Хромаффинные клетки: синтез адреналина и стресс

Хромаффинные клетки - нейроэндокринные клетки мозгового вещества надпочечников, которые превращают сигнал симпатического нерва в выброс катехоламинов в кровь. Они особенно удобны для изучения: в одной клетке сходятся эмбриология нервного гребня, биохимическая цепочка от тирозина и быстрая стресс-реакция. Название связано не с цветом органа, а с классической реакцией солей хрома с продуктами клеток. Ниже разберём, почему одни клетки преимущественно делают адреналин, другие - норадреналин, и почему это нельзя путать с гормонами коры.

Где находятся и откуда берутся

Надпочечник состоит из наружной коры и внутреннего мозгового вещества. Кора образована стероидогенными клетками, а мозговое вещество - хромаффинными клетками, лежащими тяжами и гнёздами вокруг синусоидных капилляров. Такая близость к крови делает их нейроэндокринными: продукт не передаётся одному следующему нейрону, а быстро попадает в общий кровоток.

Их предшественники происходят из нервного гребня. Они мигрируют к зачатку надпочечника и под действием местных сигналов приобретают секреторную, а не обычную нейрональную специализацию. Поэтому хромаффинную клетку называют модифицированным симпатическим постганглионарным нейроном: у неё сохранён ответ на ацетилхолин преганглионарного волокна, но вместо длинного аксона и синаптического медиатора она выделяет гормоны в кровь. Маршруты и другие производные этого временного эмбрионального источника разобраны в статье о миграции клеток нервного гребня.

Почему их называют хромаффинными

Если фиксировать ткань солями хрома, гранулы, богатые катехоламинами, буреют: это и есть хромаффинная реакция. Она исторически позволила отличить мозговое вещество надпочечника от коры. Реакция показывает химические свойства катехоламинов, но не заменяет современную диагностику и не определяет уровень гормонов у живого человека.

На гистологическом препарате клетки обычно выглядят полигональными, с округлыми ядрами и зернистой цитоплазмой; между их группами заметна сосудистая сеть. Однако один только внешний вид клеток не позволяет надёжно решить, является ли конкретная клетка адреналоцитом или норадреналоцитом. Для такого вывода нужны сведения о ферментах и секреторном профиле. В учебном ответе безопаснее сначала назвать слой, происхождение и продукт, а детали окраски использовать как дополнительный признак.

В обычной учебной гистологии хромаффинные клетки оценивают вместе с архитектурой надпочечника; для этого используют обзорные и специальные окраски, однако выбор конкретной методики зависит от цели лаборатории. Важно не переносить на эти клетки свойства энтерохромаффинных клеток желудочно-кишечного тракта: сходство названий не означает одинакового происхождения и секреции.

Рассчитать для своей задачи

Адреналоциты и норадреналоциты

Популяция неоднородна. Адреналоциты имеют фермент фенилэтаноламин-N-метилтрансферазу, ФЭНМТ (PNMT), и поэтому завершают путь синтезом адреналина. Норадреналоциты преимущественно останавливаются на норадреналине: ФЭНМТ у них мало или нет. Это функциональное деление, а не два абсолютно изолированных «органа»; соотношение клеток и гормонов зависит от вида и участка ткани.

На ключевом последнем переходе действует кортизол, который поступает из коры к мозговому веществу с кровью. Высокая локальная концентрация кортизола повышает экспрессию ФЭНМТ и поддерживает адреналиновый фенотип. Это единственный необходимый здесь мост к коре: сама кора синтезирует стероиды, а хромаффинные клетки - катехоламины. О том, как кортизол участвует в более медленном контуре адаптации, читайте в материале о гормонах коры надпочечников и стресс-реакции.

Различие продуктов полезно связывать с местом действия. Норадреналин заметно участвует в передаче сигнала симпатическими нейронами по всему организму, тогда как мозговое вещество надпочечника добавляет в кровоток прежде всего адреналин. Оба вещества относятся к катехоламинам и действуют через адренорецепторы, но результат зависит от ткани, типа рецептора и концентрации. Поэтому формула «адреналин всегда суживает сосуды» неверна: в разных сосудистых бассейнах преобладают разные рецепторные ответы.

Схема синтеза катехоламинов

Исходное вещество - тирозин. Скорость всей цепочки в значительной степени задаёт тирозингидроксилаза: она превращает тирозин в L-ДОФА. Затем декарбоксилаза ароматических L-аминокислот образует дофамин. В секреторных гранулах дофамин-β-гидроксилаза делает из него норадреналин; в адреналоците ФЭНМТ метилирует норадреналин до адреналина, используя S-аденозилметионин как донор метильной группы.

$$\text{тирозин} \xrightarrow{\text{тирозингидроксилаза}} \text{L-ДОФА} \xrightarrow{\text{декарбоксилаза}} \text{дофамин} \xrightarrow{\text{дофамин-}\beta\text{-гидроксилаза}} \text{норадреналин} \xrightarrow{\text{ФЭНМТ}} \text{адреналин}$$

Не следует заменять эту цепь путём синтеза меланина или тиреоидных гормонов: у них общий предшественник, но ферменты и клетки другие. Карта развилок тирозина есть в статье об обмене фенилаланина и тирозина. Запомните и компартменты: решающий для норадреналина фермент работает в гранулах, а не просто «в цитоплазме».

Секреторные гранулы одновременно служат местом хранения. В них катехоламины связаны с АТФ и белками, в том числе хромогранинами, что позволяет упаковать высокую концентрацию вещества до прихода нервного сигнала. После экзоцитоза гормон действует на удалённые органы, затем быстро захватывается и метаболизируется. В учебной задаче это объясняет, почему нельзя судить о постоянной концентрации катехоламинов по одному кратком эпизоду стресса.

Рассчитать для своей задачи

Как запускается выброс при стрессе

Острый стресс активирует преганглионарные симпатические волокна. Их ацетилхолин связывается с никотиновыми рецепторами хромаффинной клетки, мембрана деполяризуется, открываются потенциалзависимые кальциевые каналы. Вход кальция запускает экзоцитоз гранул с катехоламинами и сопутствующими веществами. Ответ занимает секунды и помогает увеличить сердечный выброс, перераспределить кровоток и мобилизовать энергетические субстраты.

Это не означает, что любой учащённый пульс доказывает избыток адреналина или болезнь. Симпатический ответ многокомпонентен, а эффекты катехоламинов зависят от рецепторов ткани. Термины «эустресс» и «дистресс» описывают исход нагрузки, а не два разных набора гормонов; их полезно различать вместе с физиологией эустресса и дистресса.

После прекращения сигнала секреция не должна оставаться максимальной: кальций удаляется из цитоплазмы, гранулы восполняются, а нервная активность снижается. Вторая, более медленная часть адаптации связана с осью гипоталамус - гипофиз - кора надпочечников и не сводится к реакции хромаффинной клетки. Разделение этих временных масштабов помогает в тестах: «секунды» чаще указывают на симпато-адреналовый ответ, а изменения транскрипции и обмена под действием кортизола разворачиваются дольше.

Полезная экзаменационная последовательность выглядит так: стрессор не «выталкивает адреналин» непосредственно, а сначала усиливает центральную симпатическую активность. Преганглионарное волокно приходит к хромаффинной клетке, выделяет ацетилхолин, затем электрическое возбуждение повышает внутриклеточный кальций и только после этого гранула сливается с мембраной. Если в вопросе спрашивают, почему ответ быстро распространяется по организму, ответом будет не длинный аксон хромаффинной клетки, а выброс в венозную кровь надпочечника. Такая схема одновременно объясняет нервный запуск и эндокринный способ доставки сигнала.

Феохромоцитома: когда нужна врачебная оценка

Феохромоцитома - опухоль из хромаффинных клеток надпочечника; родственные вне-надпочечниковые опухоли называют параганглиомами. Избыток катехоламинов может проявляться приступами головной боли, сердцебиения, потливости и повышением артериального давления, но эти симптомы неспецифичны. По ним нельзя самостоятельно ставить диагноз или подбирать лечение.

При клиническом подозрении врач начинает с биохимического подтверждения: обычно определяют свободные метанефрины плазмы либо фракционированные метанефрины мочи, а затем при подтверждении ищут источник. Метанефрины удобны тем, что образуются из катехоламинов и выделяются более постоянно, чем происходят приступы секреции. На результат влияют условия забора, стресс и лекарства, поэтому пограничный ответ интерпретируют только в клиническом контексте. Для сопоставления эндокринных причин гипертензии полезен разбор синдрома Конна, но это другое заболевание с избытком альдостерона.

Частые ошибки

• Считать мозговое вещество частью коры. Оно находится внутри надпочечника, но имеет иное происхождение и синтезирует не стероиды, а катехоламины.
• Переставлять ферменты в цепочке. Тирозингидроксилаза стоит первой, дофамин-β-гидроксилаза образует норадреналин, а ФЭНМТ - адреналин.
• Называть все хромаффинные клетки адреналоцитами. Норадреналоциты отличаются слабой или отсутствующей ФЭНМТ.
• Приравнивать хромаффинную реакцию к клиническому анализу. Окрашивание ткани и определение метанефринов решают разные задачи.
• Диагностировать феохромоцитому по одному симптому. Диагностика требует врача и корректно выполненных лабораторных исследований.

FAQ

Почему хромаффинные клетки считают нейроэндокринными? Они происходят из нервного гребня, получают сигнал от симпатического нерва, но выделяют катехоламины в кровь как гормоны.

Что превращает норадреналин в адреналин? ФЭНМТ переносит метильную группу на норадреналин. Её активность в мозговом веществе поддерживает поступающий из коры кортизол.

Феохромоцитома всегда вызывает постоянную гипертензию? Нет. Секреция может быть эпизодической, а симптомы неспецифичны; вопрос о диагностике решает врач после биохимического исследования метанефринов.

Коротко

Хромаффинные клетки - производные нервного гребня и модифицированные симпатические нейроны мозгового вещества надпочечников. Их гранулы дают хромаффинную реакцию с солями хрома. Из тирозина они синтезируют дофамин, норадреналин и, при наличии ФЭНМТ, адреналин; ацетилхолиновый сигнал и кальций запускают их быстрый выброс при стрессе. Феохромоцитома требует не самодиагностики, а медицинской оценки с исследованием метанефринов.