Общая характеристика иерархических систем нейрогуморальной регуляции

В поддержании физиологического уровня гормо­нов в крови участвует целый ряд механизмов гомеостаза, обеспечивающих точный обмен сигналами между гормон-секретирующей железой и тканью-мишенью, причем нередко это осуществляется при посредничестве одной или нескольких других эндо­кринных желез. Наиболее часто встречается меха­низм регуляции, основанный наотрицательной обратной связи. В особенности это свойственно си­стеме гипоталамус — гипофиз — железа-мишень.

Секреция всех гормонов передней доли гипофиза (соматотропина, тиротропина, кортикотропина, фоллитропина, лютропина, пролактина) находится под контролем веществ пептидной природы, образующихся в гипоталамусе и способных усиливать или уменьшать образование тропных гормонов гипофиза.

Гипоталамус — область головного мозга, примыкающая к гипофизу. Именно в гипоталамусе происходит «переключение» нервных импульсов на гуморальные.

К настоящему времени из гипоталамуса выделено несколько рилизинг-гормонов, или, как их еще иначе называют, либеринов: тиреотропин-рилизинг-гормон (тиролиберин, сокращенно ТРГ), гонадотропин-рилизинг-гормон (люлиберин), гормон, стимулирующий выработку кортикотропного гормона, — кортикотропин-рилизинг-гормон (кортиколиберин), гормон, вызывающий секрецию пролактина (пролактолиберин), меланоцит-освобождающий гормон и др.

Среди гормонов гипоталамуса, оказывающих тормозящее действие на гипофизарную функцию, выделены (и синтезированы) вещества, названные статинами: соматостатин, пролактостатин, меланоцитостатин и др.

Попортальной системе кровообращения, связывающей сетью своих широко разветвленных капилляров срединное возвышение гипоталамуса с паренхимой аденогипофиза, либерины «спускаются» в переднюю долю гипофиза, вызывая усиленное образование и отделение в кровь тропных гормонов гипофиза.

Под влиянием тропных гормонов гипофиза возрастает секреторная активность периферических эндокринных органов. Изменение концентрации метаболитов в клетках – мишенях по механизму отрицательной обратной связи может подавлять подавляет синтез гормонов, действуя на гипоталамус; синтез и секреция тропных гормонов подавляются гормонами периферических желез.

В других случаях отрицательная обратная связь осуществляется с помощью отдельных метаболитов или субстратов, концентрация которых в плазме крови меняется при воздействии гормона на ткань-мишень. Например, увеличение концентрации глю­козы в крови (гипергликемия) вызывает измеряемое высвобождение инсулина, который усиливает потре­бление и утилизацию глюкозы в ряде тканей; в ре­зультате уровень глюкозы в крови возвращается к норме, что в свою очередь снижает секрецию инсу­лина.

.

Рис. 1.

Данная схема включает в себя высшие уровни регуляции в эндокринной системе - гипоталамус и гипофиз, вырабатывающие гормоны, которые сами влияют на процессы синтеза и секреции гормонов других эндокринных клеток.

Из этой же схемы видно, что скорость синтеза и секреции гормонов может изменяться также под действием гормонов из других желез или в результате стимуляции негормональными метаболитами.

Мы видим также наличие отрицательных обратных связей (-) - торможение синтеза и(или) секреции после устранения первичного фактора, вызвавшего ускорение продукции гормона.

В результате содержание гормона в крови поддерживается на определенном уровне, который зависит от функционального состояния организма.

Биосинтез гормонов

Белково-пептидные гормоны чаще всего синтезируются в виде неактивных предшественников и образуются по схеме препрогормон® прогормон®активный гормон. Препрогормон синтезируется на рибосоме. Препрогормон имеет на N- конце сигнальный пептид, необходимый для переноса молекулы в шероховатый эндоплазматический ретикулум, а затем в комплекс Гольджи. После удаления сигнального пептида препрогормон превращается в прогормон.

В комплексе Гольджи прогормон пакуется в секреторные везикулы и непосредственно в них происходит дальнейший частичный протеолиз с образованием активного гормона (рис 2).

При синтезе гормонов из числа сложных белков гликопротеинов (например, фолликулостимулирующего (ФСГ) или тиреотропного (ТТГ) гормонов гипофиза) в процессе созревания происходит включение углеводного компонента в структуру гормона.

Стероидные гормоны синтезируются из холестерина или из его производного - дегидрохолестерина. Общим предшественником всех кортикостероидов служит холестерин. При синтезе кортикостероидов образуется более 40 метаболитов, дающихся по структуре и биологической активности.

Основными кортикостероидами, обладающими выраженной гормональной активностью, являются кортизол—глюкокортикоид, альдостерон—минералокортикоид и андрогены (рис.3).

На первом этапе синтеза кортикостероидов сходят превращение холестерина в прегненолон пугем отщепления 6-углеродного фрагмента от боковой цепи холестерина и окисление С₂₀ углеродного атома. Прегненолон превращается в прогестерон -предшественник С₂₁-стероидов — кортизола и альдостерона, и С₁₉-стероидов, предшественники андрогенов. Каким именно стероидом окажется конечный продукт, зависит от набора ферментов в клетке и последовательности реакций гидроксилирования.

Первичное гидроксилирование прогестерона 17 - гидроксилазой, а затем 21- и 11-гидроксилазой к синтезу кортизола.

Реакции образования альдостерона включают гидроксилирование прогестерона сначала 21-гидроксилазой, а затем 11-гидроксилазой. Стероидные гормоны транспортируются кровью в комплексе со специфическими транспортными белками.

Скорость синтеза и секреции кортизола регулируется гипоталамо-гипофизарной системой по меха­низму отрицательной обратной связи.

Катаболизм гормонов коры надпочечников происходит прежде всего в печени. Здесь протекают реакции гидроксилирования, окисления и восстанов­ления гормонов. Продукты катаболизма кортикосте­роидов (кроме кортикостерона и альдостерона) вы­водятся с мочой в форме17-кетостероидов. Эти продукты метаболизма выделяются преимуществен­но в виде конъюгатов с глюкуроновой и серной кис­лотами.

У мужчин ²/₃ кетостероидов образуется за счет кортикостероидов и 1/3 — за счет тестостерона (всего 12—17 мг/сут). У женщин 17-кетостероиды об­разуются преимущественно за счет кортикостерои­дов (7—12 мг/сут).

Биосинтез катехоламинов и дофамина. Исходным соединением является тирозин. Ключевым ферментом синтеза катехоламинов является тирозингидроксилаза, катализирующая превращение тирозина в ДОФА (L-b-(3,4 дигидроксифенил)-a -аланин. Его превращение в дофамин катализирует декарбоксилаза ароматической аминокислоты. Превращение дофамина в норадреналин катализирует фермент дофамин - b-гидроксилаза. Превращение норадреналина в адреналин катализирует фермент норадреналин –N- метилтрансфераза (фенилаэтаноламин N- метилтрансфераза). После окончания синтеза катехоламины и дофамин в свободном состоянии пакуются в специальные секреторные гранулы.

Рис.4

Биосинтез йодтиронинов стимулируется ТТГ гипофиза (рис.5). Йодтиронинысинтезируются в составе белка тироглобулина. Тироглобулин — гликопротеин, синтезируется в базальной части клетки и хранится во внеклеточном коллоиде, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов.

Под действием тиропероксидазы окисленный иод реагирует с остатками тирозина с образованием монойодтиронинов (МИТ) и дийодтиронинов (ДИТ) Две молекулы ДИТ конденсируются с образованием тироксина (Т₄), а МИТ и ДИТ с образованием йодтиронина (Тз). Йодтиреоглобулин транспортируется в клетку путем эндоцитоза и гидролизуется ферментами лизосом с освобождением Т₃ и Т₄.

В крови йодтиронины находятся в связанной форме в комплексе с тироксинсвязывающим бел­ком. Только 0,03% Т₄ и 0,3% Т₃ находятся в свобод­ном состоянии. Биологическая активность йодти­ронинов обусловлена несвязанной фракцией. Транспортные белки служат своеобразным депо, ко­торое может обеспечить дополнительное количество свободных гормонов. Синтез и секреция йодтиро­нинов регулируются гипоталамо-гипофизарной си­стемой.