Альдостерон: Минералкортикоидты гормон және оның рөлі
Aldosterone
Альдостерон – бүйрек, қан қысымы, натрий мен калий деңгейін реттейтін маңызды гормон. Ауруларға қатысы бар, соның ішінде жүрек-қан тамыр және бүйрек ауруларына.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Минералокортикоидты стероид гормоны
Mineralocorticoid steroid hormone
Алдостерон – бүйрек үсті безінің қабығындағы гломерулалық аймақпен өндірілетін негізгі минералокортикоидты стероид гормоны. Ол бүйрек, сілекей бездері, тер бездері және тоқ ішекте натрийді сақтау үшін маңызды. Алдостерон қан қысымын, плазмадағы натрий (Na+) және калий (K+) деңгейін гомеостатикалық түрде реттеуде орталық рөл атқарады. Бұл негізінен нефронның дистальды түтікшелері мен жинағыш өзекшелеріндегі минералокортикоидты рецепторларға әсер ету арқылы жүзеге асырылады. Алдостеронның бұзылуы патологиялық және жүрек-қан тамырлары мен бүйрек ауруларының дамуына және прогрессиясына себеп болады. Алдостеронның функциясы жүрекпен бөлінетін атриальді натриуреттік гормонының функциясына кері. Алдостеронның секрециясына немесе әрекетіне кедергі келтіретін дәрілер, мысалы лизиноприл, антигипертензивтер ретінде қолданылады, ол ангиотензин түрлендіруші ферментті (АТФ) бұғаттап, альдостерон секрециясын төмендету арқылы қан қысымын төмендетеді. Бұл дәрілердің жалқы әсері натрий мен судың сақталуын азайту, ал калийдің сақталуын арттыру болып табылады. Басқаша айтқанда, бұл дәрілер несеп арқылы натрий мен судың шығарылуын күшейтеді, ал калийдің шығарылуын тежейді. Тағы бір мысал – спиронолактон, стероидті спиролактондар тобына жататын калийді сақтайтын диуретик, ол альдостерон рецепторына (басқаларымен қатар) кедергі келтіре жоғарыда сипатталған механизм арқылы қан қысымын төмендетеді. Алдостеронды алғаш рет 1953 жылы Сильвия Тайт (Симпсон) және Джим Тайт, Тадеуш Райхштейнмен бірлесіп оқшаулады.
Aldosterone is the main mineralocorticoid steroid hormone produced by the zona glomerulosa of the adrenal cortex in the adrenal gland. It is essential for sodium conservation in the kidney, salivary glands, sweat glands, and colon. It plays a central role in the homeostatic regulation of blood pressure, plasma sodium (Na+), and potassium (K+) levels. It does so primarily by acting on the mineralocorticoid receptors in the distal tubules and collecting ducts of the nephron. When dysregulated, aldosterone is pathogenic and contributes to the development and progression of cardiovascular and kidney disease. Aldosterone has exactly the opposite function of the atrial natriuretic hormone secreted by the heart. Drugs that interfere with the secretion or action of aldosterone are in use as antihypertensives, like lisinopril, which lowers blood pressure by blocking the angiotensin converting enzyme (ACE), leading to lower aldosterone secretion. The net effect of these drugs is to reduce sodium and water retention but increase the retention of potassium. In other words, these drugs stimulate the excretion of sodium and water in urine, while they block the excretion of potassium. Another example is spironolactone, a potassium sparing diuretic of the steroidal spirolactone group, which interferes with the aldosterone receptor (among others) leading to lower blood pressure by the mechanism described above. Aldosterone was first isolated by Sylvia Tait (Simpson) and Jim Tait in 1953; in collaboration with Tadeusz Reichstein.
Биосинтез
Кортикостероидтер холестериннен бүйрек үсті қабығының гломерулозалық және фасцикуляциялық аймақтарында синтезделеді. Көптеген стероидтік реакциялар цитохром P450 тобының ферменттерімен катализделеді. Олар митохондрия ішінде орналасқан және кофактор ретінде адрендоксинді қажет етеді (21-гидроксилаза және 17α-гидроксилазадан басқа). Алдостерон және кортикостерон биосинтез жолдарының бастапқы бөлігін ортақ пайдаланады. Соңғы бөліктері альдостерон синтазасы (алдостерон үшін) немесе 11β-гидроксилаза (кортикостерон үшін) арқылы жүзеге асырылады. Бұл ферменттер өте ұқсас (олар 11β-гидроксилдеу және 18-гидроксилдеу функцияларын ортақ пайдаланады), бірақ альдостерон синтазасы 18-тотығуды да жүзеге асыра алады. Бұған қоса, альдостерон синтазасы бүйрек үсті қабығының сыртқы жиегіндегі гломерулоза аймағында табылады; 11β-гидроксилаза гломерулоза және фасцикулата аймақтарында кездеседі. Альдостерон синтазасы, әдетте, бүйрек үсті безінің басқа бөліктерінде табылмайды.
The corticosteroids are synthesized from cholesterol within the zona glomerulosa and zona fasciculata of adrenal cortex. Most steroidogenic reactions are catalysed by enzymes of the cytochrome P450 family. They are located within the mitochondria and require adrenodoxin as a cofactor (except 21 hydroxylase and 17α hydroxylase). Aldosterone and corticosterone share the first part of their biosynthetic pathways. The last parts are mediated either by the aldosterone synthase (for aldosterone) or by the 11β hydroxylase (for corticosterone). These enzymes are nearly identical (they share 11β hydroxylation and 18 hydroxylation functions), but aldosterone synthase is also able to perform an 18 oxidation. Moreover, aldosterone synthase is found within the zona glomerulosa at the outer edge of the adrenal cortex; 11β hydroxylase is found in the zona glomerulosa and zona fasciculata. Aldosterone synthase is normally absent in other sections of the adrenal gland.
Минералокортикоид рецепторлары
Стероид рецепторлары жасуша ішінде орналасқан. Алдостерон минералокортикоид рецепторы (МР) кешені ДНК-ға белгілі бір гормондық жауап элементімен байланысады, бұл генге қатысты транскрипцияға алып келеді. Транскрипцияланған кейбір гендер трансепителийлік натрий тасымалы үшін маңызды, соның ішінде эпителийлік натрий каналының (ENaC) үш суббірлігі, Na+/K+ сорғылары және оларды реттейтін ақуыздар – сарысу және глюкокортикоидтармен индукцияланған киназа, сондай-ақ каналды индукциялайтын фактор. МР альдостеронмен де, кортизолмен де стимуляцияланады, бірақ организмді глюкокортикоидтар (мысалы, кортизол) арқылы альдостерон рецепторларының шамадан тыс стимуляциясынан қорғайтын механизм бар, олар сау адамда минералокортикоидтарға қарағанда әлдеқайда жоғары концентрацияда болады. Бұл механизм 11β гидроксистероид дегидрогеназа (11β HSD) деп аталатын ферменттен тұрады. Бұл фермент жасушаішілік бүйрек үсті безі стероид рецепторларымен бірге орналасқан және кортизолды МР-ға аффинитеті төмен, салыстырмалы түрде белсенді емес метаболит – кортизонға айналдырады. Глицирретинді қышқылды қамтитын лакрица 11β HSD-ні тежеуге және минералокортикоидтық артық синдромына әкелуі мүмкін.
Steroid receptors are intracellular. The aldosterone mineralocorticoid receptor (MR) complex binds on the DNA to specific hormone response element, which leads to gene specific transcription. Some of the transcribed genes are crucial for transepithelial sodium transport, including the three subunits of the epithelial sodium channel (ENaC), the Na+/K+ pumps and their regulatory proteins serum and glucocorticoid induced kinase, and channel inducing factor, respectively. The MR is stimulated by both aldosterone and cortisol, but a mechanism protects the body from excess aldosterone receptor stimulation by glucocorticoids (such as cortisol), which happen to be present at much higher concentrations than mineralocorticoids in the healthy individual. The mechanism consists of an enzyme called 11 β hydroxysteroid dehydrogenase (11β HSD). This enzyme co localizes with intracellular adrenal steroid receptors and converts cortisol into cortisone, a relatively inactive metabolite with little affinity for the MR. Liquorice, which contains glycyrrhetinic acid, can inhibit 11β HSD and lead to a mineralocorticoid excess syndrome.
Ренин- ангиотензин жүйесінің рөлі
Ангиотензин альдостеронды реттеуге қатысады және оның негізгі реттелу механизмі болып табылады. Ангиотензин II калиймен бірлесіп әсер етеді, ал калийдің кері байланысы ангиотензин II болмағанда дерлік жұмыс істемейді. Ангиотензин II нәтижесіндегі реттелудің шағын бөлігі капиллярлардың тарылуына байланысты бауыр арқылы қан ағынының төмендеуінен туындауы керек. Қан ағыны төмендегенде, бауыр ферменттерімен альдостеронның ыдырауы да азаяды. Альдостеронды тұрақты өндіру үшін төмен вольтты Ca2+ арналары арқылы кальцийдің үздіксіз енуі қажет болғанымен, оқшауланған зона гломерулоза жасушалары қоздырылмайды, олардың мембраналық потенциалы Ca2+ арналарының енуіне мүмкіндік бермейтіндей гиперполяризацияланған. Дегенмен, егешкілердің зона гломерулоза жасушалары бүйрек үсті безінің тіндік бөлігінде төмен жиілікті мембраналық потенциал осцилляцияларын өздігінен тудырады; зона гломерулоза жасушаларының осы туа біткен электрлік қозу қабілеті ангиотензин II және жасушадан тыс калий бақылай алатын қайталанатын Ca2+ арналары сигналын жасау үшін платформаны қамтамасыз етеді, олар альдостерон өндірісінің 2 негізгі реттеушілері болып табылады.
Angiotensin is involved in regulating aldosterone and is the core regulation. Angiotensin II acts synergistically with potassium, and the potassium feedback is virtually inoperative when no angiotensin II is present. A small portion of the regulation resulting from angiotensin II must take place indirectly from decreased blood flow through the liver due to constriction of capillaries. When the blood flow decreases so does the destruction of aldosterone by liver enzymes. Although sustained production of aldosterone requires persistent calcium entry through low voltage activated Ca2+ channels, isolated zona glomerulosa cells are considered nonexcitable, with recorded membrane voltages that are too hyperpolarized to permit Ca2+ channels entry. However, mouse zona glomerulosa cells within adrenal slices spontaneously generate membrane potential oscillations of low periodicity; this innate electrical excitability of zona glomerulosa cells provides a platform for the production of a recurrent Ca2+ channels signal that can be controlled by angiotensin II and extracellular potassium, the 2 major regulators of aldosterone production.
Калийдің плазмадағы концентрациясы
Плазмадағы рениннің мөлшері сарысудағы калийге байланысты, бұл, мүмкін, қарын артериясындағы сенсорлармен анықталады.
The amount of plasma renin secreted is an indirect function of the serum potassium as probably determined by sensors in the carotid artery.
Адренокортикотроптық гормон
Адренокортикотроптық гормон (АКТГ), гипофиз пептиді, альдостеронның түзілуіне, ықтималда дезоксикортикостерон – альдостеронның алғашқы түрінің қалыптасуын ынталандыру арқылы да әсер етеді. Алдостеронның деңгейі қан жоғалту, жүктілік кезінде артады.
Adrenocorticotropic hormone (ACTH), a pituitary peptide, also has some stimulating effect on aldosterone, probably by stimulating the formation of deoxycorticosterone, a precursor of aldosterone. Aldosterone is increased by blood loss, pregnancy,
Симпатикалық жүйкелердің рөлі
Альдостерон өндірісіне де біршама нервтік бақылау әсер етеді, ол қарын артериясы қысымының төмендеуімен, ауырсынумен, дене күйімен және, мүмкін, эмоциялармен (күңкею, қорқыныш және қарым-қатынассыздық) (соның ішінде хирургиялық стресс) байланысты. Күңкею альдостерон деңгейін арттырады. Сондықтан, жануардың жыртқышпен кездесуге дайындалуы тиімді, себебі қандағы калийдің жоғары концентрациясы нервтік жүйке беруге өте зиянды.
The aldosterone production is also affected to one extent or another by nervous control, which integrates the inverse of carotid artery pressure, pain, posture, and probably emotion (anxiety, fear, and hostility) (including surgical stress). Anxiety increases aldosterone, Thus, there is an advantage to an animal's anticipating a future need from interaction with a predator, since too high a serum content of potassium has very adverse effects on nervous transmission.
Барорецепторлардың рөлі
Қысымға сезімтал барорецепторлар көкірек және мойын аймағындағы дерлік барлық ірі артериялардың тамыр қабырғаларында табылады, бірақ ең көп талма артерияларының синустарында және аорта доғасында орналасқан. Бұл арнайы рецепторлар орташа артериялық қысымдағы өзгерістерге сезімтал. Қысымның артуы барорецепторлардың белсенділігінің күшеюіне және теріс кері байланыс реакциясына алып келеді, бұл жүйелік артериялық қысымды төмендетеді. Альдостеронның бөлінуі натрий мен судың тоқталып қалуына себеп болады, бұл қан көлемін арттырады, ал одан кейін қан қысымының жоғарылауы барорецепторлармен сезіледі. Бұл рецепторлар қалыпты гомеостазды сақтау үшін төмен қан қысымын немесе қан көлемінің азаюын анықтайды, нәтижесінде альдостерон бөлінеді. Бұл бүйректе натрийдің сақталуына, судың тоқталып қалуына және қан көлемінің артуына әкеледі.
Pressure sensitive baroreceptors are found in the vessel walls of nearly all large arteries in the thorax and neck, but are particularly plentiful in the sinuses of the carotid arteries and in the arch of the aorta. These specialized receptors are sensitive to changes in mean arterial pressure. An increase in sensed pressure results in an increased rate of firing by the baroreceptors and a negative feedback response, lowering systemic arterial pressure. Aldosterone release causes sodium and water retention, which causes increased blood volume, and a subsequent increase in blood pressure, which is sensed by the baroreceptors. To maintain normal homeostasis these receptors also detect low blood pressure or low blood volume, causing aldosterone to be released. This results in sodium retention in the kidney, leading to water retention and increased blood volume.
Натрийдің плазмадағы концентрациясы
Алдостерон деңгейі осмостық қысым арқылы сезілетін натрий түліміне кері пропорционалды түрде өзгереді. Алдостеронның сарысудағы калийге жауабы натрий түліміне дерлік тәуелді емес. Натрий түлімі төмен болғанда алдостерон артады, бірақ калийдің сарысудағы деңгейінің өсуіне байланысты плазмадағы альдостеронның өсу қарқыны жоғары натрий түлімінде, төмен натрий түліміне қарағанда айтарлықтай төмен болмайды. Осылайша, калийдің жеткілікті мөлшері болғанда, алдостерон барлық натрий түлімінде күшті реттеледі, бұл көбінесе "алғашқы" диеталарда кездеседі.
Aldosterone levels vary as an inverse function of sodium intake as sensed via osmotic pressure. The slope of the response of aldosterone to serum potassium is almost independent of sodium intake. Aldosterone is increased at low sodium intakes, but the rate of increase of plasma aldosterone as potassium rises in the serum is not much lower at high sodium intakes than it is at low. Thus, potassium is strongly regulated at all sodium intakes by aldosterone when the supply of potassium is adequate, which it usually is in "primitive" diets.
Алдостеронның кері әсері
Алдостерон концентрациясының кері байланысы морфологиялық сипатта емес (яғни жасушалардың саны мен құрылымындағы өзгерістерден өзгеше) және нашар, сондықтан электролиттік кері байланыстар қысқа мерзімді басымдыққа ие. Бұл шамадан тыс ренин секрециясының нәтижесі болмағанда. Ол артериялық гипертензияға (жоғары қан қысымына) әкеледі, бұл әдетте диагностикалық белгі болып табылатын гипокалемиямен байланысты. Екіншілік гипералдостеронизм, керісінше, ренин-ангиотензин жүйесінің жоғары белсенділігінен туындайды. Конн синдромы – альдостерон өндіретін аденомаға байланысты пайда болатын біріншілік гипералдостеронизм. Гипералдостеронизмнің себептеріне және басқа факторларға байланысты хирургиялық және/немесе дәрі-дәрмекпен емдеуге болады, мысалы, альдостерон антагонистерімен. Ренин мен альдостерон арақатынасы – бүйрек үсті безі аденомаларымен байланысты біріншілік гипералдостеронизмді анықтауға арналған тиімді скринингтік тест. Бұл гипералдостеронизмнің біріншілік және екіншілік себептерін ажыратуға ең сезімтал қандық тест болып табылады. Науқас 2 сағаттан астам тұрғанда алынған қан, науқас жатқан кезде алынған қанға қарағанда сезімтал болады. Тест алдында тұзды шектеуге болмайды және төмендеген калий деңгейі тестілгенге дейін түзетілуі керек, себебі ол альдостерон секрециясын төмендетуі мүмкін.
Feedback by aldosterone concentration itself is of a nonmorphological character (that is, other than changes in the cells' number or structure) and is poor, so the electrolyte feedbacks predominate, short term. when not a result of excessive renin secretion. It leads to arterial hypertension (high blood pressure) associated with hypokalemia, usually a diagnostic clue. Secondary hyperaldosteronism, on the other hand, is due to overactivity of the renin–angiotensin system. Conn's syndrome is primary hyperaldosteronism caused by an aldosterone producing adenoma. Depending on cause and other factors, hyperaldosteronism can be treated by surgery and/or medically, such as by aldosterone antagonists. The ratio of renin to aldosterone is an effective screening test to screen for primary hyperaldosteronism related to adrenal adenomas. It is the most sensitive serum blood test to differentiate primary from secondary causes of hyperaldosteronism. Blood obtained when the patient has been standing for more than 2 hours are more sensitive than those from when the patient is lying down. Before the test, individuals should not restrict salt and low potassium should be corrected before the test because it can suppress aldosterone secretion.
Гипоалдостеронизм
Альдостеронға арналған АКТГ стимуляциялық тесті гипоальдостеронизмнің себебін анықтауға көмектеседі, альдостеронға төмен жауап бүйрек үсті бездерінің біріншілік гипоальдостеронизмін, ал жоғары жауап екіншілік гипоальдостеронизмін көрсетеді. Бұл жағдайдың (және оған байланысты симптомдардың) ең көп таралған себебі - Аддисон ауруы; оны әдетте қан ағынында ұзақ уақыт (1 күн) тұрақты болатын флудрокортизонмен емдеуге болады.
An ACTH stimulation test for aldosterone can help in determining the cause of hypoaldosteronism, with a low aldosterone response indicating a primary hypoaldosteronism of the adrenals, while a large response indicating a secondary hypoaldosteronism. The most common cause of this condition (and related symptoms) is Addison's disease; it is typically treated by fludrocortisone, which has a much longer persistence (1 day) in the bloodstream.