RELATIONS BETWEEN COMPONENTS OF ENDOCRINE SYSTEMS IN TIEN SHAN HIGHLAND INHABITANTS

Abstract


Extreme environmental conditions are of special importance for the ecological studies of adaptation of humans to different natural and climatic conditions. Long term dwelling under extreme conditions is stressful and decreases the reserve of the endocrine system available for coping with adverse environmental conditions. The purpose of the present work was to study the conditions of the pituitary, thyroid, and sex glands and their relationships under stressful highland conditions. Blood levels of the pituitary hormones adre-nocorticotrophic factor and thyrotrophic factor, the adrenocortical hormone cortisol, the thyroid hormones thyroxin and triiodothy-ronin, the sex hormone testosterone, and the adrenal medullar catecholamine hormones were determined using immunoenzyme and fluorimetric techniques. In highlanders dwelling at 3600 meters above sea level, cortisol and ACTH are reduced evidencing a dec- reased activity of the pituitary-adrenal systems and, correspondingly, a more sparing way of body functioning. This is confirmed by decreased noradrenaline, dopamine and serotonin levels in people who live long under highland conditions. Increased TTH, T4 and noradrenaline in association with relatively low T3 may be a response to cold. Decreased testosterone in men and women suggests that the reserve capacities of the endocrine system have been mobilized and thus are restricted. The results show contrasting responses of endocrine glands to highland hypoxia. The mode and extent of the resulting rearrangements depend on the level of hypoxia and is determined by interrelationships between hormones. The endocrine system, as a base of forming the physiological and structural features of the body, ensures the specificity of protective response to highland stress by coherent integration of the functions of different regulatory systems, hormone playing the role of mediators between their central and peripheral components. The data expand and deepen the available knowledge about the endocrine mechanisms of adaptive responses of humans to different environmental factors and may be useful for defining the regional norms of human health relevant to highlands.

Введение. В комплексных экологических исследованиях адаптации человека к различным природно-климатическим факторам особое внимание уделяется регионам с экстремальными условиями обитания. Длительное существование населения в экстремальных условиях, приводящих к состоянию хронического стресса, создает все предпосылки для сокращения резервных возможностей гипофиза, коры надпочечников, тиреоидной системы и гонад [1-3]. В связи с этим очень важно изучение функциональных резервов эндокринных систем, так как именно благодаря их мобилизации организм преодолевает воздействие неблагоприятных климатических факторов. Цель исследований: изучение функционального состояния аденогипофиза, щитовидной, надпочечных и половых желез и их взаимоотношений при хроническом воздействии факторов высокогорья, а также определение эндокринных механизмов горноклиматической адаптации. Материалы и методы исследования. Исследования проведены на 17 практически здоровых жителях высокогорья (д. Аксай, 3600 м над уровнем моря) в возрасте 18-55 лет, проживающих в суровых условиях более 10 лет. Из них 8 мужчин, 9 женщин, средний возраст 36,4±1,76 года. Учитывая зависимость секреции гормонов от региональной принадлежности, проведены исследования в условиях предгорной равнины, у 14 жителей пгт. Кемин (1200 м над уровнем моря), из них 8 мужчин, 6 женщин, средний возраст которых составлял 33,9±2,64 года. В ходе предварительного собеседования об образе жизни, жилищных условиях, сроке жизни, характере питания с детализацией набора продуктов, вредных привычках и перенесенных заболеваниях определены практически здоровые жители для определения гормонального статуса. Отобранные лица были предупреждены заранее о необходимости избегать накануне пищевых и физических нагрузок, распития алкогольных напитков и стресса. Для определения половых гормонов у женщин репродуктивного возраста учтены фазы менструального цикла. Забор крови производили по месту жительства в условиях высокогорья и низкогорья в местных лечебных учреждениях. Для определения содержания гормонов забор крови осуществляли утром, натощак, из локтевой вены, в одно и то же время и месяц года. Учитывались температура среды (+22±24° С) и продолжительность светового дня (вторая-третья декада июня). Полученную кровь переливали в центрифужные пробирки и оставляли при комнатной температуре на 30-60 мин, в течение которых происходило свертывание крови. Затем кровь центрифугировали в течение 10 мин при 1000 об/мин, после чего отделяли сыворотку и переносили в чистые маркированные пробирки. В разделенную плазму добавляли ЭДТА (этилендиаминтриацетат), замораживали при температуре -20° С и не допуская оттаивания и повторного замораживания переносили в лабораторию, где содержание гормонов определялось в течение 2 недель. Оценивалось функциональное состояние гипофизарно-надпочечниковой (ГНС), гипофизарно-тирео-идной (ГТС), симпатоадреналовой систем (САС) и половых желез, включающих определение уровня адренокортикотропного и тиреотропного гормонов гипофиза, гормона коры надпочечников - кортизола, щитовидной железы - тироксина и трийодтиронина, половых желез - тестостерона - в плазме периферической крови методом твердофазного иммунофер-ментного анализа с использованием стандартных тест-наборов (Россия). Кроме того, содержание кате-холовых аминов определялось спектрофлюорометри-ческим методом в модификации Э. Ш. Матлиной и Т. Б. Рахмановой [4]. Полученные данные подвергались статистической обработке с применением критерия Стьюдента. Результаты и их обсуждение. Прежде чем перейти к обсуждению полученных результатов, считаем 92 МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2016 г., ТОМ 16, № 3 необходимым дать краткую климато-географическую характеристику исследуемого района. Долина Аксай Атбашинского района Кыргызской республики расположена во Внутреннем Тянь-Шане, представляет собой крупнейший горно-котловинный природный комплекс, высота которого колеблется от 3000 м до 4786 м (пик Ерме). Удаленность от океанов, резкая приподнятость и сложный сильнопересеченный рельеф обусловливают континентальность климата данного района (суровый климат, с большими амплитудами годовых и суточных температур и относительной сухостью воздуха). Средняя июльская температура воздуха колеблется от 10 до 5° С. Лето прохладное и холодное, зима суровая, средняя январская температура от -20 до -25° С. В центре Аксайской котловины - «полюсе холода» Тянь-Шаня - средняя январская температура -28° С, абсолютный минимум -51-54° С. Годовое количество осадков 170-400 мм. Многолетняя мерзлота распространена повсеместно [5]. Кроме того, в условиях высокогорья часто меняются барометрическое давление и связанное с ним парциальное давление кислорода, скорость движения воздуха, интенсивность излучения. стресс и др.), в результате чего организм испытывает чрезвычайные нагрузки. По биоклиматическому районированию горных территорий [6] долина Аксай (3600 м) расположена в зоне некомпенсируе-мого дискомфорта. В ходе исследований установлено, что уровень гормонов вышеуказанных эндокринных систем у жителей высокогорья не выходит за пределы границ общепринятой нормы для равнинных жителей [7]. Непревышение границ нормы является отражением устойчивости организма к воздействию факторов окружающей среды и выступает как вариант адаптивной нормы. Варианты нормы гормональных показателей отражают разные способы адаптации организма к окружающей среде. Для объяснения существующих сложных взаимосвязей между изученными эндокринными системами мы разделили высокие и низкие пределы нормальных значений вышеуказанных гормонов как повышение и понижение концентрации этих гормонов. Результаты исследований сравнивались с данными жителей низкогорья пгт. Кемин (1200 м над уровнем моря), которые рассматривались в качестве контрольных (таблица). Таблица Функциональное состояние эндокринных систем жителей Тянь-Шаня Исследуемые гормоны Пгт. Кемин, 1200 М Д. Аксай, 3600 м Общепринятые значения для равнинных жителей Изменение показателей по сравнению с низкогорными данными, в % АКТГ, пмоль/л 23,23+1,45 17,6+0,55 5,2-24,6 75,64 Кортизол, нмоль/л 354,01+41,69 191,64+14,88 220-660 54,13 Адреналин, мкг/л 0,58+0,03 0,4+0,01 0,12-0,7 70,11 Норадреналин, мкг/л 1,06±0,04 1,35±0,03 0,8-1,75 127,75 Дофамин, мкг/л 0,93±0,05 1,17±0,06* 0,65-1,45 125,75 Серотонин, мкг/мл 0,04±0,21 0,17±0,01* 0,1-0,2 157,98 ТЗ, нмоль/л 1,99+0,08 1,91+0,13*** 1,2-3,4 96,30 Т4, нмоль/л 83,04+3,17 117,25+5,61 60-140 141,19 П Т, мМЕ/л 1,8+0,12 2,57+0,07 0,35-5,5 143,15 Тестостерон до 40 лет, нмоль/л 15,63±2,25 6,14±0,66 12-30 39,28 Тестостерон ст. 40 лет, нмоль/л 14,07±5,52 5,42±0,57*** 7-21 38,54 Прогестерон, нмоль/л 1,45±0,29 0,5-7,7 Тестостерон жен, нмоль/л 1,42+0,58 0,24-2,7 *р<0,01;**р<0,03;***р<0,05. Жители высокогорья постоянно сталкиваются с суровыми физико-географическими условиями и социальными проблемами (тяжелые условия жизни, частая миграция, психоэмоциональный Выявлено, что уровень АКТ Г аденогипофиза у горцев (3600 м) колеблется в пределах 14,5-22 пмоль/л, а при сравнении с данными жителей предгорья (1200 м) снижен на 24,2%. МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2016 г., ТОМ 16, № 3 93 Содеpжание коpтизола у жителей rop (3600 м) находится на нижних значениях ноpмативных пpеде-лов и по сpавнению с данными пpедгоpных жителей оказалось значительно пониженным (на 45%). Можно констатиpовать, что у высокогоpных жителей, пpи суpовых экстpемальных условиях гоp, пpя-мая положительная связь между гипофизом и надпочечников усилена, а обpатная отpицательная связь ослаблена, что напpавлено на активные пеpестpойки оpганизма. Оpганизм, пеpеходя на дpугой уpовень pегуляции, более экономный и более целесообpаз-ный, pасшиpяет гpаницы адаптационных возможностей. Снижение активности системы гипофиз-коpа надпочечников объясняется отpажением генетических факифов и следствием более суpовых климатических условий в течение многих лет, что способствует более экономному pасходованию энеpгии оpганиз-мом [8], пpиводящее к увеличению его pезеpвных и адаптационных возможностей. У жителей высокогоpья (3600 м) концентpация адpеналина pавнялась 2,21 ±0,05 нмоль/л, что находится в пpеделах нижней фаницы ноpмы, также значительно меньше (на 29%) по сpавнению с данными жителей низкопфья, а концентpация ноpадpе-налина составляла 8±0,18 нмоль/л, что свидетельствует о повышенном функциониpовании данного нейpомедиатоpа. Содеpжание дpугого амина - дофамина, также оказалось повышенным (p<0,01), что подтвеpждается данными: 7,67 ±0,3 6 нмоль/л (на 26% пpевышает данные жителей пpедгоpья). Узовень нейpомедиатоpа, имеющего огpомное значение в пpоцессе адаптации оpганизма к гипоксии - сеpотонина - в фови жителей гоp pавно на 0,94±0,07 мкмоль/мл (p<0,01), особенно увеличено (на 58%) по сpавнению с данными жителей пpедгоpья. С увеличением сpоков пpоживания в высокогоpье фоpмиpуются более экономные механизмы адаптации. Пpеобладание синтеза ноpадpеналина и дофамина создает пpедпосылки для устойчивой и длительной pаботы оpганизма в условиях гоp, с меньшими энеpгетическими затpатами и обеспечивает постоянство pезеpвов катехоламинов в оpганизме. Напpавление сдвигов согласуется с известными пpед-ставлениями о том, что адpеналин, как гоpмон «фе-воги», пpиводит к быстpой мобилизации энеpгетиче-ских возможностей оpганизма, в то же вpемя ж^ал-pеналин, как гс^мон «гомеостаза», поддеpживает мобилизацию энеpгетических pесуpсов оpганизма в течение более длительного вpемени. Особенности питания (пpеобладание углеводов и особенно животных жиpов) высокогоpных жителей пpиводят к повышению тонуса симпатического отдела САС, связанного с активацией пpоцесса обpазования ноpадpеналина. Веpоятно, высокая потpебность в ноpадpеналине обеспечивается достаточным восполнением его пpедшественника, о чем свидетельствует высокий уpовень дофамина. Пpи исследовании функционального состояния гипофизаpно-тиpеоидного комплекса содеpжание Т4 колебалось в пpеделах 78,6-165,4 нмоль/л (в сpед-нем 117,25±5,61 нмоль/л), что находится в пpеде-лах сpедних и веpхних показателей ОПН и значительно (на 41,19%) пpевышает данные жителей пpедгоpья (1200 м). Пpи этом уpовень Т3 находится в сpедних и нижних значениях ноpмы (p<0,05). Содеpжание тиpеотpопного гоpмона аденогипофиза ваpьиpовало от 2,1 до 2,9 мМЕ/л, что оказывается на сpедних значениях ОПН , но существенно отличается от данных жителей дpугой высоты (выше на 43%). Исследованиями показано, что активность щитовидной железы находится в соответствии с rapu^-альным давлением кислоpода в офужающей атмо-сфеpе, что способствует снижению скоpости окислительных пpоцессов в тканях и является одной из существеннейших pеакций адаптации оpганизма к кислоpодному голоданию. Тем не менее в пpове-денных нами исследованиях ГТС у пфцев функцио-ниpует в веpхних фаницах ноpмативных пеpеделов. Небольшой гипеpтиpеоз необходим для пpиспособ-ления к эксфемальным условиям высокогоpья [9], пpи этом ноpмальный уpовень Т4 сигнализиpует о наметившейся тенденции к снижению функции щитовидной железы, что обеспечивает необходимый для жителей гоp уpовень функциониpования. Длительное воздействие высокогоpной гипоксии индуциpует контpастные изменения гоpмонального уpовня. Если увеличение T3 и T4 в высокопфье сопpовождается увеличением концентpации ноpад-pеналина в плазме кpови, пpи этом содеpжание ТТГ находится в сpедних значениях ОПН, то это отpа-жает pост активности симпатической неpвной системы [9]. Замедление обpазования Т3, возможно, напpавлено на сохpанение энеpгетического баланса оpганизма в условиях хpонического стpесса, что было обнаpужено пpи долговpеменной адаптации [10] и влиянии холода [11]. В адаптивных pеакциях на действие низкой темпе-pатуpы сpеды, очевидно, пpослеживается синеpгизм во взаимодействиях САС и тиpеоидных гоpмонов, когда необходимо усиление тепло^оду^ии и снижение теплопотеpь. Это достигается, с одной сифоны, пpи участии катехоламинов, запускающих pеакцию мобилизации энеpгосубстpатов из депо жфов и углеводов, повышающих теплообpазование и суживающих 94 МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2016 г., ТОМ 16, № 3 сосуды поверхности тела. С другой стороны, адаптивные реакции при действии холода осуществляются и при участии тиреоидных гормонов, активирующих в течение продолжительного времени обменные процессы и увеличивающих теплопродукцию [12]. Гормоны щитовидной железы имеют большое значение при холодовой адаптации [13]. Формируется специфическое напряжение тиреоидной системы [14], а в условиях недостаточности функции щитовидной железы нарушается формирование холодовой адапти-рованности и сохранение всех основных следов адаптации к холоду [15]. Создается впечатление, что адаптация к холоду или теплу зависит в основном от функции щитовидной железы, без которой не проявляется и калоригенный ответ адреналина. Это объясняется способностью тироксина вызывать разобщение окисления и фосфорилирования, т. е. высвобождать повышенное количество тепла, необходимого для «разогревания живой тепловой машины» [16]. Результаты проведенных исследований показали, что стресс-факторы высокогорной среды оказывают подавляющее воздействие на состояние половой функции у мужчин и женщин, вызывая изменения гормональных механизмов регуляции половой функции (снижается биосинтез тестостерона). Секреция тестостерона в крови у мужчин жителей высокогорья составила 5,87±0,21 нмоль/л (см. таблицу), оказалась на нижней границе ОПН , т. е. снижена почти вдвое по сравнению с данными жителей низкогорья (p<0,05). У женщин высокогорья уровень тестостерона находился в пределах 0,73-2,37 нмоль/л и оказался пониженным при сравнении с данными жительниц других высот (2800 м). Общая специфика секреции половых гормонов у высокогорных жителей, свидетельствующая об их низком уровне функционирования, подтверждается другими исследователями [17-19]. Авторы объясняют данный факт как следствие эволюционных адаптивных процессов, при которых стойкая гипоксия и другие факторы экстремальной окружающей среды угнетают секрецию половых гормонов [17, 20] и мобилизуют стратегические резервы эндокринной системы [21]. Такой тип секреции соответствует наи большей биологической эффективности ответной реакции организма на воздействие специфических экстремальных природных условий в горных областях. Однако степень снижения функциональной активности половых желез не превышает границ нашего представления о региональной норме, являющейся отражением устойчивости организма к повреждающим факторам внешней и внутренней среды. Выводы. Функциональное состояние эндокрин -ных систем у горцев, проживающих на высоте 3600 м над уровнем моря, характеризуется: - снижением активности гипофизарно-надпочечниковой системы, уровня кортизола и АКТГ, свидетельствующих о переходе функционирования организма на более экономный уровень регуляции путем минимизации реакции периферических структур; - повышенными уровнями норадреналина, дофамина и серотонина, подтверждающими экономный вариант функционирования при длительном воздействии факторов высокогорья; - уровни ТТГ, Т4 и норадреналина относительно повышены при низком уровне Т3, что является ответной реакцией на холод; - пониженной секрецией половых гормонов (уровень тестостерона у мужчин и женщин), свидетельствующих о мобилизации стратегического резерва эндокринной системы и сужении функциональных резервов организма. Заключение. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о контрастности реакций желез внутренней секреции в ответ на воздействие высокогорной гипоксии. Характер и глубина функциональных перестроек зависят от степени гипоксии и определяются межгормональными взаимоотношениями. Эндокринная система, как основа формирования физиологических и структурных особенностей организма, обеспечивает специфический механизм защиты в условиях высокогорного стресса. В формировании адаптивных реакций ее роль заключается во взаимообусловленной интеграции отдельных функциональных систем, где гормоны являются своеобразными посредниками между центральными и периферическими звеньями регуляции. Литература

G S Sadykova

Institute of Mountain Physiology of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

Email: Goulnura@mail.ru
Bishkek, Kyrgyz Republic

G S Dzhunusova

Institute of Mountain Physiology of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

Email: aiperi-03@mail.ru
Bishkek, Kyrgyz Republic

  1. Дегтева Г. Н., Зубов Л. А. Здоровая образовательная среда - здоровый ребенок // Экология человека.- 2003.- № 6. - С. 52-55.
  2. Щеголева Л. С. Резервные возможности иммунного гомеостаза у человека на Севере: автореф. дис.. д-ра биол. наук. - Архангельск, 2005.- 37 с.
  3. Филаретов А. А., Подвигина Т. Т., Филаретова Л. П. Адаптация как функция гипофизарно-адренокортикальной системы.- СПб.: Наука, 1994.- 131 с.
  4. Матлина Э. Ш., Рахманова Т. Б. Адреналин, норадреналин, дофамин, ДОФА в крови и тканях белых крыс при черепно-мозговой травме // Бюлл. экспер. биол. и мед.- 1967.- № 3.- С. 55-57.
  5. Атлас Киргизской СССР.- М., 1987.
  6. Шаназаров А. С., Черноок Т. Б., Глушкова М. Ю. Биоклиматическое районирование горных территорий // Горы Кыргызстана / под ред. А. А. Айдаралиева.- Бишкек: Технология, 2001.- С. 23-33.
  7. Абдылдаев Б. И., Бонецкий А. А., Абдылдаева З. Э. Гормональные исследования в клинической практике эндокринных заболеваний.- Бишкек, 1999.- 35 с.
  8. Учакина Р. В. Эколого-физиологическое обоснование гормонального статуса, физического и полового развития детей Дальневосточного региона: автореф. дис.. д-ра биол. наук.- М., 2006.- 39 с.
  9. Richalet J.P., Letournel M., Souberbielle J. C. Effects of high-altitude hypoxia on the hormonal response to hypothalamic factors // Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. - 2010.- Vol. 299, № 6.- Р. 1685-1692.
  10. Забродин Н. А. Гормональный статус организма при профессиональном «стрессе ожидания» // Проблемы экспертизы в медицине.- 2005.- № 19.- С. 51-53.
  11. Hackney A. C., Feith S., Pozos R., Seale J. Effects of high altitude and cold exposure on resting thyroid hormone concentrations // Aviat. Space Environ. Med.- 1995.- Vol. 66.- Р. 325-329.
  12. Щитовидная железа и симпатоадреналовая система.- Энциклопедия научной библиотеки.- 2004.- Режим доступа: http://enc.sci-lib.com/article0001554.html.
  13. Lauberg P., Andersen S., Karmisholt S. Cold adaptation and thyroid hormone metabolism // Horm. Metab. Res.- 2005.- Vol. 37 (9).- P. 545-549.
  14. Яковенкова Л. А. Морфофункциональное состояние и свободнорадикальный гомеостаз щитовидной железы и надпочечников половозрелых и неполовозрелых самцов крыс при адаптации к периодическому охлаждению : автореф. дис. канд. биол. наук.- Астрахань, 2009.
  15. Соболев В. И., Чирва Г. И. Физиологические механизмы адаптогенного действия тиреоидных гормонов // Мат. Всероссийской науч. конф. с междунар. участием, посвящ. 150-летию со дня рождения академика И. П. Павлова.- СПб., 1999.- С. 289.
  16. Колпаков М. Г., Поляк М. Г. Эндокринные механизмы регуляции процессов адаптации.- Новосибирск, 1975.
  17. Бец Л. B. Антропологические аспекты изучения гормонального статуса человека: автореф. дис. д-ра биол. наук.- М., 2000.- 48 с.
  18. Gonzales G. F. Hemoglobin and testosterone: importance on high altitude acclimatization and adaptation [Article in Spanish] // Rev. Peru. Med. Exp. Salud. Publica. - 2011.- Vol. 28 (1).- Р 92-100.
  19. Gonzales G. F. Serum testosterone levels and excessive erythrocytosis during the process of adaptation to high altitudes // Asian Journal of Andrology.- 2013.- Vol. 15.- Р. 368-374.
  20. Beall C. M., Worthman C. M., Stallings J., Strohl K. P., Brittenham G. M., Barragan M. Salivary testosterone concentration of Aymara men native to 3600 m. // Ann. Hum. Biol. - 1992.- Vol. 19 (1).- р.67-78.
  21. Типисова Е. В. Реактивность и компенсаторные реакции эндокринной системы у мужского населения Европейского Севера: автореф. дис. д-ра биол. наук.- Архангельск, 2007.- 46 с.

Views

Abstract - 49

PDF (Russian) - 0

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2016 Sadykova G.S., Dzhunusova G.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies