АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Эффекты гормонов и механизмы их действия

Все процессы жизнедеятельности организма строго согласованы между собой по скорости, времени и месту протекания. В организме человека эту согласованность осуществляют внутриклеточные и межклеточные механизмы регуляции, важнейшую роль в которых играют гормоны и нейромедиаторы. Гормоны – это специфические регуляторы, которые секретируются эндокринными железами в кровь или лимфу, а затем попадают на клетки-мишени.

Железами внутренней секреции являются специализированные органы, которые выделяют образующиеся в них продукты секреции непосредственно в кровь или тканевую жидкость. В настоящее время к эндокринным железам относят гипофиз, щитовидную железу, околощитовидные железы, корковое и мозговое вещество надпочечников, островковый аппарат поджелудочной железы, половые железы, тимус и эпифиз. Эндокринной активностью также обладает плацента. Кроме того, эндокринные железы могут присутствовать в некоторых других органах и тканях – в пищеварительном тракте, почках, сердечной мышце, вегетативных ганглиях. Эти клетки образуют диффузную эндокринную систему.

Эндокринная система участвует в регуляции физического, полового и умственного развития организма, обеспечении адаптации физиологических систем организма к меняющимся условиям среды, поддержании некоторых физиологических показателей на постоянном уровне (например, осмотическое давление или уровень в крови).

Гормоны обычно определяют как химические посредники, которые секретируются в кровоток специализированными клетками, способными синтезировать и высвобождать гормоны в ответ на специфические сигналы. Часто гормоны характеризуют как вещества, действующие дистантно, на отдаленные от места выработки мишени, к которым они переносятся кровью (телекринный эффект). В отличие от этого вещества, секретируемые одной клеткой т оказывающие биологическое действие путем местной диффузии, называются паракринными. Вещества, действующие на секретирующие их клетки, называются аутокринными. Не всегда между этими понятиями можно провести четкую грань. В частности, гормоны гипоталамуса до встречи со своими клетками мишенями могут проходить очень короткий путь, тестостерон и эстрогены обладают как телекринным, так и паракринным действием (известно, что они действуют не только дистантно, через кровь, но и локально, вблизи вырабатывающих их клеток). Кроме того, различают еще изокринное действие (аналогичное паракринному, но клетки-мишени тесно контактируют с эндокринной клеткой) и нейрокринное, при котором действие гормона подобно действию медиатора.

Все гормоны с точки зрения их химической природы делятся на белковые, стероидные и производные аминокислот.

К белковым относятся гликопротеиды (тиреотропный г., фолликулостимулирующий, лютеинизирующий), пептиды – АКТГ, СТГ, инсулин, глюкагон и др., олигопептиды (малые пептиды) – либерины, статины, гормоны ЖКТ (соматостатин – из 14 аминокислот, окситоцин – 9).

Белковые гормоны гидрофильны и поэтому не способны пассивно проникать через мембраны клеток, но они растворимы в крови, поэтому могут транспортироваться самостоятельно.

Стероидные Г. – а) производные холестерина - кортикостерон и кортизол,

б) арахидоновая кислота и ее производные (простагландины, тромбоксаны и др.) Все они гидрофобны, поэтому легко проходят через клеточную мембрану. Кровью они переносятся специальными переносчиками.

Производные аминокислот – адреналин и НА, дофамин, тиреоидные гормоны (производные тирозина), серотонин (производное триптофана), гистамин (производное гистидина). Из этих гормонов только тиреоидные гормоны проникают через клеточную мембрану, остальные – не могут проходить внутрь клетки.

Гормоны обладают высокой физиологической активностью ( действуют в минимальных дозах, например,концентрация гормона роста в крови – 10^-9г/100 мл, гипофиз реагирует на пикограммы (10^-12г) гипоталамических гормонов), специфичностью (действуют на определенные клетки-мишени, которые имеют специальные рецепторы белковой или липопротеиновой природы, реагирующие с данным гормоном) и дистантным действием (т.е. оказывают свое влияние на органы, удаленные от железы).

На основании функциональных критериев гормоны делят на три группы: эффекторные гормоны – гормоны, оказывающие влияние непосредственно на органы-мишени; тропные гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов; рилизинг-гормоны и ингибирующие гормоны – выделяются в гипоталамусе и регулируют синтез и выделение гормонов аденогипофиза. Благодаря этим гормонам эндокринная система связана с центральной нервной системой.

Эндокринные железы принимают участие во всех важных процессах жизнедеятельности организма:

Дифференцировка. У развивающегося эмбриона гормоны играют существенную организующую роль, которая наиболее очевидно проявляется в дифференцировке полового тракта (тестостерон) и центральной нервной системы (тироксин).

Размножение. Гормоны необходимы для успешного становления репродуктивных функций. Оплодотворение, беременность и лактация требуют участия многих гормонов, которые важны для особей и мужского, и женского пола.

Рост и развитие. Гормоны необходимы для роста и развития созревающего организма. Оптимальный рост обусловлен совместным действием гормона роста, тиреоидных гормонов и инсулина, причем присутствие неадекватных количеств антагонистов инсулина или половых стероидов может затормозить рост.

Адаптация. Гормоны принимают участие в кратковременной и долговременной адаптации к количеству и качеству пищи, изменениям поступления жидкости и электролитов из окружающей среды. Без них невозможна адаптация к меняющимся условиям внешней среды.

Старение. Процесс старения сопровождается снижением секреции половых гормонов у представителей обоих полов, причем у женского пола это проявляется наиболее отчетливо.

Гомеостаз. Гормоны обеспечивают поддержание некоторых физиологических показателей на постоянном уровне (например, осмотическое давление, уровень глюкозы и др.).

К какому бы классу ни принадлежали гормоны, они обладают рядом общих свойств:

- действие на чувствительные клетки. Гормоны не инициируют новых реакций в клетках-мишенях. Действует принцип, согласно которому способность реагирующих клеток повышать или снижать свою активность под действием гормонов, присуща самим клеткам и появляется в процессе их дифференцировки. Взаимодействуя с рецептором, гормоны запускают последовательность реакций, которые в совокупности формируют клеточный ответ. Обычно такой ответ бывает координированным и включает ускорение одних биохимических процессов с одновременным торможением других.

- скорость секреции. Скорость секреции гормонов зависит от присутствия в крови субстратов, ионов, нейромедиаторов или других гормонов. Секреция некоторых (гормон роста, АКТГ) подвержена суточному ритму, связанному с циклом сон-бодрствование. Секреция других (гонадотропины) подчиняется эндогенным биологическим ритмам, работающим в разных временных шкалах: 1) на протяжении отдельных периодов всей жизни (эмбриональный период, детство, период полового созревания, детородный период, менопауза, старость); 2) в течение цикла беременность-лактация; 3) в течение менструального цикла; 4) импульсная секреция с регулярной периодичностью, измеряемой минутами.

- метаболическая инактивация и экскреция. Гормоны непрерывно элиминируются из организма в результате метаболической инактивации и (или) экскреции. Для компенсации этих потерь должна поддерживаться постоянная базальная продукция гормонов. Значит, скорость их продукции должна возрастать в периоды повышенной потребности в гормонах. Таким образом, процессы секреции гормонов и их синтеза в норме тесно взаимосвязаны.

- системы передачи информации. Гормоны функционируют в пределах закрытых систем передачи информации с обратной связью. Это означает, что как только гормон начинает действовать на чувствительные к нему клетки, одновременно возникает сигнал, тормозящий действие гормона. Торможение активированной железы по принципу отрицательной обратной связи может быть обусловлено повышением концентрации другого гормона (например, повышенный уровень тироксина действует по механизму обратной связи на тиреотрофы гипофиза, препятствуя их стимуляции гипоталамическим тиролиберином). Другой общий механизм торможения функции активированной железы заключается в коррекции физиологического сдвига, вызвавшего активацию железы (уровень глюкозы в крови).

- время действия гормона. Если расположить химические передатчики сигнала по срокам их действия, то порядок окажется следующим:

Нейромедиаторы (мс),

Пептиды (с – мин)

Белки и гликопротеины (мин – ч)

Стероиды (ч)

Йодтиронины (сут).

При этом следует учитывать, что пептидные или белковые гормоны, результат действия которых легко наблюдается уже через несколько минут, могут оказывать и более продолжительное действие (ч, сут), если не удаляются из реакционной среды.

Гормоны оказывают свое действие в очень низких концентрациях. Они не играют роль субстратов в биохимических процессах, которые они регулируют. В некоторых случаях (АДГ, адреналин, альдостерон) реакция органов-мишеней более или менее тесно количественно связана с концентрацией гормонов в плазме. В этом случае гормоны можно назвать носителями информации.

Различные биохимические реакции могут протекать правильным образом только в присутствии одного или нескольких гормонов, хотя реакция и не ускоряется при увеличении концентрации гормона. В этом случае можно говорить о пермиссивном (разрешающем) действии гормона.

Как элементы регуляторных систем гормоны можно разделить их на две группы. В одной группе, которая включает адреналин, норадреналин, альдостерон, АДГ и некоторые другие гормоны, скорость секреции приспосабливается к меняющейся ситуации и концентрация гормонов в крови может значительно колебаться. В этом случае гормон действует как контролирующий элемент. Концентрация гормонов второй группы поддерживается на определенном уровне (тироксин), т.е. концентрация гормона сама является контролируемой переменной.

Эти ситуации иллюстрирует блок-схема.

В регулировании секреции гормонов могут участвовать следующие механизмы:

А. Присутствие специфического метаболита в крови. Например, избыток глюкозы вызывает секрецию поджелудочной железой инсулина, который снижает уровень глюкозы в крови.

Б. Присутствие в крови другого гормона. Например, многие гормоны, выделяемые передней долей гипофиза, стимулируют секрецию гормонов другими железами организма. Секреция гормонов, стимулируемая каким-то другим гормоном, обычно находится под контролем гипоталамуса и гипофиза, и конечный метаболический или трофический эффект может быть результатом секреции трех различных гормонов.

В. Стимуляция со стороны вегетативной нервной системы. Так, например, при стрессе повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы стимулирует выделение клетками мозгового слоя надпочечников адреналина.

Многие гормоны имеют в своей молекуле специфические участки, ответственные за присоединение к рецептору. Связавшись с рецептором, гормон может воздействовать:

1) на плазматическую мембрану. Один из эффектов инсулина – усиленное поглощение глюкозы клеткой – обусловлен изменением под влиянием гормона проницаемости мембраны для глюкозы.

2) На фермент, находящийся на этой мембране. Адреналин и многие пептидные гормоны присоединяются к поверхностным рецепторам клеточной мембраны и вызывают высвобождение «вторичного мессенджера (посредника)», который начинает цепь ферментативных реакций, приводящих к специфическому конечному эффекту. Во многих случаях этим посредником является цАМФ, который образуется из АТФ под действием аденилатциклазы после ее активации гормон-рецепторным комплексом.

3) На клеточные органеллы. Один из эффектов тироксина осуществляется на уровне митохондрий, где гормон влияет на ферменты, участвующие в транспорте электронов, сопряженном с синтезом АТФ. Под влиянием тироксина большая часть энергии, выделяющейся в процессе транспорта электронов теряется в виде тепла (эффект разобщения окисления и фосфорилирования).

4) На гены. Стероидные гормоны проходят через клеточную мембрану и связываются с рецепторами в цитоплазме. Образовавшийся комплекс транспортируется в клеточное ядро, где воздействует непосредственно на хромосомы путем активации генов и стимуляции транскрипции.

Во многих других случаях гормоны оказывают свое действие, влияя на ферменты, связанные с мембранами, или на геном.

Дата добавления: 2015-07-17 | Просмотры: 1593 | Нарушение авторских прав