2 курс / Нормальная физиология / Основы_физиологии_человека_Том_1_Агаджанян_Н_А_ред_2012

4. Производные жирных кислот:

• арахидоновая кислота и ее производные: простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены.

Несмотря на то, что гормоны имеют разное химическое строение, для них характерны некоторые общие биологические свойства.

Общие свойства гормонов

1.Строгая специфичность (тропность) физиологиче-

ского действия: гормоны действуют только на определенные клетки. Специфичность действия гормонов обусловлена рецепторами.

Органы, ткани, клетки, на которые влияет гормон, называют соответственно органы-мишени, ткани-мишени, клетки-мишени. Различают гормонозависимые и гормоночувствительные клетки. Гормонозависимые клетки могут нормально дифференцироваться, расти, развиваться только в присутствии данного гормона. Гормоночувствительные клетки могут расти, развиваться и функционировать и без гормональной стимуляции, но интенсивность их деятельности определяется данным гормоном. Например, для АКТГ гормонозависимыми клетками являются клетки коры надпочечников, гормоночувствительными – клетки жировой и покровной тканей.

2.Высокая биологическая активность: гормоны оказы-

вают свое физиологическое действие в чрезвычайно малых дозах. Например, 1 г адреналина может активировать работу 100 млн изолированных сердец.

3.Дистантный характер действия: клетки-мишени располагаются обычно далеко от места образования гормона. Это свойство характерно для классических гормонов, т.е. гормонов, синтезирующихся в железах внутренней секреции.

4.Многие гормоны (стероидные и производные аминокислот) не имеют видовой специфичности. Это делает воз-

можным практическое применение в клинике гормонов, выделенных из организма животных.

229

5.Генерализованность действия: рецепторы к гормону находятся во многих органах и тканях.

6.Пролонгированность действия.

Типы физиологического действия

Установлены четыре основных типа физиологического действия гормонов на организм:

•кинетическое, или пусковое, вызывающее определенную деятельность исполнительных органов;

•метаболическое – изменение обмена веществ;

•морфогенетическое – дифференциация тканей и органов, действие на рост, стимуляция формообразовательного процесса;

•корригирующее – изменение интенсивности функций органов и тканей.

Гормональный эффект опосредован следующими основными этапами: синтезом и поступлением в кровь, формами транспорта, клеточными механизмами действия гормонов. От места секреции гормоны доставляются к органаммишеням циркулирующими жидкостями: кровью, лимфой. В крови гормоны циркулируют в нескольких формах: 1) в свободном состоянии; 2) в комплексе со специфическими белками плазмы крови; 3) в форме неспецифического комплекса

сплазменными белками; 4) в адсорбированном состоянии на форменных элементах крови. В состоянии покоя 80% приходится на комплекс со специфическими белками. Биологическая активность определяется содержанием свободных форм гормонов. Связанные формы гормонов являются как бы депо, физиологическим резервом, из которого гормоны переходят в активную свободную форму по мере необходимости.

Обязательным условием для проявления эффектов гормона является его взаимодействие с рецепторами. Гормональные рецепторы представляют собой особые белки клетки, для которых характерны: 1) высокое сродство к гормону; 2) высокая избирательность; 3) ограниченная связывающая емкость; 4) специфичность локализации рецепторов в тканях. На одной и той же мембране клетки могут располагаться де-

230

сятки разных типов рецепторов. Количество функционально активных рецепторов может изменяться при различных состояниях и в патологии. Так, например, при беременности в миометрии исчезают М-холинорецепторы, но возрастает количество окситоциновых рецепторов. При некоторых формах сахарного диабета имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата. То есть уровень инсулина в крови высокий, но часть инсулиновых рецепторов оккупирована аутоантителами к этим рецепторам.

Рецепторы гормонов или встроены в плазматическую мембрану клетки-мишени, или находятся внутри клеткимишени.

Механизмы действия гормонов

Существуют 2 основных механизма действия гормонов на уровне клетки: реализация эффекта с наружной поверхности клеточной мембраны и реализация эффекта после проникновения гормона внутрь клетки (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Механизмы действия гормонов

231

С помощью первого механизма действуют гидрофильные гормоны, которые не могут непосредственно проникать через биологические мембраны внутрь клетки. Они взаимодействуют с рецепторами, встроенными в мембрану клетки. А передача сигнала к внутриклеточным структурам осуществляется вторичными посредниками, или мессенджерами. Схематически это можно представить так. Большинство гормонов в результате взаимодействия с мембранными рецепторами активируют соответствующий G-белок мембраны. Имеется несколько видов G-белков (Gs, Gi, Gq, Go). Активированный G-белок взаимодействует с одним или несколькими соединениями: аденилатциклазой, цГМФ-фосфодиэсте- разой, Са2+- или К+-каналами или фосфолипазами С, А2, D. При этом он активирует или ингибирует их. Вследствие этого возрастает или снижается внутриклеточный уровень одного или нескольких вторичных мессенджеров. В качестве вторичных посредников могут выступать циклический 3,5-аде- нозинмонофосфат (цАМФ), циклический 3,5-гуанозинмоно- фосфат (цГМФ), ионы кальция, инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерины. Увеличение или уменьшение концентрации вторичного мессенджера влияет на активность одной или нескольких зависимых от него протеинкиназ (цАМФзависимая протеинкиназа, цГМФ-зависимая протеинкиназа, кальмодулинзависимая протеинкиназа, протеинкиназа С). Протеинкиназы – это специальные регуляторные ферменты, способные фосфорилировать (за счет фосфатных групп АТФ) строго определенные белки. Такая химическая модификация белка меняет его конфигурацию. В итоге в одних случаях активность белка в результате фосфорилирования повышается, в других – снижается и это обусловливает конечный ответ клетки, например, изменяется активность соответствующих ферментов или структурных белков. Так действуют пептидные, белковые гормоны, производные тирозина – катехоламины. Характерной особенностью действия этих гормонов является относительная быстрота возникновения ответной реакции.

232

Гидрофобные гормоны, которые в силу своей липофильности легко проникают через мембрану внутрь клеткимишени, связываются в ее цитоплазме со специфическими белками-рецепторами. Гормонрецепторный комплекс проникает в клеточное ядро, где он выступает или сам как транскрипционный фактор, влияя на активность тех или иных генов, или влияет на сродство определенных транскрипционных факторов к соответствующим участкам ДНК. Причем активность одних генов может возрастать, а других в этой же клетке – уменьшаться. В соответствии с этим усиливается или, напротив, тормозится синтез определенного белка. Так действуют стероидные гормоны. Производные тирозина – гормоны щитовидной железы могут проходить не только в клетку, но и в само ядро, связываясь с ядерными рецепторами. Для гормонов такого типа действия характерна глубокая и длительная перестройка клеточного метаболизма.

Гормоны не должны накапливаться в организме. Инактивация гормонов происходит в эффекторных органах, в основном в печени, где гормоны претерпевают различные химические изменения путем связывания с глюкуроновой или серной кислотой либо в результате воздействия ферментов. Частично гормоны выделяются с мочой в неизмененном виде. Действие некоторых гормонов может блокироваться благодаря секреции гормонов, обладающих антагонистическим эффектом.

Гормоны выполняют в организме следующие важные функции.

Функции гормонов

1.Регуляция роста, развития и дифференцировки тканей и органов, что определяет физическое, половое и умственное развитие.

2.Обеспечение адаптации организма к меняющимся условиям существования. Например, при адаптации к холоду, изменению уровня физической активности, характеру питания, беременности, родам, вскармливанию и т.д.

233

3. Обеспечение гомеостаза. Например, регуляция содержания глюкозы в крови, концентрации ионного состава, общего объема циркулирующей жидкости, осмотического давления и т.д.

Функциональная классификация гормонов

1.Рилизинг-гормоны – гормоны, регулирующие синтез

ивыделение гормонов аденогипофиза, преимущественно тропных. Синтезируются и выделяются нейросекреторными клетками гипоталамуса.

2.Тропные гормоны – гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов. Образуются и выделяются аденогипофизом.

3.Эффекторные гормоны – гормоны, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень. Образуются и выделяются в основном периферическими железами внутренней секреции, а также гипофизом.

Виды взаимодействия гормонов

Каждый гормон не работает в одиночку. Поэтому необходимо учитывать возможные результаты их взаимодействия.

Синергизм, т.е. однонаправленное действие двух или нескольких гормонов. Например, адреналин и глюкагон активируют распад гликогена печени до глюкозы и вызывают увеличение уровня сахара в крови.

Антагонизм всегда относителен. Например, инсулин и адреналин оказывают противоположное действие на уровень глюкозы в крови. Инсулин вызывает гипогликемию, адреналин – гипергликемию. Биологическое же значение этих эффектов сводится к одному – улучшению углеводного питания тканей.

Пермиссивное действие гормонов заключается в том, что гормон, сам не вызывая физиологического эффекта, создает условия для ответной реакции клетки или органа на действие другого гормона. Например, глюкокортикоиды, не влияя на тонус мускулатуры сосудов и на распад гликогена печени, создают условия, при которых даже небольшие концентрации адреналина увеличивают артериальное давление и вызывают гипергликемию в результате гликогенолиза в печени.

234

Регуляция функций желез внутренней секреции

Регуляция деятельности желез внутренней секреции осуществляется нервными и гуморальными факторами. Нейроэндокринные зоны гипоталамуса, эпифиз, мозговое вещество надпочечников и другие участки хромаффинной ткани регулируются непосредственно нервными механизмами. В большинстве случаев нервные волокна, подходящие к железам внутренней секреции, регулируют не секреторные клетки, а тонус кровеносных сосудов, от которых зависит кровоснабжение и функциональная активность железы. Некоторые железы внутренней секреции, такие как поджелудочная железа, околощитовидные железы, регулируются путем изменения концентрации тех веществ, уровень которых регулируется этими гормонами. Так, уровень паратгормона околощитовидных желез и кальцитонина щитовидной железы регулируется концентрацией ионов кальция в крови. Глюкоза регулирует продукцию инсулина и глюкагона поджелудочной железой. Кроме того, они могут регулироваться за счет влияния уровня гормонов-антагонистов.

Основную роль в физиологических механизмах регуляции играют нейрогормональные и гормональные механизмы.

Гипоталамо-гипофизарная система

Регулирующее влияние ЦНС на деятельность эндокринных желез осуществляется через гипоталамус, который является высшим регулятором нейроэндокринной системы. В свою очередь, деятельность гипоталамуса находится под контролем других отделов ЦНС, включая кору головного мозга. Гипоталамус регулирует функциональную активность гипофиза и периферических желез внутренней секреции посредством нейротрансмиттеров, гипоталамических, гипофизотропных гормонов, а также симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы.

Гипоталамус получает по афферентным путям мозга сигналы из внешней и внутренней среды. Нейросекреторные клетки гипоталамуса трансформируют афферентные нервные стимулы в гуморальные факторы, продуцируя рилизинг-

235

гормоны. Рилизинг-гормоны избирательно регулируют функции клеток аденогипофиза, поэтому их называют также гипофизотропными гормонами. Эти гормоны секретируются нейронами, расположенными в различных областях гипоталамуса (паравентрикулярное ядро, аркуатное ядро, нейроны передней гипоталамической области, нейроны предоптической области). Аксоны перечисленных нейронов оканчиваются в области срединного возвышения гипоталамуса, где начинается портальная система гипофиза, с помощью которой гипоталамус сообщается с передней долей гипофиза (рис. 5.2). Рили- зинг-гормоны высвобождаются из гипоталамических нейронов в систему портального кровообращения и транспортируются к гипофизу, где и оказывают свое действие.

Рис. 5.2. Гипоталамо-гипофизарная система:

ПВЯ – паравентрикулярные ядра; СОЯ – супраоптические ядра; АДГ – антидиуретический гормон (вазопрессин); РГ – рилизинг-гормоны (либерины и статины) (Р. Шмидт, Г. Тевс, 1996)

236

Среди рилизинг-гормонов различают либерины – стимуляторы синтеза и выделения гормонов аденогипофиза и статины – ингибиторы секреции. Они носят название соответствующих тропных гормонов: тиролиберин, кортиколиберин, соматолиберин, гонадолиберин, пролактолиберин, соматостатин, пролактостатин, меланоцитолиберин, меланоцитостатин (рис. 5.3). Существование двух последних гормонов у человека окончательно не доказано. В настоящее время также считают, что роль пролактостатина в организме выполняет дофамин. В то же время не исключена возможность, что дофамин стимулирует секрецию и высвобождение реально существующего пролактостатина.

В свою очередь тропные гормоны аденогипофиза регулируют активность ряда других периферических желез внутренней секреции: кору надпочечников, щитовидную железу,

гонады. Это так называемые прямые нисходящие регулирую-

щие связи. Таким образом, гипоталамус и гипофиз представляют собой единую взаимосвязанную систему организма –

гипоталамо-гипофизарную систему, которая осуществляет контроль деятельности периферических желез внутренней секреции. В то же время сама система испытывает сильные влияния со стороны периферических эндокринных желез. Это осуществляется посредством обратных восходящих саморегулирующих связей (рис. 5.4). Обратные связи могут исходить как от периферической железы, так и от гипофиза. По направленности физиологического действия обратные связи

могут быть отрицательными и положительными. Отрица-

тельные связи самоограничивают работу системы, положительные связи самозапускают ее. Так, низкие концентрации тироксина через кровь усиливают выработку тиротропина гипофизом и тиролиберина гипоталамусом. Гипоталамус значительно более чувствителен, чем гипофиз, к гормональным сигналам, поступающим от периферических эндокринных желез. Благодаря механизму обратной связи устанавливается равновесие в синтезе гормонов, реагирующее на снижение или повышение концентрации гормонов желез внутренней секреции.

238