Регуляция метаболизма. Иерархия регуляторных систем. Значение эндокринной системы. Роль гормонов гипоталамуса и гипофиза.
Выучите определение понятия: гормоны– биологически активные соединения, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие влияние на метаболизм клетки.
23.1.2. Запомните основные особенности действия гормонов на органы и ткани:
· гормоны синтезируются и выделяются в кровь специализированными эндокринными клетками;
· гормоны обладают высокой биологической активностью - физиологическое действие проявляется при концентрации их в крови порядка 10-6 - 10-12 моль/л;
· каждый гормон характеризуется присущей только ему структурой, местом синтеза и функцией; дефицит одного гормона не может быть восполнен другими веществами;
· гормоны, как правило, влияют на отдалённые от места их синтеза органы и ткани.
23.1.3. Гормоны осуществляют своё биологическое действие, образуя комплекс со специфическими молекулами – рецепторами. Клетки, содержащие рецепторы к определённому гормону, называются клетками-мишенями для этого гормона. Большинство гормонов взаимодействуют с рецепторами, расположенными на плазматической мембране клеток-мишеней; другие гормоны взаимодействуют с рецепторами, локализованными в цитоплазме и ядре клеток-мишеней. Имейте в виду, что дефицит как гормонов, так и их рецепторов может приводить к развитию заболеваний.
апомните, что в организме существует несколько уровней регуляции гомеостаза, которые тесно взаимосвязаны и функционируют как единая система (см. рисунок 23.1).
Рисунок 23.1. Иерархия регуляторных систем организма (пояснения в тексте).
23.2.2. 1. Сигналы из внешней и внутренней среды поступают в центральную нервную систему (высший уровень регуляции, осуществляет контроль в пределах целого организма). Эти сигналы трансформируются в нервные импульсы, попадающие на нейросекреторные клетки гипоталамуса. В гипоталамусе образуются:
1. либерины (или рилизинг-факторы), стимулирующие секрецию гормонов гипофиза;
2. статины – вещества, угнетающие секрецию этих гормонов.
Либерины и статины по системе портальных капилляров достигают гипофиза, где вырабатываются тропные гормоны. Тропные гормоны действуют на периферические ткани-мишени и стимулируют(знак “+”) образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз. Гормоны периферических желёз угнетают (знак “–”) образование тропных гормонов, действуя на клетки гипофиза или нейросекреторные клетки гипоталамуса. Кроме того, гормоны, действуя на обмен веществ в тканях, вызывают изменения содержания метаболитов в крови, а те, в свою очередь, влияют (по механизму обратной связи) на секрецию гормонов в периферических железах (или непосредственно, или через гипофиз и гипоталамус).
2. Гипоталамус, гипофиз и периферические железы образуют средний уровень регуляции гомеостаза, обеспечивающий контроль нескольких метаболических путей в пределах одного органа, или ткани, или разных органов.
Гормоны эндокринных желёз могут влиять на обмен веществ:
· путём изменения количества ферментного белка;
· путём химической модификации ферментного белка с изменением его активности, а также
· путём изменения скорости транспорта веществ через биологические мембраны.
3. Внутриклеточные механизмы регуляции представляют собой низший уровень регуляции. Сигналами для изменения состояния клетки служат вещества, образующиеся в самих клетках или поступающие в неё.
Как уже упоминалось, местом непосредственного взаимодействия высших отделов центральной нервной системы и эндокринной системы является гипоталамус. Это небольшой участок переднего мозга, который расположен непосредственно над гипофизом и связан с ним при помощи системы кровеносных сосудов, образующих портальную систему.
23.4.1. Гормоны гипоталамуса.В настоящее время известно, что нейросекреторные клетки гипоталамуса продуцируют 7 либеринов (соматолиберин, кортиколиберин, тиреолиберин, люлиберин, фоллиберин, пролактолиберин, меланолиберин) и 3 статина (соматостатин, пролактостатин, меланостатин). Все эти соединения являются пептидами.
Гормоны гипоталамуса через специальную портальную систему сосудов попадают в переднюю долю гипофиза (аденогипофиз). Либерины стимулируют, а статины подавляют синтез и секрецию тропных гормонов гипофиза. Эффект либеринов и статинов на клетки гипофиза опосредуется цАМФ- и Са2+-зависимыми механизмами.
Характеристика наиболее изученных либеринов и статинов приведена в таблице 23.2.
| Таблица 23.2. Гипоталамические либерины и статины | |||
| Фактор | Место действия | Основные биологические эффекты | Регуляция секреции |
| Кортиколиберин | Аденогипофиз | Стимулирует секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) | Секреция стимулируется при стрессах и подавляется АКТГ |
| Тиреолиберин | - “ – “ - | Стимулирует секрецию тиреотропного гормона (ТТГ) и пролактина | Секрецию тормозят тиреоидные гормоны |
| Соматолиберин | - “ – “ - | Стимулирует секрецию соматотропного гормона (СТГ) | Секрецию стимулирует гипогликемия |
| Люлиберин | - “ – “ - | Стимулирует секрецию фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ) | У мужчин секреция вызывается снижением содержания тестостерона в крови, у женщин – снижением концентрации эстрогенов. Высокая концентрация ЛГ и ФСГ в крови подавляет секрецию |
| Соматостатин | - “ – “ - | Тормозит секрецию СТГ и ТТГ | Секреция вызывается физической нагрузкой. Фактор быстро инактивируется в тканях тела. |
| Пролактостатин | - “ – “ - | Тормозит секрецию пролактина | Секрецию стимулирует высокая концентрация пролактина и подавляют эстрогены, тестостерон и нервные сигналы при сосании. |
| Меланостатин | - “ – “ - | Угнетает секрецию МСГ (меланоцитостимулирующего гормона) | Секрецию стимулирует меланотонин |
23.4.2. Гормоны аденогипофиза. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза) продуцирует и выделяет в кровь ряд тропных гормонов, регулирующих функцию как эндокринных, так и неэндокринных органов. Все гормоны гипофиза являются белками или пептидами. Внутриклеточным посредником всех гипофизарных гормонов (кроме соматотропина и пролактина) служит циклический АМФ (цАМФ). Характеристика гормонов передней доли гипофиза приводится в таблице 3.
| Таблица 3. Гормоны аденогипофиза | |||
| Гормон | Ткань-мишень | Основные биологические эффекты | Регуляция секреции |
| Адренокортикотропный гормон (АКТГ) | Кора надпочечников | Стимулирует синтез и секрецию стероидов корой надпочечников | Стимулируется кортиколиберином |
| Тиреотропный гормон (ТТГ) | Щитовидная железа | Усиливает синтез и секрецию тиреоидных гормонов | Стимулируется тиреолиберином и подавляется тиреоидными гормонами |
| Соматотропный гормон (гормон роста, СТГ) | Все ткани | Стимулирует синтез РНК и белка, рост тканей, транспорт глюкозы и аминокислот в клетки, липолиз | Стимулируется соматолиберином, подавляется соматостатином |
| Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) | Семенные канальцы у мужчин, фолликулы яичников у женщин | У мужчин повышает образование спермы, у женщин – образование фолликулов | Стимулируется люлиберином |
| Лютеинизирующий гормон (ЛГ) | Интерстициальные клетки семенников (у мужчин) и яичников (у женщин) | Вызывает секрецию эстрогенов, прогестерона у женщин, усиливает синтез и секрецию андрогенов у мужчин | Стимулируется люлиберином |
| Пролактин | Молочные железы (альвеолярные клетки) | Стимулирует синтез белков молока и развитие молочных желёз | Подавляется пролактостатином |
| Меланоцитостимулирующий гормон (МСГ) | Пигментные клетки | Повышает синтез меланина в меланоцитах (вызывает потемнение кожи) | Подавляется меланостатином |
23.4.3. Гормоны нейрогипофиза. К гормонам, секретируемым в кровоток задней долей гипофиза, относятся окситоцин и вазопрессин. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе в виде белков-предшественников и перемещаются по нервным волокнам в заднюю долю гипофиза.
Окситоцин – нонапептид, вызывающий сокращения гладкой мускулатуры матки. Он используется в акушерстве для стимуляции родовой деятельности и лактации.
Вазопрессин – нонапептид, выделяемый в ответ на повышение осмотического давления крови. Клетками-мишенями для вазопрессина являются клетки почечных канальцев и гладкомышечные клетки сосудов. Действие гормона опосредовано цАМФ. Вазопрессин вызывает сужение сосудов и повышение артериального давления, а также усиливает реабсорбцию воды в почечных канальцах, что приводит к снижению диуреза.
23.4.4. Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и гипоталамуса. При дефиците соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается карликовость (низкий рост). При избытке соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается гигантизм (аномально высокий рост).
При избытке соматотропного гормона, возникающем у взрослых (в результате опухоли гипофиза), развивается акромегалия – усиленный рост кистей рук, ступней, нижней челюсти, носа.
При недостатке вазопрессина, возникающем вследствие нейротропных инфекций, черепно-мозговых травм, опухолей гипоталамуса, развивается несахарный диабет. Основным симптомом этого заболевания является полиурия – резкое увеличение диуреза при пониженной (1,001 – 1,005) относительной плотности мочи.