Принципы гормональной регуляции

Все процессы жизнедеятельности организма строго согласованы между собой по скорости, времени и месту протекания. В организме человека эту согласованность осуществляют внутриклеточные и клеточные механизмы регуляции, важнейшую роль в которых играют гормоны и нейромедиаторы. Специфические регуляторы, которые секретируются эндокринными железами в кровь или лимфу, а затем попадают на клетки-мишени, называют гормонами. Вещества, которые выделяются из пресинаптических нервных и окончаний в синаптическую щель и вызывают биологический эффект, связываясь с рецепторами постсинаптической мембраны, называют нейромедиаторами.

Функциональная активность эндокринной железы может регулироваться “субстратом”, на который направлено действие гормона. Так, глюкоза стимулирует секрецию инсулина из β- клеток панкреатических островков (островки Лангерганса), а инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, активируя её транспорт в мышцы и печень. Это происходит следующим образом. Глюкоза входит в β- клетки поджелудочной железы через переносчик глюкозы и сразу же фосфорилируется глюкокиназой, после чего вовлекается гликолиз. Образующийся при этом АТФ ингибирует калиевые каналы, вследствие чего снижается мембранный потенциал β- клеток и активируются потенциалзависимые кальциевые каналы. Входящий в β -клетку кальций стимулирует слияние везикул, содержащих и инсулин, с плазматической мембраной и секрецию инсулина. Инсулин активирует перенос глюкозы в печень, сердце и скелетные мышцы, и вследствие чего уровень глюкозы в крови снижается, замедляется её вход в β- клеток и уменьшается секреция инсулина (рис.4)

Рис. 4. Регуляция уровня гормона в крови по механизму обратной связи.

Такой же механизм лежит в основе секреции паратгормона (паратиреоидный гормон, паратирин) и кальцитонина. Оба гормона влияют на концентрацию кальция и фосфатов в крови. Паратиреоридный гормон вызывает выход минеральных веществ из кости и стимулирует реабсорбцию кальция в почках и кишечнике, в результате чего возрастает концентрация кальция в плазме крови. Кальцитонин, напротив, стимулирует поступление кальция и фатов в костную ткань, в результате чего концентрация минеральных веществ в крови снижается. При высокой концентрации кальции подавляется секреция паратиреоидного гормона и стимулируется секреция кальцитонина. В случае снижения концентрации в крови секреция паратиреоидного гормона усиливается, а кальцитонина - ослабляется.

Такая регуляция постоянства внутренней среды организма, происходящая по принципу отрицательной обратной связи, очень эффективна для поддержания гомеостаза, однако не может выполнять все задачи адаптации организма. Например, кора надпочечников продуцирует стероидные гормоны в ответ на голод, болезнь, эмоциональное возбуждение и т. п. Чтобы эндокринная и могла «отвечать» на свет, звуки, запахи, эмоции и т. д., должна существовать связь между эндокринными железами и нервной системой.

Основные связи между нервной и эндокринной системами регуляции осуществляются посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофиза (рис.5). Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию так называемых рилизинг-факторов (либеринов и статинов): тиреолиберина, соматолиберина, пролактолиберина, гонадолиберина и кортиколиберина, а также соматостатина и пролактостатина. Мишенью для

Рис. 5. Регуляция активности эндокринных желёз центральной нервной системой

при участии гипоталамуса и гипофиза:

ТЛ - тиреолиберин; СЛ - соматолиберин; СС - соматостатин; ПЛ - пролактолиберин; ГЛ - гонадолиберин; КЛ - кортиколиберин; ТТГ - тиреотропный гормон; СТГ-соматотропный гормон (гормон роста); Пр - пролактин; ФСГ – фолликулостимулирующий гормон; ЛГ - лютеинизирующий гормон; АКТГ - адренокортикотропный гормон. Сплошными стрелками обозначено активирующее, пунктирными - ингибирующее влияние.

либеринов и статинов, секретируемых гипоталамусом, является гипофиз. Каждый из либеринов взаимодействует с определенной популяцией клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих тропинов: тиреотропина, соматотропного гормона, пролактина, гонадотропного гормона, гонадотропины-лютеинизирующий и фолликулостимулирующий), а также адренокортикотропного гормона (АКТГ, кортикотропин). Статины оказывают на гипофиз влияние, противоположное действию либеринов подавляют секрецию тропинов. Тропины, секретируемые гипофизом поступают в общий кровоток и, попадая на соответствующие железы активируют в них секреторные процессы.

Молекула соматолиберина является самой крупной среди либеринов, она состоит из 15 аминокислотных остатков; самая маленькая молекула - трипептид - у тиреолиберина. Молекулы тропиков, снующихся в гипофизе, содержат от 13 до 198 аминокислотных остатков.

Рис.6. Прямые и обратные связи в нейроэндокринной системе регуляции.

1- медленно развивающееся и продолжительное ингибирование секреции гормонов нейромедиаторов, а также изменение поведения и формирование памяти; 2 - быстро развивающиеся, но продолжительное ингибирование; 3 - кратковременное ингибирование.

Регуляция деятельности гипофиза и гипоталамуса, кроме сигналов идущих «сверху вниз», осуществляется гормонами «исполнительных желез» (рис. 6). Эти «обратные» сигналы поступают в гипоталамус и затем передаются в гипофиз, что приводит к изменению в секреции соответствующих тропинов. После удаления или и эндокринной железы стимулируется секреция соответствующих тропного гормона; при гиперфункции железы секреция соответствующего тропина подавляется.

Обратные связи не только позволяют регулировать концентрацию в крови, но и участвуют в дифференцировке гипоталамуса онтогенезе. Образование половых гормонов в женском организме происходит циклически, что объясняется циклической секрецией гонадотропных гормонов. Синтез этих гормонов контролируется гипоталамусом, образующим рилизинг-фактор этих тропинов (гонадолиберин). Если самке пересадить гипофиз самца, то пересаженный гипофиз начинает функционировать циклично. Половая дифференцировка гипоталамуса происходит под действием андрогенов. Если самца лишить половых желез, продуцирующих андрогены, то гипоталамус будет дифференцироваться по женскому типу.

В железах внутренней секреции иннервированы, как правило только сосуды, а эндокринные клетки изменяют свою биосинтетическую и секреторную активность лишь под действием метаболитов, кофакторов и гормонов, причем не только гипофизарных. Так, ангиотензин II стимулирует синтез и секрецию альдостерона. Отметим также, что некоторые гормоны гипоталамуса и гипофиза могут образовываться не только в этих тканях. Например, соматостатин (гормон гипоталамуса, ингибирующий образование и секрецию гормона роста) обнаружен также в поджелудочной железе, где он подавляет секрецию инсулина и глюкагона.

Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса и благодаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная система. К клеткам гипоталамуса подходят аксоны нейронов, расположенных в коре больших полушарий и подкорковых образованиях. Эти аксоны секретируют различные нейромедиаторы, оказывающие на секреторную активность гипоталамуса как активирующее, так и тормозное влияние. Поступающие из мозга нервные импульсы гипоталамус «превращает в эндокринные стимулы, которые могут быть усилены или ослаблены в зависимости от гуморальных сигналов, поступающих в гипоталамус от желез и тканей, подчиненных ему.

Тропины, образующиеся в гипофизе, не только регулируют деятельность подчинённых желёз, но и выполняют самостоятельные эндокринные функции. Например, пролактин оказывает лактогенное действие, а также тормозит процессы дифференцировки клеток, повышает чувствительность половых желез к гонадотропинам, стимулирует родительский инстинкт. Кортикотропин является не только стимулятором стероидогенеза, но и активатором липолиза в жировой ткани, а также важнейшим участником процесса превращении мозге кратковременной памяти в долговременную. Гормон может стимулировать активность иммунной системы, обмен липидов, сахаров и т. д.

В задней доле гипофиза (нейрогипофиза) депонируются антидеуретический гормон (вазопрессин) и окситоцин (рис.6). Первый вызывает задержку воды в организме и повышает тонус сосудов; второй стимулирует сокращение матки при родах и секрецию молока. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе, затем транспортируются по аксонам в заднюю долю гипофиза, где депонируются и по секретируются в кровь.

Характер процессов, протекающих в ЦНС, во многом определяется состоянием эндокринной регуляции. Так, андрогены и эстрогены формируют половой инстинкт, многие поведенческие реакции. Очевидно, что нейроны, точно так же как и другие клетки нашего организма, находятся под контролем гуморальной системы peгуляции. Нервная система, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчинённые связи с эндокринной системой. Эти две регуляторные системы дополняют друг друга, образуют функционально единый механизм, что обеспечивает высокую эффективность и нейрогуморальной регуляции, ставит её во главе систем, согласующих все процессы жизнедеятельности в многоклеточном организме.

Дата добавления: 2017-01-14