Всё о ХГЧ
И.М. Солопаева
Нижегородская государственная медицинская академия; ЦНИЛ, Нижний Новгород
Роль хорионического гонадотропина в структурно-функциональном обеспечении онтогенеза млекопитающих в норме и патологии
Гормон хорионический гонадотропин (ХГ) участвует в регуляции репродукции клеток и организмов млекопитающих, их развития, регенерации и гомеостаза на разных уровнях иерархической организации, т.е. во всех биологических явлениях, необходимых для жизнеобеспечения млекопитающих.
Доказано, что ХГ и его бета-субъединица продуцируются не только в хорионе трофобласта и плаценты, но и в тканях плода (даже в большей степени, чем в плаценте), во многих тканях детей и взрослых обоих полов, т.е. на протяжении всего онтогенеза млекопитающих [1-4]. Поэтому количество ХГ в тканях постоянно восполняется путем продуцирования гормона клетками многих органов, имеющих ген, ответственный за синтез ХГ. Следовательно, концентрация гормона в тканях и интенсивность его функционирования зависят как от функционального состояния гена, ответственного за синтез ХГ, так и от морфофункционального состояния клеток, продуцирующих этот гормон.
Усиление синтеза ХГ, например при беременности или при эндогенном введении его в организм, приводит к повышению концентрации гормона в тканях и усилению его функционирования. Это ведет к стимуляции и нормализации репродукции клеток и организмов млекопитающих и их развития в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе и в процессе физиологической, репаративной и внутриклеточной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе, закономерным результатом чего являются коррекция нарушений внутриутробного развития зародыша и плода, обратимость патологических изменений и нормализация структурно-функциональной патологии в органах и тканях млекопитающих.
К настоящему времени накоплено достаточное количество научных данных о значительном участии ХГ в жизнедеятельности млекопитающих в качестве гормон- и иммунорегулятора, но биологическая роль этого гормона до сих пор остается недостаточно изученной.
С 1964 г. в отделе морфологии Центральной научно-исследовательской лаборатории НГМА в рамках решения проблемы регенерации патологически измененных органов и обратимости патологических изменений стали проводить исследования по изучению влияния ХГ на структурно-функциональное обеспечение организма млекопитающих с особым вниманием к его действию на регенерацию органов и тканей [5-7]. Эти исследования начались с изучения влияния ХГ на нормальную и патологически измененную печень, а именно на интактную печень самцов белых беспородных крыс, на регенерирующую печень после резекции ее у здоровых животных, и на печень, измененную в результате ожога кожи, введения алкоголя и острого тотального облучения крыс. Кроме того, изучалось влияние ХГ на цирроз печени, вызванный длительным введением четыреххлористого углерода (ССl4) как у неоперированных крыс, так и у животных после резекции печени [8-10], в том числе и после многократных резекций цирротически измененной печени [11], и на печень с хроническим ССl4-гепатитом [12].
Обнаруженное сходство количественных показателей деструктивных и восстановительных процессов в паренхиме печени у человека и белых беспородных крыс давало возможность экстраполировать экспериментальные данные на человека [13].
Одновременно с проведением экспериментальных исследований в клинике лечили детей, больных хроническим персистирующим гепатитом (ХПГ) с использованием ХГ в комплексной терапии этих заболеваний [14].
В этих исследованиях была обнаружена ранее неизвестная взаимосвязь ХГ с нормальной и патологически измененной печенью млекопитающих, которая заключается в стимуляции, регенерации и нормализации ее структуры и функции ХГ и выражается в росте митотической активности гепатоцитов, увеличением количества нормальных и снижении числа дегенерирующих гепатоцитов, резорбции избыточно разросшейся соединительной ткани, усилении в ткани печени синтеза РНК, растворимого и нерастворимого белка, стимуляции и нормализации ферментного и липидного обменов, что проявляется в значительном снижении степени жировой инфильтрации органа.
На основании полученных результатов (все они были статистически высокодостоверны) был предложен новый способ регенерационной терапии с помощью ХГ болезней печени, таких как жировые гепатозы, алкогольные и радиационные поражения печени, изменения печени после ожога кожи, хронические гепатиты и циррозы разной этиологии и разной степени активности [15].
Результаты экспериментально-клинических исследований о влиянии ХГ на патологически измененную печень позволяют думать, что проведение 2-3 повторных курсов введения ХГ в течение 1,5-2 лет, в частности при циррозе печени, позволит отказаться в некоторых случаях от трансплантации органа.
Позже положительный клинический эффект при лечении ХГ хронических активных гепатитов и циррозов печени, в том числе и декомпенсированных, был подтвержден другими авторами [16-18].
Изучение влияния ХГ на этапы иммуногенеза в определенной мере позволило понять иммунологический механизм нормализации структуры и функции патологически измененной печени под влиянием этого гормона [9, 19].
Известно, что при хронических заболеваниях печени развивается тяжелая и сложная патология иммунной системы, при которой, по данным многочисленных авторов, у 70-75% больных наблюдается резкое и стойкое снижение количества Т-лимфоцитов с угнетением их функциональной активности и значительное усиление постоянно поддерживающихся процессов образования аутоантител [20]. Исходя из этого, для коррекции иммунопатологии при хронических заболеваниях печени нужно такое воздействие, под влиянием которого достигалась бы стимуляция Т-системы с одновременным торможением аутоантителообразования.
Изучение влияния ХГ на этапы иммуногенеза обнаружило уникальное свойство гормона стимулировать миграцию полипотентных стволовых клеток костного мозга в центральные органы иммуногенеза, Т- и В-лимфоцитов - в кровоток, но тормозить кооперацию Т- и В-лимфоцитов и антителообразование. Эксперименты показали, что ХГ удовлетворяет требованиям, предъявляемым к препаратам для коррекции иммунопатологии у больных с хронической патологией печени [21].
Дальнейшие исследования влияния ХГ на организм показали наличие взаимодействия этого гормона и с другими патологически измененными органами. Оказалось, что на введение ХГ реагируют патологически измененные надпочечники, поджелудочная железа, костный мозг, тимус, селезенка, лимфоузлы, желудок, нервные клетки спинномозговых узлов и нервные волокна, сердце [10].
Морфометрический анализ показал, что в патологически измененных надпочечниках под влиянием ССl4 достоверно по сравнению с нормой снижается содержание адренокортикоцитов в клубочковой и сетчатой зонах коркового слоя. Количество этих клеток нормализуется через 2 дня после введения ХГ.
При исследовании влияния ХГ на поджелудочную железу у собак [22] оказалось, что после резекции органа и введения ХГ с лидазой отмечается более выраженное повышение митотической активности ацинарных клеток и увеличение количества островковой ткани, чем у оперированных животных, не получавших ХГ. В поджелудочной железе белых беспородных крыс, поврежденной хлористым кобальтом, после введения ХГ отмечается уменьшение по сравнению с контрольными животными зон деструкции, характеризующихся разрушением клеточных мембран, образованием «пустот» в цитоплазме, появлением большого количества пикнотизированных ядер. Под влиянием ХГ в патологически измененной поджелудочной железе образуются скопления неоформленных в ацинусы клеток, имеющих четкую мембрану, наблюдается разделение на апикальную и базальные зоны, что характерно для ацинарных клеток нормальной поджелудочной железы. Результаты исследований влияния ХГ на поджелудочную железу, как после резекции, так и при повреждении хлористым кобальтом, говорят о стимуляции восстановительных процессов в органе под влиянием гормона.
При изучении влияния ХГ на облученных животных [10, 23-25] оказалось, что у крыс, получавших после облучения в дозе 7 Гр ХГ, выживаемость составила 78% от общего количества животных в группе, а из контрольных облученных животных выжило только 28%. Масса тела через месяц после облучения у крыс, получавших ХГ, составляла в среднем по группе 171 г, а у нелеченых облученных животных - 147,6 г. В периферической крови общее количество лейкоцитов у животных, получавших ХГ, на 3, 7, 15, и 25-е сутки после облучения составило соответственно 4913, 6294, 5130 и 19140 при норме 20000, а у контрольных животных на 3-и и 7-е сутки - соответственно 3900 и 2037. У 5 выживших облученных крыс, не получавших ХГ, через 15 и 25 сут после облучения общее количество лейкоцитов в периферической крови было равно 17850 и 12100.
Кроме того, обнаружено, что под влиянием ХГ у облученных животных общее количество дегенерирующих лейкоцитов, лимфоцитов и нейтрофилов в периферической крови оказалось через 21 сут после облучения и введения ХГ в 3,4 - 3,6 раза ниже, чем у нелеченых крыс, и стало равным величине этого показателя у интактных животных. Нормализация общего количества лейкоцитов и качественного их состава в периферической крови облученных животных говорит о восстановлении у них под влиянием ХГ системы лейкопоэза. Результаты изучения влияния ХГ на облученных животных свидетельствуют о лечебном действии гормона на организм при остром лучевом поражении и обосновывают лечение этим гормоном лучевых поражений у людей.
У крыс при длительном введении ССl4 развивается выраженная атрофия тимуса. Количество лимфоидных клеток в органе резко уменьшается. Стирается граница между корковым и мозговым веществом, наблюдаются очаги некроза, разрушение клеток, которые образуют так называемые дырчатые образования. Под действием 3, а особенно 10 инъекций ХГ структура тимуса восстанавливается. Увеличивается количество клеток в корковом слое, становится четкой граница между корковым и мозговым веществом. В мозговом веществе и корковом слое увеличивается также количество больших эозинофильных клеток [26, 27].
У самцов белых беспородных крыс, получавших длительное время четыреххлористый углерод, в тимусе, селезенке и лимфоузлах подсчитывали количество ядросодержащих клеток на 2 мг ткани [9]. Оказалось, что их число было резко снижено по сравнению с нормой: в тимусе - в 2 раза, в селезенке - в 1,5 и в лимфоузлах - в 3,8 раза. После трех ежедневных инъекций ХГ количество таких клеток увеличилось в тимусе в 2 раза, в селезенке - в 1,8 и в лимфоузлах в 2,5 раза по сравнению с их содержанием в органах животных, не получавших гормон. После 10 инъекций ХГ количество ядросодержащих клеток в этих органах стало близким к нормальному. Динамика содержания этих клеток свидетельствует о том, что ХГ стимулирует пролиферацию клеток в тимусе, селезенке и лимфоузлах, и это можно рассматривать как проявление процессов репаративной регенерации, способствующих нормализации структуры этих органов и усилению их функциональной активности.
Опубликованы результаты наблюдений о действии ХГ на патологически измененную слизистую оболочку желудка. Через 30 сут после начала его введения у животных отмечено улучшение структуры слизистой оболочки по сравнению с контрольными крысами, не получавшими гормон [28].
Показано, что введение ХГ подавляет процессы валлеровской дегенерации и хроматолиза в нервных клетках спинномозговых узлов у кошек, усиливает в них внутриклеточные репаративные процессы, увеличивает численность клеток с признаками гиперхромии, повышает активность сукцинатдегидрогеназы, а также активирует регенерацию нервных волокон [29].
Опубликованы данные о результатах лечения ХГ больных инфарктом миокарда на этапе ранней реабилитации. Автором отмечено, что по данным биохимических исследований, активировались репаративные процессы в сердце - они происходили интенсивнее, чем у больных, получавших другие виды лечения. Усилилась функция обоих желудочков сердца, улучшились показатели гемодинамики, возрос достоверно ударный объем крови в сравнении с больными, получавшими традиционную терапию. На основании этих данных автор делает вывод о высокой терапевтической ценности препарата ХГ для лечения больных инфарктом миокарда на стадии ранней реабилитации [30].
Таким образом, результаты проведенных собственных исследований и анализ известных данных других авторов позволяют утверждать о взаимоотношених ХГ со многими патологически измененными органами, которые заключаются, также как и с печенью, в стимуляции репаративной регенерации, закономерным следствием которой являются обратимость патологических изменений и нормализация структуры и функции органов. Этот факт имеет большое практическое значение, поскольку открывает новые возможности для лечения некоторых заболеваний многих органов ХГ (коммерческий препарат гонадотропин хорионический, Россия) и обосновывает введение в употребление термина «регенерационная ХГ-терапия».
В наших исследованиях также изучалось влияние ХГ на известные формы и стадии клеточного размножения, которое является общей основой всех этапов онтогенеза, таких как формообразовательные процессы развития зародыша и плода в эмбриогенезе, развитие организма детей в раннем постнатальном онтогенезе, физиологическая и репаративная регенерация в период раннего и позднего постнатального онтогенеза.
При анализе влияния ХГ на митотическое деление клеток установлено, что практически одновременно с появлением ХГ отмечается высокая митотическая активность клеток трофобласта и собственно зародыша. В печени интактных крыс, в регенерирующей печени после резекции у здоровых животных и после резекции цирротически измененной печени [10], в том числе и после трех повторных операций [11], а также в печени неоперированных крыс с хроническим СС14-гепатитом [12] введение ХГ стимулировало митотическую активность гепатоцитов. После резекции поджелудочной железы у собак и введения ХГ отмечали увеличение количества митозов в ацинарных клетках этого органа [22]. У мышей к концу первой недели беременности, когда уже появляется ХГ, начинает интенсивно пролиферировать эпителий молочных желез. Митотическая активность эпителиальных клеток молочных желез возрастает в 2 раза по сравнению с величиной ее у небеременных животных [31]. Приведенные данные говорят о том, что ХГ стимулирует митотическое деление клеток.
Существенную роль в регенерации печени играют двухъядерные гепатоциты. Введение ХГ интактным крысам [8], а также крысам с алкогольным поражением печени и неоперированным крысам с циррозом печени [10] приводило к достоверному увеличению их количества на тест-площадь препарата печени в сравнении с контрольными животными с такой же патологией, не получавших ХГ. Подсчет количества двухъядерных гепатоцитов у крыс с хроническим гепатитом [12] и у облученных животных [10] на препаратах изолированных гепатоцитов тоже показал увеличение их количества под влиянием ХГ по сравнению с контролем. Эти данные показывают, что ХГ стимулирует образование двухъядерных гепатоцитов.
Известно, что многие исследователи большое значение в восстановлении структуры и функции различных органов придают гипертрофии клеток и полиплоидизации их ядер, которую наряду с пролиферацией считают составной частью или фазой процесса регенерации. Кроме того, гипертрофия является одной из стадий митотического цикла, когда в цитоплазме клетки интенсифицируется синтез белка и размеры клеток увеличиваются. На модели хронического гепатита крыс выявлена способность ХГ усиливать гипертрофию гепатоцитов и полиплоидизацию их ядер на определенной стадии регенерационного процесса в патологически измененной печени [12].
Доказанное стимулирующее влияние ХГ на известные формы и стадии клеточного размножения позволяет назвать его универсальным стимулятором клеточного размножения.
Установлено, что в условиях усиленного функционирования ХГ в эндокринных железах беременных женщин [32] и в печени беременных крыс [33] стимулируются процессы физиологической регенерации, как и в печени здоровых крыс, получавших ХГ [8]. Выявлено, что ХГ стимулирует репаративную регенерацию во многих органах [10] и внутриклеточную регенерацию в патологически измененных гепатоцитах детей и животных [34] и в клетках спинномозговых ганглиев у кошек [29]. Следовательно, ХГ можно назвать также и универсальным стимулятором регенерации.
Разбирая вопрос о значении ХГ в жизни млекопитающих, нельзя не остановиться на вопросе о его влиянии на процессы развития. М.А. Воронцова пишет, что «биологи рассматривают регенерацию как один из видов развития, характеризующих организм» [35]. Одним из важнейших вопросов, связанных с существованием млекопитающих, является вопрос о причине, инициирующей начало и дальнейшее течение очень интенсивных и сложнейших процессов развития зародыша и плода. Наши данные о стимуляции размножения и развития клеток ХГ и сравнительный анализ динамики структур трофобласта и собственно зародыша в ранний зародышевый период по материалам ведущих эмбриологов [36-40] дают основание полагать, что толчком к началу развития зародыша, в том числе и дифференцировки как важнейшего элемента развития, является появление ХГ, который начинает синтезироваться в хорионе трофобласта вскоре после образования последнего и в дальнейшем регулирует весь процесс беременности. Показано, что ХГ является главным специфическим гормоном беременности, созданным природой в защиту этого процесса [41].
Первые признаки дифференцировки зародыша млекопитающих начинают появляться на 4-5-й день беременности при обособлении трофобласта и клеточной массы зародыша. Есть данные о том, что ХГ начинает синтезироваться клетками хориона накануне имплантации [42], которая происходит на 6-7-е сутки беременности. Судя по этим данным, ХГ начинает продуцироваться хорионом трофоласта на 5-6-е сутки беременности.
Поражает скорость развития трофобласта. Он образуется на 4-5-й день беременности, а на 5-6-й день клетки хориона начинают синтезировать ХГ. Следовательно, за 1-2 дня из ряда малодифференцированных клеток трофобласт на фоне высокой митотической активности его клеток превращается в специализированный орган, готовый выполнять свои функции, хорион которого становится способным синтезировать очень сложную и неоднородную структуру ХГ, ферменты, необходимые для осуществления имплантации и др.
Вероятно, клетки хориона трофобласта изначально по своей природе несут колоссальное количество информации, которая обеспечивает необыкновенно высокую скорость развития самого трофобласта и, по-видимому, в значительной степени реализуется через ХГ.
К концу первой и началу второй недели беременности по времени практически совпадают 4 важных для развития зародыша и плода события: начало продукции ХГ хорионом трофобласта, имплантация зародыша в слизистую матки, после чего ХГ зародыша трофобласта попадает в организм матери, усиление синтеза ХГ клетками матери и начало первой фазы гаструляции, во время которой начинается выраженная интенсификация эмбрионального развития. причем три первых события, связанные с появлением ХГ и увеличением его функционирования, по-видимому, являются определяющими для индукции и дальнейшего развития зародыша и плода, для формирования нормального доношенного потомства.
Снижение синтеза ХГ при беременности приводит к развитию самой разнообразной акушерской патологии. Как показано многочисленными исследованиями акушеров, при снижении концентрации ХГ новорожденные рождаются с функционально незрелыми системами, с повышенной заболеваемостью, признаками гипотрофии, при которой смертность их в 3 раза выше, чем при нормально протекающей беременности, когда этот процесс контролируется достаточным количеством ХГ, т.е. при снижении синтеза ХГ во время беременности нарушается нормальное течение формообразовательных процессов развития зародыша и плода.
В раннем и позднем постнатальном онтогенезе развитие представлено главным образом процессами физиологической и репаративной регенерации, которая непрерывно восстанавливает и обеспечивает функциональную активность органов. В настоящее время признается и развивается представление об единстве структурно-функциональных взаимоотношений в нормальных и патологически измененных тканях и органах. Это обусловливает при стимуляции регенерации усиление функциональной активности клеток, которые после репродукции начинают расти, дифференцироваться, созревать и в процессе развития становятся специализированными клетками, способными выполнять специфические функции. ХГ, стимулируя процессы физиологической и репаративной регенерации, неизбежно стимулирует развитие клеток, их рост и дифференцировку и усиление функциональной активности органов.
Таким образом, ХГ регулирует не только клеточное размножение, но и такие явления как, инициация и регуляция развития зародыша и плода в эмбриогенезе, организма детей в раннем постнатальном онтогенезе, развитие клеток в процессе физиологической и репаративной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе. Полученные данные показывают, что на протяжении всей жизни млекопитающих структурно-функциональное обеспечение онтогенеза в норме и патологии закономерно зависит от функционирования ХГ.
В процессе исследований обнаружены ранее неизвестные характерные черты ХГ как стимулятора клеточного размножения и регенерации [10]. В процессе изучения влияния ХГ на регенерацию цирротически измененной печени в эксперименте открыто длительное, пролонгированное действие этого гормона на процесс восстановления (другие известные стимуляторы оказывают только временный эффект). Подтверждением этого являются наблюдения за 29 детьми с хроническим гепатитом, получавших ХГ в составе комплексной терапии. Наблюдения показали, что через 1-1,5 года после окончания введения одного курса гормона у 26 детей, что составляет 90% от общего количества больных, обнаружен стойкий клинический эффект, а в сравниваемой группе детей с хроническим гепатитом, которых лечили традиционным способом, такой эффект обнаружен только в 9% случаев.
ХГ действует однонаправленно - только в сторону стимуляции регенерации. Ни в одном случае не отмечали отсутствия восстановления или его торможения. В ответ на введение гормона в патологически измененной печени вне зависимости от причин, вызвавших патологию с различными патогенетическими механизмами, обнаружена стандартная реакция, выражающаяся в стимуляции репаративной регенерации. Это позволяет говорить об автономном действии ХГ на этот процесс. Для ХГ характерна значительная эффективность и четкость действия, что выражается в высокой степени достоверности различий многих морфофункциональных показателей как у детей, так и у животных, получавших гормон.
В эксперименте было показано, что через 24 и 48 ч после резекции печени у крыс и экзогенного введения ХГ в плазме крови, концентрация ХГ увеличивается в 284 и 303 раза соответственно в сравнении с содержанием ХГ у оперированных животных, не получавших гормон, и в 261 и 298 раз становится выше, чем в норме. В ткани печени через 24 ч после резекции печени и введения ХГ его концентрация оказалась в 8 раз выше, чем у крыс, не получавших ХГ после операции [10]. При этом надо иметь в виду, что по современным представлениям большая часть введенного в организм гормона выводится в течение суток [41].
Полученные данные позволяют высказать мнение о том, что экзогенное введение ХГ в организм является стимулом для усиления эндогенного синтеза этого гормона клетками различных органов, способных синтезировать ХГ, т.е. о том, что ХГ способен стимулировать собственный эндогенный синтез.
Обнаруженное пролонгированное действие ХГ на регенерацию патологически измененной печени при введении его в организм трудно, практически невозможно объяснить без предположения о способности ХГ стимулировать собственный эндогенный синтез. Только приняв это предположение, можно также объяснить пока иначе необъяснимое колоссальное увеличение концентрации ХГ в конце первой и начале второй недели беременности в организме матери, стимуляцию синтеза гормона клетками разных органов беременных под влиянием ХГ, поступающего как бы извне - из трофобласта зародыша после имплантации его в слизистую матки.
Очень важное участие ХГ принимает в различных внутриклеточных процессах. Колоссальное значение имеет стимуляция этим гормоном внутриклеточной регенерации [34].
Введение ХГ крысам с хроническим гепатитом увеличивает содержание простагландинов Е+А в ткани печени крыс и в сыворотке крови через 24 и 48 ч после введения, что играет немаловажную роль в осуществлении регенерационных процессов и нормализации структуры и функции органа [43].
Исследование влияния ХГ на процессы перекисного окисления липидов в печени крыс с токсическим гепатитом и циррозом показало, что ХГ быстро, достоверно и стойко нормализует эти процессы [ 44 ].
Продуцирование ХГ клетками тканей эмбриона, детей и взрослых обоих полов, функционирование его во многих участках организма и взаимосвязь со многими органами, что обусловливает полифункциональность его действия, позволяет говорить о существовании в организме млекопитающих саморегулирующейся ХГ-системы с наличием временного, дополнительного, появляющегося во время беременности фрагмента в виде фетоплацентарного комплекса. В последнее время формируется представление о том, что синтез гормонов является не только специфической функцией эндокринных клеток, но и общебиологической реакций многих других клеток организма [45 ]. В это представление логично вписывается высказанное нами понятие о ХГ-системе.
Анализ всей научной информации, полученной при исследовании действия ХГ на организм, позволил обнаружить и сформулировать новую, ранее неизвестную, рострегулирующую и нормализующую некоторые патологические процессы биологическую роль ХГ, которую он играет в организме млекопитающих. Эта роль, как оказалось, имеет ведущее значение в структурно-функциональном обеспечении онтогенеза млекопитающих в норме и патологии и заключается в том, что на всех этапах онтогенеза при увеличении биологической активности гормона происходят инициация и стимуляция размножения клеток и их развития (роста и дифференцировки), приводящие к развитию организма в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе, к физиологической, репаративной и внутриклеточной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе и к нормализации структурно-функциональных нарушений при патологии [46].
Активное участие ХГ в полифункциональном комплексе процессов, обусловленное стимуляцией регенерации в различных органах и определяющее состояние жизнедеятельности организма, позволяет считать этот гормон одним из ведущих факторов жизнеобеспечения млекопитающих на протяжении всей жизни как в норме, так и при патологии.
Нижегородская государственная медицинская академия; ЦНИЛ, Нижний Новгород
Роль хорионического гонадотропина в структурно-функциональном обеспечении онтогенеза млекопитающих в норме и патологии
Гормон хорионический гонадотропин (ХГ) участвует в регуляции репродукции клеток и организмов млекопитающих, их развития, регенерации и гомеостаза на разных уровнях иерархической организации, т.е. во всех биологических явлениях, необходимых для жизнеобеспечения млекопитающих.
Доказано, что ХГ и его бета-субъединица продуцируются не только в хорионе трофобласта и плаценты, но и в тканях плода (даже в большей степени, чем в плаценте), во многих тканях детей и взрослых обоих полов, т.е. на протяжении всего онтогенеза млекопитающих [1-4]. Поэтому количество ХГ в тканях постоянно восполняется путем продуцирования гормона клетками многих органов, имеющих ген, ответственный за синтез ХГ. Следовательно, концентрация гормона в тканях и интенсивность его функционирования зависят как от функционального состояния гена, ответственного за синтез ХГ, так и от морфофункционального состояния клеток, продуцирующих этот гормон.
Усиление синтеза ХГ, например при беременности или при эндогенном введении его в организм, приводит к повышению концентрации гормона в тканях и усилению его функционирования. Это ведет к стимуляции и нормализации репродукции клеток и организмов млекопитающих и их развития в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе и в процессе физиологической, репаративной и внутриклеточной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе, закономерным результатом чего являются коррекция нарушений внутриутробного развития зародыша и плода, обратимость патологических изменений и нормализация структурно-функциональной патологии в органах и тканях млекопитающих.
К настоящему времени накоплено достаточное количество научных данных о значительном участии ХГ в жизнедеятельности млекопитающих в качестве гормон- и иммунорегулятора, но биологическая роль этого гормона до сих пор остается недостаточно изученной.
С 1964 г. в отделе морфологии Центральной научно-исследовательской лаборатории НГМА в рамках решения проблемы регенерации патологически измененных органов и обратимости патологических изменений стали проводить исследования по изучению влияния ХГ на структурно-функциональное обеспечение организма млекопитающих с особым вниманием к его действию на регенерацию органов и тканей [5-7]. Эти исследования начались с изучения влияния ХГ на нормальную и патологически измененную печень, а именно на интактную печень самцов белых беспородных крыс, на регенерирующую печень после резекции ее у здоровых животных, и на печень, измененную в результате ожога кожи, введения алкоголя и острого тотального облучения крыс. Кроме того, изучалось влияние ХГ на цирроз печени, вызванный длительным введением четыреххлористого углерода (ССl4) как у неоперированных крыс, так и у животных после резекции печени [8-10], в том числе и после многократных резекций цирротически измененной печени [11], и на печень с хроническим ССl4-гепатитом [12].
Обнаруженное сходство количественных показателей деструктивных и восстановительных процессов в паренхиме печени у человека и белых беспородных крыс давало возможность экстраполировать экспериментальные данные на человека [13].
Одновременно с проведением экспериментальных исследований в клинике лечили детей, больных хроническим персистирующим гепатитом (ХПГ) с использованием ХГ в комплексной терапии этих заболеваний [14].
В этих исследованиях была обнаружена ранее неизвестная взаимосвязь ХГ с нормальной и патологически измененной печенью млекопитающих, которая заключается в стимуляции, регенерации и нормализации ее структуры и функции ХГ и выражается в росте митотической активности гепатоцитов, увеличением количества нормальных и снижении числа дегенерирующих гепатоцитов, резорбции избыточно разросшейся соединительной ткани, усилении в ткани печени синтеза РНК, растворимого и нерастворимого белка, стимуляции и нормализации ферментного и липидного обменов, что проявляется в значительном снижении степени жировой инфильтрации органа.
На основании полученных результатов (все они были статистически высокодостоверны) был предложен новый способ регенерационной терапии с помощью ХГ болезней печени, таких как жировые гепатозы, алкогольные и радиационные поражения печени, изменения печени после ожога кожи, хронические гепатиты и циррозы разной этиологии и разной степени активности [15].
Результаты экспериментально-клинических исследований о влиянии ХГ на патологически измененную печень позволяют думать, что проведение 2-3 повторных курсов введения ХГ в течение 1,5-2 лет, в частности при циррозе печени, позволит отказаться в некоторых случаях от трансплантации органа.
Позже положительный клинический эффект при лечении ХГ хронических активных гепатитов и циррозов печени, в том числе и декомпенсированных, был подтвержден другими авторами [16-18].
Изучение влияния ХГ на этапы иммуногенеза в определенной мере позволило понять иммунологический механизм нормализации структуры и функции патологически измененной печени под влиянием этого гормона [9, 19].
Известно, что при хронических заболеваниях печени развивается тяжелая и сложная патология иммунной системы, при которой, по данным многочисленных авторов, у 70-75% больных наблюдается резкое и стойкое снижение количества Т-лимфоцитов с угнетением их функциональной активности и значительное усиление постоянно поддерживающихся процессов образования аутоантител [20]. Исходя из этого, для коррекции иммунопатологии при хронических заболеваниях печени нужно такое воздействие, под влиянием которого достигалась бы стимуляция Т-системы с одновременным торможением аутоантителообразования.
Изучение влияния ХГ на этапы иммуногенеза обнаружило уникальное свойство гормона стимулировать миграцию полипотентных стволовых клеток костного мозга в центральные органы иммуногенеза, Т- и В-лимфоцитов - в кровоток, но тормозить кооперацию Т- и В-лимфоцитов и антителообразование. Эксперименты показали, что ХГ удовлетворяет требованиям, предъявляемым к препаратам для коррекции иммунопатологии у больных с хронической патологией печени [21].
Дальнейшие исследования влияния ХГ на организм показали наличие взаимодействия этого гормона и с другими патологически измененными органами. Оказалось, что на введение ХГ реагируют патологически измененные надпочечники, поджелудочная железа, костный мозг, тимус, селезенка, лимфоузлы, желудок, нервные клетки спинномозговых узлов и нервные волокна, сердце [10].
Морфометрический анализ показал, что в патологически измененных надпочечниках под влиянием ССl4 достоверно по сравнению с нормой снижается содержание адренокортикоцитов в клубочковой и сетчатой зонах коркового слоя. Количество этих клеток нормализуется через 2 дня после введения ХГ.
При исследовании влияния ХГ на поджелудочную железу у собак [22] оказалось, что после резекции органа и введения ХГ с лидазой отмечается более выраженное повышение митотической активности ацинарных клеток и увеличение количества островковой ткани, чем у оперированных животных, не получавших ХГ. В поджелудочной железе белых беспородных крыс, поврежденной хлористым кобальтом, после введения ХГ отмечается уменьшение по сравнению с контрольными животными зон деструкции, характеризующихся разрушением клеточных мембран, образованием «пустот» в цитоплазме, появлением большого количества пикнотизированных ядер. Под влиянием ХГ в патологически измененной поджелудочной железе образуются скопления неоформленных в ацинусы клеток, имеющих четкую мембрану, наблюдается разделение на апикальную и базальные зоны, что характерно для ацинарных клеток нормальной поджелудочной железы. Результаты исследований влияния ХГ на поджелудочную железу, как после резекции, так и при повреждении хлористым кобальтом, говорят о стимуляции восстановительных процессов в органе под влиянием гормона.
При изучении влияния ХГ на облученных животных [10, 23-25] оказалось, что у крыс, получавших после облучения в дозе 7 Гр ХГ, выживаемость составила 78% от общего количества животных в группе, а из контрольных облученных животных выжило только 28%. Масса тела через месяц после облучения у крыс, получавших ХГ, составляла в среднем по группе 171 г, а у нелеченых облученных животных - 147,6 г. В периферической крови общее количество лейкоцитов у животных, получавших ХГ, на 3, 7, 15, и 25-е сутки после облучения составило соответственно 4913, 6294, 5130 и 19140 при норме 20000, а у контрольных животных на 3-и и 7-е сутки - соответственно 3900 и 2037. У 5 выживших облученных крыс, не получавших ХГ, через 15 и 25 сут после облучения общее количество лейкоцитов в периферической крови было равно 17850 и 12100.
Кроме того, обнаружено, что под влиянием ХГ у облученных животных общее количество дегенерирующих лейкоцитов, лимфоцитов и нейтрофилов в периферической крови оказалось через 21 сут после облучения и введения ХГ в 3,4 - 3,6 раза ниже, чем у нелеченых крыс, и стало равным величине этого показателя у интактных животных. Нормализация общего количества лейкоцитов и качественного их состава в периферической крови облученных животных говорит о восстановлении у них под влиянием ХГ системы лейкопоэза. Результаты изучения влияния ХГ на облученных животных свидетельствуют о лечебном действии гормона на организм при остром лучевом поражении и обосновывают лечение этим гормоном лучевых поражений у людей.
У крыс при длительном введении ССl4 развивается выраженная атрофия тимуса. Количество лимфоидных клеток в органе резко уменьшается. Стирается граница между корковым и мозговым веществом, наблюдаются очаги некроза, разрушение клеток, которые образуют так называемые дырчатые образования. Под действием 3, а особенно 10 инъекций ХГ структура тимуса восстанавливается. Увеличивается количество клеток в корковом слое, становится четкой граница между корковым и мозговым веществом. В мозговом веществе и корковом слое увеличивается также количество больших эозинофильных клеток [26, 27].
У самцов белых беспородных крыс, получавших длительное время четыреххлористый углерод, в тимусе, селезенке и лимфоузлах подсчитывали количество ядросодержащих клеток на 2 мг ткани [9]. Оказалось, что их число было резко снижено по сравнению с нормой: в тимусе - в 2 раза, в селезенке - в 1,5 и в лимфоузлах - в 3,8 раза. После трех ежедневных инъекций ХГ количество таких клеток увеличилось в тимусе в 2 раза, в селезенке - в 1,8 и в лимфоузлах в 2,5 раза по сравнению с их содержанием в органах животных, не получавших гормон. После 10 инъекций ХГ количество ядросодержащих клеток в этих органах стало близким к нормальному. Динамика содержания этих клеток свидетельствует о том, что ХГ стимулирует пролиферацию клеток в тимусе, селезенке и лимфоузлах, и это можно рассматривать как проявление процессов репаративной регенерации, способствующих нормализации структуры этих органов и усилению их функциональной активности.
Опубликованы результаты наблюдений о действии ХГ на патологически измененную слизистую оболочку желудка. Через 30 сут после начала его введения у животных отмечено улучшение структуры слизистой оболочки по сравнению с контрольными крысами, не получавшими гормон [28].
Показано, что введение ХГ подавляет процессы валлеровской дегенерации и хроматолиза в нервных клетках спинномозговых узлов у кошек, усиливает в них внутриклеточные репаративные процессы, увеличивает численность клеток с признаками гиперхромии, повышает активность сукцинатдегидрогеназы, а также активирует регенерацию нервных волокон [29].
Опубликованы данные о результатах лечения ХГ больных инфарктом миокарда на этапе ранней реабилитации. Автором отмечено, что по данным биохимических исследований, активировались репаративные процессы в сердце - они происходили интенсивнее, чем у больных, получавших другие виды лечения. Усилилась функция обоих желудочков сердца, улучшились показатели гемодинамики, возрос достоверно ударный объем крови в сравнении с больными, получавшими традиционную терапию. На основании этих данных автор делает вывод о высокой терапевтической ценности препарата ХГ для лечения больных инфарктом миокарда на стадии ранней реабилитации [30].
Таким образом, результаты проведенных собственных исследований и анализ известных данных других авторов позволяют утверждать о взаимоотношених ХГ со многими патологически измененными органами, которые заключаются, также как и с печенью, в стимуляции репаративной регенерации, закономерным следствием которой являются обратимость патологических изменений и нормализация структуры и функции органов. Этот факт имеет большое практическое значение, поскольку открывает новые возможности для лечения некоторых заболеваний многих органов ХГ (коммерческий препарат гонадотропин хорионический, Россия) и обосновывает введение в употребление термина «регенерационная ХГ-терапия».
В наших исследованиях также изучалось влияние ХГ на известные формы и стадии клеточного размножения, которое является общей основой всех этапов онтогенеза, таких как формообразовательные процессы развития зародыша и плода в эмбриогенезе, развитие организма детей в раннем постнатальном онтогенезе, физиологическая и репаративная регенерация в период раннего и позднего постнатального онтогенеза.
При анализе влияния ХГ на митотическое деление клеток установлено, что практически одновременно с появлением ХГ отмечается высокая митотическая активность клеток трофобласта и собственно зародыша. В печени интактных крыс, в регенерирующей печени после резекции у здоровых животных и после резекции цирротически измененной печени [10], в том числе и после трех повторных операций [11], а также в печени неоперированных крыс с хроническим СС14-гепатитом [12] введение ХГ стимулировало митотическую активность гепатоцитов. После резекции поджелудочной железы у собак и введения ХГ отмечали увеличение количества митозов в ацинарных клетках этого органа [22]. У мышей к концу первой недели беременности, когда уже появляется ХГ, начинает интенсивно пролиферировать эпителий молочных желез. Митотическая активность эпителиальных клеток молочных желез возрастает в 2 раза по сравнению с величиной ее у небеременных животных [31]. Приведенные данные говорят о том, что ХГ стимулирует митотическое деление клеток.
Существенную роль в регенерации печени играют двухъядерные гепатоциты. Введение ХГ интактным крысам [8], а также крысам с алкогольным поражением печени и неоперированным крысам с циррозом печени [10] приводило к достоверному увеличению их количества на тест-площадь препарата печени в сравнении с контрольными животными с такой же патологией, не получавших ХГ. Подсчет количества двухъядерных гепатоцитов у крыс с хроническим гепатитом [12] и у облученных животных [10] на препаратах изолированных гепатоцитов тоже показал увеличение их количества под влиянием ХГ по сравнению с контролем. Эти данные показывают, что ХГ стимулирует образование двухъядерных гепатоцитов.
Известно, что многие исследователи большое значение в восстановлении структуры и функции различных органов придают гипертрофии клеток и полиплоидизации их ядер, которую наряду с пролиферацией считают составной частью или фазой процесса регенерации. Кроме того, гипертрофия является одной из стадий митотического цикла, когда в цитоплазме клетки интенсифицируется синтез белка и размеры клеток увеличиваются. На модели хронического гепатита крыс выявлена способность ХГ усиливать гипертрофию гепатоцитов и полиплоидизацию их ядер на определенной стадии регенерационного процесса в патологически измененной печени [12].
Доказанное стимулирующее влияние ХГ на известные формы и стадии клеточного размножения позволяет назвать его универсальным стимулятором клеточного размножения.
Установлено, что в условиях усиленного функционирования ХГ в эндокринных железах беременных женщин [32] и в печени беременных крыс [33] стимулируются процессы физиологической регенерации, как и в печени здоровых крыс, получавших ХГ [8]. Выявлено, что ХГ стимулирует репаративную регенерацию во многих органах [10] и внутриклеточную регенерацию в патологически измененных гепатоцитах детей и животных [34] и в клетках спинномозговых ганглиев у кошек [29]. Следовательно, ХГ можно назвать также и универсальным стимулятором регенерации.
Разбирая вопрос о значении ХГ в жизни млекопитающих, нельзя не остановиться на вопросе о его влиянии на процессы развития. М.А. Воронцова пишет, что «биологи рассматривают регенерацию как один из видов развития, характеризующих организм» [35]. Одним из важнейших вопросов, связанных с существованием млекопитающих, является вопрос о причине, инициирующей начало и дальнейшее течение очень интенсивных и сложнейших процессов развития зародыша и плода. Наши данные о стимуляции размножения и развития клеток ХГ и сравнительный анализ динамики структур трофобласта и собственно зародыша в ранний зародышевый период по материалам ведущих эмбриологов [36-40] дают основание полагать, что толчком к началу развития зародыша, в том числе и дифференцировки как важнейшего элемента развития, является появление ХГ, который начинает синтезироваться в хорионе трофобласта вскоре после образования последнего и в дальнейшем регулирует весь процесс беременности. Показано, что ХГ является главным специфическим гормоном беременности, созданным природой в защиту этого процесса [41].
Первые признаки дифференцировки зародыша млекопитающих начинают появляться на 4-5-й день беременности при обособлении трофобласта и клеточной массы зародыша. Есть данные о том, что ХГ начинает синтезироваться клетками хориона накануне имплантации [42], которая происходит на 6-7-е сутки беременности. Судя по этим данным, ХГ начинает продуцироваться хорионом трофоласта на 5-6-е сутки беременности.
Поражает скорость развития трофобласта. Он образуется на 4-5-й день беременности, а на 5-6-й день клетки хориона начинают синтезировать ХГ. Следовательно, за 1-2 дня из ряда малодифференцированных клеток трофобласт на фоне высокой митотической активности его клеток превращается в специализированный орган, готовый выполнять свои функции, хорион которого становится способным синтезировать очень сложную и неоднородную структуру ХГ, ферменты, необходимые для осуществления имплантации и др.
Вероятно, клетки хориона трофобласта изначально по своей природе несут колоссальное количество информации, которая обеспечивает необыкновенно высокую скорость развития самого трофобласта и, по-видимому, в значительной степени реализуется через ХГ.
К концу первой и началу второй недели беременности по времени практически совпадают 4 важных для развития зародыша и плода события: начало продукции ХГ хорионом трофобласта, имплантация зародыша в слизистую матки, после чего ХГ зародыша трофобласта попадает в организм матери, усиление синтеза ХГ клетками матери и начало первой фазы гаструляции, во время которой начинается выраженная интенсификация эмбрионального развития. причем три первых события, связанные с появлением ХГ и увеличением его функционирования, по-видимому, являются определяющими для индукции и дальнейшего развития зародыша и плода, для формирования нормального доношенного потомства.
Снижение синтеза ХГ при беременности приводит к развитию самой разнообразной акушерской патологии. Как показано многочисленными исследованиями акушеров, при снижении концентрации ХГ новорожденные рождаются с функционально незрелыми системами, с повышенной заболеваемостью, признаками гипотрофии, при которой смертность их в 3 раза выше, чем при нормально протекающей беременности, когда этот процесс контролируется достаточным количеством ХГ, т.е. при снижении синтеза ХГ во время беременности нарушается нормальное течение формообразовательных процессов развития зародыша и плода.
В раннем и позднем постнатальном онтогенезе развитие представлено главным образом процессами физиологической и репаративной регенерации, которая непрерывно восстанавливает и обеспечивает функциональную активность органов. В настоящее время признается и развивается представление об единстве структурно-функциональных взаимоотношений в нормальных и патологически измененных тканях и органах. Это обусловливает при стимуляции регенерации усиление функциональной активности клеток, которые после репродукции начинают расти, дифференцироваться, созревать и в процессе развития становятся специализированными клетками, способными выполнять специфические функции. ХГ, стимулируя процессы физиологической и репаративной регенерации, неизбежно стимулирует развитие клеток, их рост и дифференцировку и усиление функциональной активности органов.
Таким образом, ХГ регулирует не только клеточное размножение, но и такие явления как, инициация и регуляция развития зародыша и плода в эмбриогенезе, организма детей в раннем постнатальном онтогенезе, развитие клеток в процессе физиологической и репаративной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе. Полученные данные показывают, что на протяжении всей жизни млекопитающих структурно-функциональное обеспечение онтогенеза в норме и патологии закономерно зависит от функционирования ХГ.
В процессе исследований обнаружены ранее неизвестные характерные черты ХГ как стимулятора клеточного размножения и регенерации [10]. В процессе изучения влияния ХГ на регенерацию цирротически измененной печени в эксперименте открыто длительное, пролонгированное действие этого гормона на процесс восстановления (другие известные стимуляторы оказывают только временный эффект). Подтверждением этого являются наблюдения за 29 детьми с хроническим гепатитом, получавших ХГ в составе комплексной терапии. Наблюдения показали, что через 1-1,5 года после окончания введения одного курса гормона у 26 детей, что составляет 90% от общего количества больных, обнаружен стойкий клинический эффект, а в сравниваемой группе детей с хроническим гепатитом, которых лечили традиционным способом, такой эффект обнаружен только в 9% случаев.
ХГ действует однонаправленно - только в сторону стимуляции регенерации. Ни в одном случае не отмечали отсутствия восстановления или его торможения. В ответ на введение гормона в патологически измененной печени вне зависимости от причин, вызвавших патологию с различными патогенетическими механизмами, обнаружена стандартная реакция, выражающаяся в стимуляции репаративной регенерации. Это позволяет говорить об автономном действии ХГ на этот процесс. Для ХГ характерна значительная эффективность и четкость действия, что выражается в высокой степени достоверности различий многих морфофункциональных показателей как у детей, так и у животных, получавших гормон.
В эксперименте было показано, что через 24 и 48 ч после резекции печени у крыс и экзогенного введения ХГ в плазме крови, концентрация ХГ увеличивается в 284 и 303 раза соответственно в сравнении с содержанием ХГ у оперированных животных, не получавших гормон, и в 261 и 298 раз становится выше, чем в норме. В ткани печени через 24 ч после резекции печени и введения ХГ его концентрация оказалась в 8 раз выше, чем у крыс, не получавших ХГ после операции [10]. При этом надо иметь в виду, что по современным представлениям большая часть введенного в организм гормона выводится в течение суток [41].
Полученные данные позволяют высказать мнение о том, что экзогенное введение ХГ в организм является стимулом для усиления эндогенного синтеза этого гормона клетками различных органов, способных синтезировать ХГ, т.е. о том, что ХГ способен стимулировать собственный эндогенный синтез.
Обнаруженное пролонгированное действие ХГ на регенерацию патологически измененной печени при введении его в организм трудно, практически невозможно объяснить без предположения о способности ХГ стимулировать собственный эндогенный синтез. Только приняв это предположение, можно также объяснить пока иначе необъяснимое колоссальное увеличение концентрации ХГ в конце первой и начале второй недели беременности в организме матери, стимуляцию синтеза гормона клетками разных органов беременных под влиянием ХГ, поступающего как бы извне - из трофобласта зародыша после имплантации его в слизистую матки.
Очень важное участие ХГ принимает в различных внутриклеточных процессах. Колоссальное значение имеет стимуляция этим гормоном внутриклеточной регенерации [34].
Введение ХГ крысам с хроническим гепатитом увеличивает содержание простагландинов Е+А в ткани печени крыс и в сыворотке крови через 24 и 48 ч после введения, что играет немаловажную роль в осуществлении регенерационных процессов и нормализации структуры и функции органа [43].
Исследование влияния ХГ на процессы перекисного окисления липидов в печени крыс с токсическим гепатитом и циррозом показало, что ХГ быстро, достоверно и стойко нормализует эти процессы [ 44 ].
Продуцирование ХГ клетками тканей эмбриона, детей и взрослых обоих полов, функционирование его во многих участках организма и взаимосвязь со многими органами, что обусловливает полифункциональность его действия, позволяет говорить о существовании в организме млекопитающих саморегулирующейся ХГ-системы с наличием временного, дополнительного, появляющегося во время беременности фрагмента в виде фетоплацентарного комплекса. В последнее время формируется представление о том, что синтез гормонов является не только специфической функцией эндокринных клеток, но и общебиологической реакций многих других клеток организма [45 ]. В это представление логично вписывается высказанное нами понятие о ХГ-системе.
Анализ всей научной информации, полученной при исследовании действия ХГ на организм, позволил обнаружить и сформулировать новую, ранее неизвестную, рострегулирующую и нормализующую некоторые патологические процессы биологическую роль ХГ, которую он играет в организме млекопитающих. Эта роль, как оказалось, имеет ведущее значение в структурно-функциональном обеспечении онтогенеза млекопитающих в норме и патологии и заключается в том, что на всех этапах онтогенеза при увеличении биологической активности гормона происходят инициация и стимуляция размножения клеток и их развития (роста и дифференцировки), приводящие к развитию организма в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе, к физиологической, репаративной и внутриклеточной регенерации в раннем и позднем постнатальном онтогенезе и к нормализации структурно-функциональных нарушений при патологии [46].
Активное участие ХГ в полифункциональном комплексе процессов, обусловленное стимуляцией регенерации в различных органах и определяющее состояние жизнедеятельности организма, позволяет считать этот гормон одним из ведущих факторов жизнеобеспечения млекопитающих на протяжении всей жизни как в норме, так и при патологии.