2.4. Регуляция содержания гормонов в крови

Содержание гормонов в крови регулируется с помощью различных механизмов. Наиболее часто встречающийся вариант это регуляция по принципу отрицательной обратной связи, когда повышение в крови концентрации какоголибо гормона приводит к торможению его синтеза, причем в реализации петли обратной связи может быть задействовано несколько желез внутренней секреции. Эта схема регуляции наиболее часто встречается в системе гипоталамус ДД> гипофиз ДД> периферическая железа внутренней секреции.

В гипоталамусе синтезируется рилизинггормон, который, воздействуя на гипофиз, стимулирует выделение в кровь тропного гормона. Тропный гормон гипофиза, в свою очередь, стимулирует синтез в периферической железе ее гормона. В результате срабатывания подобной цепи в крови повышается уровень того или иного гормона периферической железы внутренней секреции, воздействующего на клетки мишени различных органов и тканей.

Повышение содержания в крови гормона периферической эндокринной железы оказывает ингибирующее действие на всю систему путем торможения синтеза рилизинггормона в гипоталамусе, и тропного гормона в гипофизе. Стимулирующий сигнал выключается и в периферической железе внутренней секреции снижается продукцию своего гормона, а его постоянно идущая инактивация приводит к падению содержания гормона в крови. Этот регуляторный механизм известен под названием «длинная петля отрицательной обратной связи».

Тропный гормон гипофиза, выделение которого в кровь стимулируется рилизинггормоном гипоталамуса, также может оказывать ингибирующее действие на синтез рилизинггормона в гипоталамусе, что в конечном итоге приводит к затуханию стимулирующего сигнала в системе. Этот механизм получил название «короткая петля отрицательной обратной связи». Оба эти механизма представлены на следующей далее схеме:

_

В организме существуют также регуляторные метаболитногормональные обратные связи. В этих случаях на выделение гормона той или иной железой внутренней секреции оказывает регулирующее воздействие уровень какоголибо метаболита, содержание которого в крови находится под контролем этого гормона. Два типичных примера: глюкагон повышает содержание глюкозы в крови, в то же время высокий уровень глюкозы в крови ингибирует выделение глюкагона aклетками поджелудочной железы; паратгормон вызывает повышение содержания Са2+ в плазме крови, однако высокий уровень Са2+ в плазме крови ингибирует выделение паратгормона из паращитовидных желез.

2.5. Клетки мишени и рецепторы гормонов

Общее количество клеток в организме взрослого человека составляет по оценочным данным величину порядка 75 триллионов, причем насчитывается около 200 типов дифференцированных клеток. Лишь немногие из дифференцированных клеток способны продуцировать гормоны, но клетки практически все типов находятся под контролем тех или иных гормонов. Клетки, способные тем или иным образом отвечать на воздействие какого-либо гормона, получили название клеток мишеней для данного гормона. В свою очередь, органы или ткани, в которых воздействие гормона вызывает специфическую биохимическую или физиологическую реакцию, получили название органы мишени или тканимишени для данного гормона. Следует лишь иметь в виду, что та или иная ткань обычно содержит несколько типов дифференцированных клеток и далеко не все они реагируют на воздействие конкретного гормона. Так, на воздействие тиреотропного гормона в его органемишени щитовидной железе реагируют тироциты, тогда как другие варианты дифференцированных клеток, имеющихся в железе, на ТТГ не реагируют. С другой стороны, гормоны также различаются по широте спектра клеток, на которые они оказывают свое регулирующее действие. Например, bМСГ действует преимущественно на меланоциты, стимулируя в них синтез меланина, тогда как инсулин воздействует на многие типы клеток, увеличивая,

Для того, чтобы клетка реагировала на появление в окружающий ее среде гормона или другой сигнальной молекулы, она должна иметь в своем составе специализированные структуры, способные распознавать эти сигнальные молекулы. Такими специализированными структурами являются клеточные рецепторы. По химической природе клеточные рецепторы представляют собой сложные белки гликопротеиды, имеющие в своей структуре специализированные функциональные центры, способные к избирательному взаимодействию с той или иной сигнальной молекулой.

Избирательность взаимодействия рецептора с гормоном ( или другой сигнальной молекулой ) базируется на комплементарности поверхности центра связывания гормона и поверхности гормона или отдельного его участка. Это связывание осуществляется за счет слабых взаимодействий: электростатического или гидрофобного и поэтому обратимо.

Для рецепторов характерны три общих свойства: вопервых, высокая специфичность взаимодействия рецепторов с «своими» сигнальными молекулами (высокая аффинность связывания), позволяющая отбирать для взаимодействия нужные молекулы из их многочисленного окружения; вовторых, высокая чувствительность, позволяющая улавливать в окружающей среде «свои» сигнальные молекулы в концентрациях порядка нано или даже пикомолей; в третьих, насыщаемость связывания сигнальных молекул, обусловленная ограниченным количеством молекулрецепторов в составе клетки.

Все рецепторы являются полидоменными белками. На одном из доменов располагается центр связывания сигнальной молекулы это так называемый домен узнавания. Кроме домена узнавания в составе рецепторов всегда имеется домен, отвечающий за запуск внутриклеточных механизмов, обеспечивающих ответ клетки на внешний регуляторный сигнал это так называемый домен сопряжения. Взаимодействие центра связывания рецептора с своей сигнальной молекулой, например с гормоном, изменяет конформацию домена узнавания, волна конформационных изменений захватывает и домен сопряжения, что приводит к «активации» рецептора и включению внутриклеточных механизмов реализации внешнего регуляторного сигнала.

Каждая клетка имеет в своем составе несколько различных рецепторов, поэтому она может реагировать на воздействие различных сигнальных молекул, включая и различные гормоны. Набор рецепторов у каждого типа дифференцированных клеток индивидуален, поэтому каждый тип клеток реагирует лишь на определенный круг сигнальных молекул. Рецепторы для одной и той же сигнальной молекулы у клеток разного типа могут быть различными, поэтому один и тот же гормон может вызывать в различных клетках разный ответ. Наконец, для реализации внешних регуляторных сигналов, воспринимаемых с помощью различных рецепторов, могут использоваться общие внутриклеточные механизмы и в таком случае клетка будет отвечать в какойто мере одинаково на воздействие разных сигнальных молекул. В результате действия перечисленных факторов складывается сложнейшая мозаика функционирования регуляторных систем в многоклеточных организмах.