545 :: 546 :: 547 :: 548 :: 549 :: Содержание
ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
I. Основные системы регуляции метаболизма и межклеточной коммуникации
Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют 4 основные системы регуляции (рис. 11-1).
Центральная и периферическая нервные системы через нервные импульсы и нейромедиаторы;
Эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые секретируются в кровь и влияют на метаболизм различных клеток-мишеней;
Паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки (простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.);
Иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).
А. Иерархия регуляторных систем
Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют 3 иерархических уровня.
Первый уровень -ЦНС. Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и передают через синапсы, используя химические сигналы - медиаторы. Медиаторы вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках.
Второй уровень - эндокринная система. Включает гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула.
Третий уровень - внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, происходящие в результате:
545
Рис. 11-1. Системы регуляции метаболизма.А - эндокринная - гормоны секретируются железами в кровь, транспортируются по кровеносному руслу и связываются с рецепторами клеток-мишеней; Б - паракринная - гормоны секретируются во внеклеточное пространство и связываются с мембранными рецепторами соседних клеток; В - аутокринная - гормоны секретируются во внеклеточное пространство и связываются с мембранными рецепторами клетки, секретирующей гормон.
изменения активности ферментов путём активации или ингибирования;
изменения количества ферментов по механизму индукции или репрессии синтеза белков или изменения скорости их разрушения;
изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.
Б. Роль гормонов в регуляции обмена веществ и функций
Интегрирующими регуляторами, связывающими различные регуляторные механизмы и метаболизм в разных органах, являются гормоны. Они функционируют как химические посредники, переносящие сигналы, возникающие в различных органах и ЦНС. Ответная реакция клетки на действие гормона очень разнообразна и определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, на которую направлено действие гормона.
В крови гормоны присутствуют в очень низкой концентрации. Для того чтобы передавать сигналы в клетки, гормоны должны распознаваться и связываться особыми белками клетки - рецепторами, обладающими высокой специфичностью.
Физиологический эффект гормона определяется разными факторами, например концентрацией гормона (которая определяется скоростью инактивации в результате распада гормонов, протекающего в основном в печени, и скоростью выведения гормонов и его метаболитов из организма), его сродством к белкам-переносчикам (стероидные и тиреоидные гормоны транспортируются по кровеносному руслу В комплексе с белками), количеством и типом рецепторов на поверхности клеток-мишеней.
Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС (рис. 11-2).
Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (от англ, release - освобождать) - либеринов и статинов, которые, соответственно, стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза. Гормоны передней доли гипофиза, называемые тройными гормонами, стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз, которые поступают
546
Рис. 11-2. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма.1 - синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами; 2 - сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез и секрецию рилизинг-гормо-нов; 3 - рилизинг-гормоны стимулируют (либерины) или ингибируют (статины) синтез и секрецию тройных гормонов.гипофиза; 4 - тройные гормоны стимулируют синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желез; 5 - гормоны эндокринных желез поступают в кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями; 6 - изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гормонов эндокринных желез и гипоталамуса; 7 - синтез и секреция тройных гормонов подавляется гормонами эндокринных желез;⊕- стимуляция синтеза и секреции гормонов;⊝- подавление синтеза и секреции гормонов (отрицательная обратная связь).
в общий кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями.
Поддержание уровня гормонов в организме обеспечивает механизм отрицательной обратной связи. Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гормонов, действуя либо на эндокринные железы, либо на гипоталамус. Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных периферических желёз. Такие петли обратной связи действуют в системах регуляции гормонов надпочечников, щитовидной железы, половых желёз.
Не все эндокринные железы регулируются подобным образом. Гормоны задней доли гипофиза (вазопрессин и окситоцин) синтезируются в гипоталамусе в виде предшественников и хранятся в гранулах терминальных аксонов нейрогипофиза. Секреция гормонов поджелудочной железы (инсулина и глюкагона) напрямую зависит от концентрации глюкозы в крови.
547
В регуляции межклеточных взаимодействий участвуют также низкомолекулярные белковые соединения - цитокины. Влияние цитокинов на различные функции клеток обусловлено их взаимодействием с мембранными рецепторами. Через образование внутриклеточных посредников сигналы передаются в ядро, где происходят активация определённых генов и индукция синтеза белков. Все цитокины объединяются следующими общими свойствами:
синтезируются в процессе иммунного ответа организма, служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций и обладают в основном аутокринной, в некоторых случаях паракринной и эндокринной активностью;
действуют как факторы роста и факторы дифференцировки клеток (при этом вызывают преимущественно медленные клеточные реакции, требующие синтеза новых белков);
обладают плейотропной (полифункциональной) активностью.
В. Классификация и номенклатура гормонов
Все гормоны классифицируют по химическому строению, биологическим функциям и механизму действия.
1. Классификация гормонов по химическому строению
По химическому строению гормоны делят на 3 группы: пептидные (или белковые), стероидные и непептидные производные аминокислот (табл. 11-1).
2. Классификация гормонов по биологическим функциям
По биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп (табл. 11-2). Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции. Например, адреналин участвует в регуляции обме-
Таблица 11-1, Классификация гормонов по химическому строению
|
Пептидные гормоны |
Стероиды |
Производные аминокислот |
|
Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ) |
Альдостерон |
Адреналин |
|
Гормон роста (соматотропин, ГР, СТГ) |
Кортизол |
Норадреналин |
|
Тиреотропный гормон (тиреотропин, ТТГ) |
Кальцитриол |
Трийодтиронин (Т3) |
|
Лактогенный гормон (пролактин, ЛТГ) |
Тестостерон |
Тироксин (Т4) |
|
Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ) |
Эстрадиол |
|
|
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) |
Прогестерон |
|
|
Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) |
|
|
|
Хорионический гонадотропин (ХГ) |
|
|
|
Антидиуретический гормон (вазопрессин, АДГ) |
|
|
|
Окситоцин |
|
|
|
Паратиреоидный гормон (паратгормон, ПТГ) |
|
|
|
Кальцитонин |
|
|
|
Инсулин |
|
|
|
Глюкагон |
|
|
548
Таблица 11-2. Классификация гормонов по биологическим функциям
|
Регулируемые процессы |
Гормоны |
|
Обмен углеводов, липйдов, аминокислот |
Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин |
|
Водно-солевой обмен |
Альдостерон, антидиуретический гормон |
|
Обмен кальция и фосфатов |
Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол |
|
Репродуктивная функция |
Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны |
|
Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз |
Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса |
|
Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон |
Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины |
на жиров и углеводов и, кроме этого, регулирует частоту сердечных сокращений, АД, сокращение гладких мышц. Кортизол не только стимулирует глюконеогенез, но и вызывает задержку NaCl.
549