 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Некоторые аспекты общей физиологии эндокринной системы
Определяющую роль в гуморальных механизмах регуляции физиологических функций в животном организме играют гормоны – высоко биологически активные вещества органической природы, продуцируемые эндокринными железами. Отличительной особенностью эндокринных желез от экзокринных является отсутствие выводных протоков, вследствие чего они выделяют свои секреты – гормоны – непосредственно во внутреннюю среду организма (межклеточную или тканевую жидкость, откуда гормоны поступают в кровь или лимфу). Экзокринные же железы обязательно имеют выводные протоки различной степени сложности и выделяют свои секреты в те или иные полые органы или на поверхность тела. В организме млекопитающих животных и человека различают следующие эндокринные железы и структуры: Ø эндокринные клетки медиобазального гипоталамуса, продуцирующие рилизинг-факторы гипоталамуса (статины и либерины), и переднего гипоталамуса, вырабатывающие вазопрессин (или антидиуретический гормон) и окситоцин Ø гипофиз, секреторные клетки которого продуцируют тропные гормоны двух типов: эффекторные (соматотропный, меланоцитстимулирующий, липотропный и пролактин) и гландулотропные (тиреотропный, адренокортикотропный и два гонадотропных гормона (фолликулостимулирующий и лютеинизирующий)); Ø эпифиз, секретирующий мелатонин (в темноте), серотонин (на свету) и около 40 белково-пептидных гормонов Ø щитовидная железа, продуцирующая тиреоидные гормоны (трийодтиронин и тироксин) и тирокальцитонин Ø околощитовидные железы, секретирующие паратгормон Ø надпочечники, корковое вещество которых продуцирует кортикостероиды (минералокортикоиды, глюкокортикоиды и половые гормоны, преимущественно андрогенного типа), а мозговое вещество – катехоламины (адреналин и норадреналин) Ø диффузные эндокринные клетки организма, формирующие в совокупности диффузную эндокринную систему (APUD-систему), продуцирующую тканевые гормоны (например, биогенные амины (брадикинин, калллидин), гастрин (пептидный гормон, синтезируемый эндокринными клетками слизистой оболочки желудка и т.д.)). Наконец, поджелудочная железа и половые железы являются органами, выполняющими эндокринные и неэндокринные функции. Эндокринная функция половых желез состоит в продукции ими ряда половых гормонов, а поджелудочной железы – инсулина, глюкагона, соматостатина, вазоактивного интестенального полипептида и вещества Р (панкреатического полипептида).
Для всех эндокринных желез свойственны следующие морфо-функциональные особенности: Ø характеризуются очень хорошим кровоснабжением в связи с тем, что не имеют выводных протоков и продуцируют свои секреты во внутреннюю среду организма (в конечном итоге в кровь) Ø имеют, как правило, очень малые размеры и массу, поскольку вырабатывают гормоны в ничтожно малых количествах Ø подобно любым неполым органам состоят из паренхимы – основы (в большинстве случаев эпителиальной природы) и соединительнотканной стромы (опоры) Ø в процессе эмбриогенеза закладываются из всех трех зародышевых листков. Так, к железам эктодермального происхождения относится аденогипофиз, а нейроэктодермального – нейрогипофиз, эпифиз и мозговое вещество надпочечников. Щитовидная железа, околощитовидные железы и поджелудочная железа являются производными энтодермы, а корковое вещество надпочечников и половые железы – мезодермы.
Секреты эндокринных желез – гормоны – имеют органическую природу и характеризуются следующими общими признаками: Ø высокой биологической активностью. Большинство гормонов оказывают свои эффекты на организм в ничтожно малых концентрациях. Так, 1г инсулина достаточно для того, чтобы понизить уровень глюкозы в крови у 125тыс. кроликов; 1г тиреолиберина (рилизинг-фактор гипоталамуса) можно получить из 7тонн гипоталамусов овец (от 5 млн. овец). Ø специфичностью действия. Несмотря на то, что гормоны секретируются эндокринными клетками во внутреннюю среду организма (в конечном итоге в кровь) и, казалось бы, могут воздействовать на все его структуры, но они оказывают свои эффекты лишь на строго определенные структуры организма, имеющие рецепторы для данного гормона. Следовательно, специфичность действия гормонов достигается благодаря строгому структурному и пространственному соответствию между молекулами гормона и рецептора (они подходят друг к другу как ключ к замку). Ø как правило, дистантностью (или телекринностью) действия. Так, большинство гормонов синтезируется определенными эндокринными клетками, поступает во внутреннюю среду организма и с током крови может уноситься на большие расстояния от места своего образования к тем или иным клеткам-мишеням. Вместе с тем некоторые гормоны способны оказывать и паракринное действие на организм. Так, тестостерон, продуцируемый клетками Лейдига семенников, наряду с тем, что поступает в общий кровоток, способен оказывать и местное действие на процесс сперматогенеза в семенных канальцах самих семенников. Соматостатин, продуцируемый d-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, наряду с тем, что поступает в общие кровоток, оказывает и местное ингибирующее влияние на секрецию инсулина и глюкагона b- и a-клетками островка. Наконец, большинство тканевых гормонов (брадикинин, каллидин) в основном оказывают местное действие на клетки, расположенные вблизи места их секреции.
В зависимости от химической природы гормоны классифицируют на: Ø белково-пептидные гормоны (гормоны гипоталамуса, аденогипофиза, С-клеток щитовидной железы, паращитовидных желез, островков Лангерганса поджелудочной железы) Ø гормоны – производные аминокислот (тиреоидные гормоны и катехоламины (производные аминокислоты тирозина), серотонин и мелатонин эпифиза (производные аминокислоты триптофана)) Ø стероиды (половые гормоны и гормоны коркового вещества надпочечников (кортикостероиды)).
Свое действие на организм гормоны реализуют в конечном итоге на клеточном уровне через посредство определенных рецепторов. Клеточный рецептор к гормону представляет собой, как правило, белковую молекулу (либо в более сложном случае комплекс белка с углеводом (гликопротеид)). Локализация рецепторов к гормонам в клетках-мишенях различна и во многом зависит от химической природы гормона, а следовательно, и его способности или неспособности проникать внутрь клетки. Так, стероидные и тиреоидные гормоны проникают через плазматическую мембрану внутрь клетки, оказывают свои эффекты на клеточном уровне через ее генный аппарат (изменение трансляции определенных генов) и соответственно рецепторы для них находятся в цитоплазме клетки-мишени и ее ядре. Таким образом, стероидные и тиреоидные гормоны, реализующие свои эффекты в основном через генетический аппарат клетки, способны влиять на экспрессию клеточного генома, а следовательно, прежде всего на структуру клеток-мишеней (вызывать определенные морфологические и связанные с ними функциональные перестройки). Такие гормоны, реализующие свое влияние на клетку через ее геном, оказывают морфогенетическое действие на организм. Вместе с тем эти гормоны могут действовать на клетку-мишень и негеномным путем (непосредственно оказывая влияние на определенные внутриклеточные структуры, активность ферментов и состояние ионных каналов и насосов). Так, тиреоидные гормоны, наряду с влиянием на экспрессию генома в клетках-мишенях, способны оказывать и непосредственное (негеномным путем) регулирующее действие на те или иные клеточные структуры (в частности, активность Са2+-АТФазы саркоплазматического ретикулюма в скелетных и сердечных мышечных волокнах, активность аденилатциклазы и уровень цАМФ в мышечных волокнах, тимоцитах и эритроцитах, продолжительность нахождения потенциалзависимых Na+-каналов в открытом состоянии в момент деполяризации мембраны возбудимой структуры и т.д.).
Рис. 1. Взаимодействие стероидного гормона с клеткой. Транспорт стероидных гормонов во внутренней среде осуществляют специальные белки. Стероидный гормон отделяется от связывающего белка и проходит через клеточную мембрану внутрь клетки, где соединяется с рецептором. Комплекс гормона с рецептором поступает в ядро и взаимодействует со строго определенным фрагментом ДНК с последующей активацией конкретных генов
Катехоламины и большинство белково-пептидных гормонов не способны проникать внутрь клетки, в связи с чем реализуют свои эффекты на клеточном уровне через рецепторы встроенные в плазматическую мембрану и специальные внутриклеточные посредники (цАМФ, цГМФ, ионы Са2+, инозитолтрифосфат, диацилглицерол и т.д.). Действие большинства белково-пептидных гормонов и катехоламинов на клетку сопряжено с активацией определенных мембранносвязанных ферментов, что приводит к резкому повышению уровня соответствующих внутриклеточных посредников (вторичных мессенджеров действия гормона на клетку). Так, для катехоламинов и некоторых белково-пептидных гормонов (глюкагон, рилизинг-факторы гипоталамуса и некоторые другие) характерен аденилатциклазный механизм действия (раскрыт Сазерлендом и Робинзоном), сущность которого состоит в следующем: 1. гормон связывается с рецептором, встроенным в плазматическую мембрану 2. образовавшийся комплекс "гормон-рецептор" активирует расположенный по соседству в мембране мембранносвязаный фермент аденилатциклазу. Причем информация от комплекса "гормон-рецептор" на аденилатциклазу передается через особый регуляторный G-белок, встроенный в мембрану (этот белок активируется путем присоединения ГТФ) 3. активная аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в 3',5'-циклическую АМФ (цАМФ), что приводит к резкому повышению уровня цАМФ в цитоплазме клетки-мишени (одна молекула связанного с рецептором гормона приводит к образованию около 500 молекул цАМФ) 4. цАМФ активирует фермент протеинкиназу путем отсоединения от нее двух ингибиторных субъединиц 5. активная протеинкиназа путем ограниченного протеолиза активирует ряд других ферментов (липазу, фосфорилазу и т.д.), что сопровождается изменением интенсивности метаболизма клетки-мишени, а следовательно, отражается и на ее функциональном состоянии. Кроме того, цАМФ может влиять на состояние определенных ионных каналов в мембранах клетки-мишени (плазматической, саркоплазматического ретикулюма, митохондриальной), изменяя их проницаемость для тех или иных ионов 6.
Рис. 2. Схема аденилатциклазного механизма действия гормонов
Внутриклеточными посредниками в действии некоторых белково-пептидных гормонов могут выступать инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол (инозитолфосфатный механизм действия гормонов). Сущность этого механизма во многом сходна с таковой для аденилатциклазного механизма (его результатом также является активация протеинкиназы, активирующей ряд других ферментов), а отличия касаются природы вторичных посредников действия гормона: 1. гормон связывается с рецептором, встроенным в плазматическую мембрану 2. комплекс "гормон-рецептор" активирует G-белок путем присоединения к нему ГТФ 3. активный G-белок активирует фосфолипазу С, которая канализирует расщепление инозитол-4,5-дифосфата на инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол (внутриклеточные посредники действия гормонов) 4. инозитол-4,5-дифосфат вызывает высвобождение ионов Са2+ из внутриклеточных депо, а диацилглицерол активирует Са2+-зависимую протеинкиназу С 5. Активная протеинкиназа С путе фосфорилирования активирует ряд других белков-ферментов или изменят состояние белков ионных каналов.
Рис. 3. Схема инозитолфосфатного механизма действия гормонов
Таким образом, большинство белково-пептидных гормонов и катехоламинов способны влиять на активность ряда ключевых ферментов клетки-мишени, а следовательно, изменять интенсивность и направленность обмена веществ в ней (т.е. вызывать метаболические и функциональные перестройки). Вместе с тем инсулин, несмотря на то, что оказывает свое действие на клетки-мишени через посредство рецепторов, встроенных в плазматическую мембрану, способен проникать внутрь клетки и влиять на скорость транскрипции, а следовательно, и синтез определенных белков. Продолжительность латентного (скрытого) периода действия гормона во многом зависит от механизмов его действия на клеточном уровне. В частности, эффекты белково-пептидных гормонов и катехоламинов, не связанные с активацией экспрессии генома и реализующиеся через посредство мембранных рецепторов и специальных внутриклеточных посредников, начинают проявляться спустя очень короткий латентный период (при внутривенном введении гормона – через 5-10минут). Эффекты же тиреоидных и стероидных гормонов, предполагающие активацию клеточного генома, начинают проявляться спустя гораздо более длительный латентный период (24-48 часов и более). Гормоны, поступившие в периферическую кровь, могут находиться в ней в двух состояниях: Ø химически связанном виде (преимущественно с белками плазмы крови). Большая часть молекул гормона в крови, как правило, химически связана с определенными белками плазмы и представляет собой своеобразный резерв гормона, который может быть использован организмом в случае резкого повышения потребности в нем. Сами же белки плазмы крови, связывающие и транспортирующие гормоны, представляют собой как бы своеобразный буфер для них Ø свободной форме (именно химически несвязанные молекулы гормона способны проникать в ткани и, взаимодействуя с определенными рецепторами, оказывать влияние на клетки-мишени). Причем между химически связанной и свободной формами гормона существует состояние динамического равновесия. Так, уменьшение концентрации свободной формы гормона в крови (возникающее, например, в результате усиленного потребления его тканями) приводит к усиленному высвобождению его из химически связанного состояния и, как следствие, нормализации концентрации свободной формы гормона в циркулирующей крови.
Регуляция деятельности эндокринных желез осуществляется нервными и гуморальными механизмами. Нервные влияния, приходящие в железу по парасимпатическим и симпатическим нервным волокнам, как правило, распространяются на гладкомышечные клетки ее сосудов. Следовательно, нервная система в большинстве случаев оказывает не прямое, а косвенное влияние на секреторные клетки эндокринных желез (путем изменения уровня их кровоснабжения). Вместе с тем из этого общего правила механизмов нервной регуляции секреторной активности эндокринных желез существует два исключения. Так, симпатический отдел вегетативной нервной системы осуществляет непосредственную регуляцию активности секреторных клеток эпифиза и мозгового вещества надпочечников. Гуморальная регуляция активности эндокринных желез может обеспечиваться разными путями. Так, ряд т.н. периферических эндокринных желез находится под регулирующим контролем гипоталамо-гипофизарной системы и, в частности, определенных тропных гормонов аденогипофиза. Например, секреция тиреоидных гормонов щитовидной железой регулируется тиреотропным гормоном, а глюкокортикоидов корой надпочечников – адренокортикотропным гормоном; функциональная активность половых желез находится под регулирующим влиянием гонадотропных гормонов (фолликулостимулирующего и лютеинизирующего). Уровень секреции этих тропных гормонов аденогипофизом, в свою очередь, зависит от Ø содержания гормонов регулируемой периферической железы в крови Ø влияния со стороны гипоталамуса (реализующегося через посредство рилизинг-факторов) и возможно некоторых других механизмов.
Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 705 | Нарушение авторских прав |
наконец, концентрация цАМФ в клетке контролируется фосфодиэстеразой, катализирующей распад цАМФ до неактивной АМФ, что обеспечивает дискретность действия гормона на клетку. В свою очередь, активность фосфодиэстеразы определяется комплексом ионов Са2+ с кальмодулином.