительно удален.
Сегодня мы знаем, что антидиуретический гормон вырабатывается не гипофизом, а специальными нейро-секреторными клетками ядер подбугорья. Отсюда по их аксонам он стекает в гипофиз, оттуда уже поступает в кровь ( рис. 44 ),
Образование и выделение гормона регулируется как нервным, так и гуморальным путем. Недостаточное образование антидиуретического гормона вызывает особое заболевание (несахарный диабет), при котором организм выделяет огромное количество мочи.
Рис. 42 Образование антидиуретического гормона в ядрах подбугорья
1, 2 — ядра подбугорья (гипоталамуса); 3 — путь движения антидиуретического гормона, образующегося в ядрах подбугорья, 4 — задняя доля гипофиза (гормон поступает в капилляры); 5 — вена задней доли гипофиза; 6 — артерия задней доли гипофиза; 7 — передняя доля гипофиза; 8 — артерия, снабжающая кровью ядра подбугорья, 9 — нейрон одного из ядер подбугорья (капля гормона передвигается по нервному волокну)
Несколько лет тому назад в печати появилось сообщение о том, что после оперативного удаления гипофиза исчезают мучительные боли, вызванные раковой опухолью груди. Из этого был сделан вывод, что гормоны, выделение которых регулируется гипофизом, принимают участие в формировании болевого ощущения.
Эта многообразная реакция гипофиза на боль тесно связана с деятельностью надпочечников. Гормоны гипофиза подготавливают организм, ткани и органы к действию адреналина и способствуют его выделению. При наличии гормонов гипофиза действие адреналина усиливается. В то же время, как только содержание адреналина в крови и тканях по каким-либо причинам уменьшается, гипофиз начинает выделять гормон, усиливающий деятельность надпочечников. Таким образом, гормоны надпочечника и гипофиза взаимно дополняют друг друга.
Деятельность гипофиза — этой ведущей железы внутренней секреции — контролируется центральной нервной системой, главным образом гипоталамическим отделом головного мозга. Обычно мы говорим о единой системе: гипоталамус—гипофиз—кора надпочечников, все компоненты которой теснейшим образом связаны друг с другом.
В последние годы американский ученый Харрис установил, что ядра гипоталамуса выделяют вещества, регулирующие секрецию гормонов гипофиза. Эти сложные химические соединения, названные «реализующими факторами», стимулируют образование клетками гипофиза, по крайней мере, шести гормонов (адренокортикотропного, тиреотропного, лютеинизирующего, фолликулостимулирующего, гормона роста и гормона, подавляющего образование пролактина). Химический состав их пока точно не известен; по предварительным данным, они являются полипептидами и состоят из нескольких различным образом сгруппированных аминокислот.
Сильное влияние оказывает на нервную систему гормон щитовидной железы — тироксин. Если людям и животным вводить его в кровь, они становятся более живыми, веселыми, подвижными. В лаборатории всегда можно узнать собаку, которой впрыснули тироксин. Она необычайно подвижна, бегает из угла в угол, прыгает, ласкается, пытается всеми силами проявить свою активность.
Напротив, собака, у которой удалена щитовидная железа, поражает своим безучастным, сосредоточенным и унылым видом. Она сидит в углу, не обращая внимания на то, что происходит вокруг. У нее отсутствуют гормоны, возбуждающие нервную систему, и это сразу заметит каждый, кто войдет в лабораторию.
Тироксин, как и адреналин, стимулирует симпатическую нервную систему. Правда, его действие гораздо сложнее, чем это принято было до сих пор считать. Наши исследования показали, что впрыскивание тироксина под кожу или в мышцу дает толчок к вторичному образованию различных активных химических веществ, накопление которых в крови и спинномозговой жидкости ведет к изменению почти всех физиологических процессов в организме. При этом (возможно, благодаря усиленному образованию в надпочечниках адреналина) возбуждается симпатический отдел вегетативной нервной системы.
Болевое раздражение активирует деятельность щитовидной железы. Одновременно с адреналином и гормонами гипофиза в кровь поступает и тироксин, который также усиливает деятельность сердца, возбуждает нервную систему, повышает обмен веществ.
Интенсивность и характер болевого ощущения зависят также от паращитовидных желез, регулирующих обмен кальция в организме. При тетании — заболевании, вызванном недостаточностью паращитовидных желез,— больной испытывает жестокие боли. Он кричит, стонет, жалуется. Но достаточно ввести в вену раствор хлористого кальция, чтобы боли мгновенно прекратились. Однако и избыток кальция в органах и тканях может вызвать сильные боли.
Трудно сказать, в какой последовательности выделяются при болевом ощущении гормоны отдельных желез внутренней секреции. Вполне вероятно, что каждый из них и дополняет, и усиливает, и ослабляет, и даже снимает действие другого. Возможно, что в одной стадии длительного болевого раздражения, при упорных, тягостных болях, вначале действуют гормоны, возбуждающие головной и спинной мозг, как, например, адреналин и тироксин, а потом в действие вступают притупляющие боль гормоны, медиаторы, метаболиты.
Возможно, что они одновременно действуют на разные ткани и органы, то повышая, то понижая чувствительность к боли. Этот вопрос в настоящее время окончательно не решен. Во всяком случае, гормон поджелудочной железы— инсулин, стимулирующий парасимпатическую нервную систему,— выделяется уже во второй стадии длительного болевого раздражения, когда боль начинает угнетать, подавлять деятельность организма и отдельных органов.
Инсулин, как известно, снижает содержание сахара в крови и наряду с этим усиливает деятельность парасимпатических центров и узлов. А при сильных болевых ощущениях парасимпатический отдел вегетативной нервной системы, как мы увидим дальше, вступает в действие уже после того, как симпатический ее отдел истощился и перешел в стадию угнетения .
Несколько слов и о роли половых гормонов в возникновении чувства боли.
Неоднократно описано, что кастрированные мужчины и женщины необычайно чувствительны к болевым раздражениям. Нередко женщины, у которых по той или другой причине были удалены яичники, жалуются на сильнейшие боли в разных органах, иногда напоминающие истинную каузалгию . Отыскивая происхождение этих болей, врачи теряются в догадках, считают их «преувеличенными», воображаемыми, эмоционально окрашенными. На самом же деле в основе их лежит недостаточность половых гормонов в организме и вызванная ею повышенная болевая чувствительность.
