Гипоталамус

Стероидные гормоны: минералокортикоиды, глюкокортикоиды, андрогены, эстрогены, прогестины, кальцитриол. Эти вещества — производные холестерола — относятся к неполярным, поэтому они свободно проникают через биологические мембраны. По этой причине секреция стероидных гормонов происходит без участия секреторных пузырьков. По этой же причине рецепторы неполярных молекул расположены внутри клетки–мишени. Такие рецепторы в общем виде называют ядерными.

Нейропептиды. Термин появился после обнаружения в некоторых нервных клетках биологически активных веществ (но не синаптических нейромедиаторов!), оказывающих регуляторные эффекты на другие клетки. Впоследствии выяснилось, что некоторые из этих нейрогормонов продуцируют и не-нервные клетки, а некоторые нейропептиды выполняют и функции нейромедиаторов.

Железы внутренней секреции (или эндокринные) – не имеют выводных протоков, выделяют инкрет за счет экзоцитоза непосредственно в межклеточное пространство, откуда он попадает в кровь, лимфу или цереброспинальную жидкость. Продукты жизнедеятельности ЖВС называют гормонами.

Лекция 5. Железы внутренней секреции

Все железы организма принято делить на 2 группы:

Железы внешней секреции (или экзокринные) – имеют выводные протоки, образуют секреты (соки), которые поступают в различные полости, например, ЖКТ.

Гормоны – это продукты внутренней секреции, т.е. БАВ, которые секретируются и выделяются специализированными клетками во внутреннюю среду для регуляции обмена веществ и физиологических функций организма, гуморального обеспечения координации и интеграции процессов жизнедеятельности. Гормоны служат химическими носителями информации, достигнув органа-мишени, они оказывают на него специфическое воздействие. Под влиянием гормонов находятся те функции организма, для запуска и регуляции которых требуются минуты и часы. Таким образом, передача гормональной информации осуществляется в десятки раз медленнее, чем нервная передача, позволяющая организму немедленно реагировать на факторы окружающей среды или внутренние функциональные изменения.

В настоящее время понятие «гормон» значительно расширено: помимо гормонов, вырабатываемых в эндокринной системе, термин «гормон» применяют также по отношению к нейропептидам, интерлейкинам, интерферонам, факторам роста и другим биологически активным веществам, осуществляющим гуморальную (дистантную) регуляцию функций клеток–мишеней.

· Другие биологически активные вещества. Гуморальную (дистантную) регуляцию выполняют и иные функциональные классы биологически активных веществ (факторы роста, интерлейкины, интерфероны, хемокины, эритропоэтин, предсердный натриуретический фактор, ангиотензины и ряд других), синетезируемых и секретируемых в самых различных органах и клетках.

· Гормоны, цитокины и хемокины. Хотя термин «гормон» применяют в расширительном смысле (фактически по отношению ко всем биологически активным веществам, секретируемым одними клетками и регулирующим режим функционирования мишеней), наметилась отчётливая тенденция все биологически активные вещества информационного характера подразделять на гормоны, цитокины и хемокины. Согласно этой тенденции, клетки эндокринной системы секретируют гормоны, клетки иммунной системы (и некоторые другие клетки) — цитокины; наконец, хемокины (вещества, оказывающие хемотаксическое действие на мишени) секретируют различные клетки при иммунных реакциях и при воспалении.

Специализированные клетки, продуцирующие гормоны, образуют эндокринную систему, осуществляющую гормональную регуляцию. В нее входят:

1. эндокринные органы или железы, основной и единственной функцией которых является синтез и внутренняя секреция гормонов. К ним относят гипофиз, эпифиз, щитовидную и паращитовидные железы, надпочечник, плаценту, яичники и семенники.

2. эндокринная ткань в органе, т.е. скопление инкреторных клеток в органе, другие клеточные элементы которого обладают неэндокринными функциями (например, островки Лангерганса в поджелудочной железе);

3. APUD- система - клетки органов, обладающие кроме основной одновременно и эндокринной функцией (например, мышечные клетки предсердий наряду с сократительной функцией секретируют атриопептиды). Этот термин (от англ. APUD — Amine Precursor Uptake, Decarboxylase) лучше не применять, так как представление об APUD–системе имеет лишь исторический интерес. В настоящее время используется понятие диффузная эндокринная система. Под этим термином понимают совокупность отдельных клеток, продуцирующих гормоны и рассыпанных одиночно и мелкими скоплениями в слизистой и подслизистой оболочках трубчатых органов (преимущественно пищеварительной и дыхательной систем). Иногда такие эндокринные клетки называют энтерохромаффинными, аргентаффинными и даже апудоцитами.

Гормоны принимают участие во всех важных процессах жизнедеятельности организма:

- дифференцировка, например, половая;

- размножение;

- рост и развитие;

- адаптация, например, при стрессах;

- оказывают выраженное влияние на эмоциональную сферу, интеллектуальную и физическую активность, выносливость организма, половое поведение.

Классификация гормонов

I. По химической природе:

1. Полипептиды (СТГ, МСГ, пролактин, паратгормон, кальцитонин, инсулин, глюкагон) и белки с наличием углеводного компонента и без него (тиреотропин, ФСГ, ЛГ); Пептидные гормоны относятся к полярным веществам, которые не могут непосредственно проникать через биологические мембраны. Поэтому для их секреции используется механизм экзоцитоза. По этой же причине рецепторы пептидных гормонов встроены в плазматическую мембрану клетки–мишени, а передачу сигнала к внутриклеточным структурам осуществляют вторые посредники.

à Трансляция мРНК и сборка полипептидной цепочки происходит в цистернах шероховатой эндоплазматической сети (эргастоплазма).

à Посттрансляционная модификация (например, гликозилирование — присоединение к полипептидной цепочке углеводных молекул, в результате образуются гликопротеины) и формирование секреторных пузырьков происходит в комплексе Гольджи.

à Экзоцитоз: секреторные мембранные пузырьки, содержащие пептидные гормоны (пептиды, полипептиды, белки, гликопротеины), сливаются изнутри с плазмолеммой секреторной клетки; в результате содержимое пузырьков оказывается снаружи клетки. Экзоцитоз стимулирует вызванное деполяризацией клеточной мембраны увеличение концентрации Ca²⁺ в цитоплазме.

2. Аминокислоты и их производные. Производные аминокислот — тирозина (йодсодержащие гормоны щитовидной железы, норадреналин, адреналин и дофамин), гистидина (гистамин), триптофана (мелатонин и серотонин)

à Производные тирозина

¨ Неполярные молекулы тироксина (T₄) и трийодтиронина (Т₃) образуются путём их отщепления от йодированного (зрелого) тиреоглобулина в фаголизосомах тиреоцитов и через плазмолемму базальной части тиреоцитов поступают в кровь. Их рецепторы относятся к ядерным.

¨ Катехоламины не проникают через мембраны, они накапливаются в секреторных пузырьках и секретируются из клеток путём экзоцитоза. Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

à Производное гистидина — гистамин [4-(2-аминоэтил)-имидазол] — продукт декарбоксилирования гистидина. Рецепторы гистамина встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

à Производные триптофана — мелатонин (N‑ ацетил-5 ‑ метокситриптамин) и серотонин (5 ‑ гидрокситриптамин). Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

à Холестерол поступает в клетки извне.

à Синтез стероидных гормонов — многоэтапный процесс, происходящий при участии десятков ферментов, расположенных в гладкой эндоплазматической сети и в митохондриях.

4. Производные арахидоновой кислоты (эйкозаноиды, или простаноиды). Эйкозаноиды (от греч. eikosi — двадцать) состоят (как и арахидоновая кислота) из 20 атомов углерода. К ним относятся простагландины (Пг), тромбоксаны, простациклины, лейкотриены, гидроксиэйкозотетраеноевая (HETE, от англ. hydroxyeicosatetraenoic) и эпоксиэйкозотриеноевая кислоты, а также производные этих кислот. Все эйкозаноиды обладают высокой и разносторонней физиологической активностью, многие из них функционируют только внутри клетки.

à Арахидоновая кислота — жирная кислота, мобилизуемая из фосфолипидов клеточной мембраны фосфолипазой A₂. Арахидоновая кислота образуется также при расщеплении диацилглицерола. Арахидоновая кислота окисляется трояко: с помощью циклооксигеназ (циклооксигеназный путь, образуются Пг, тромбоксаны, простациклины), липооксигеназы (липооксигеназный путь, образуются лейкотриены, 5-HETE) и эпоксигеназы арахидоновой кислоты (CYP2J2 из семейства цитохромов P450, образуются HETE и эпоксиэйкозотриеноевая кислота).

à Простагландины. Известны ПгG₂ (предшественник ПгH₂), ПгH₂ (предшественник простациклинов и тромбоксанов), ПгI₂ (его иногда называют простациклином), ПгD₂, ПгE₂ и ПгF_2a. Эти биологически активные эндогенные алифатические кислоты регулируют множество функций: увеличивают проницаемость сосудистой стенки, влияют на сократимость ГМК сосудов и бронхов, изменяют порог болевой чувствительности, стимулируют секрецию желудочного сока. Пг применяют для стимуляции родов. Развитие ряда патологических состояний также связано с действием Пг (воспаление, бронхиальная астма, рост опухолей), а PGE₂ является мощным пирогеном и модулятором метастазирования раковых клеток.

à Простациклины (в том числе ПгI₂) образуются из ПгI₂, ингибируют агрегацию тромбоцитов; вызывают расслабление ГМК кровеносных сосудов.

à Тромбоксаны — группа соединений, влияющих на агрегацию тромбоцитов, вызывают также сокращение ГМК кровеносных сосудов.

à Лейкотриены. Известны лейкотриены A₄ (предшественник остальных лейкотриенов) B₄, C₄, D₄, E₄, F₄. Лейкотриены влияют на активность многих ионных каналов (непосредственно или посредством протеинкиназ) и на процессы экзоцитоза, вызывают сокращение ГМК кишечника и кровеносных сосудов, являются медиаторами воспаления.

à HETE — гидроксиэйкозотетраеноевые кислоты и их производные способствуют выбросу Ca²⁺ из внутриклеточных кальциевых депо в моноцитах и макрофагах, являются сильными вазоконстрикторами, способствуют пролиферации разных типов клеток.

à Эпоксиэйкозотриеноевые кислоты стимулируют выброс Ca²⁺ из внутриклеточных кальциевых депо, стимулируют трансмембранный Na⁺-H⁺–обмен, пролиферацию клеток, являются вазодилататором.

à Из мембранных фосфолипидов также образуется фактор активации тромбоцитов (PAF), относящийся к наиболее сильным спазмогенам.

5. Оксид азота (синтезируется в стенке сосудов).

II. По эффекту действия: возбуждающие и тормозящие.

III. По влиянию на обмен веществ: катаболические и анаболические.

IV. По месту действия на органы мишени или другие железы: эффекторные и тропные.

Свойства гормонов

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

1. Высокая биологическая активность допускает низкие физиологические концентрации гормонов, т.е. они эффективны в низких концентрациях.

2. Дистантность действия, т.е. проявление активности на большом расстоянии от места выработки гормона. Например, АДГ вырабатывается в Гт, а действует на канальцевую систему почек.

3. Специфичность действия гормонов обеспечивается: а) присутствием в клетках органа-мишени специфических молекул-рецепторов для данного гормона (благодаря чему такие клетки способны «считывать» химически закодированную информацию), а для некоторых гормонов (КХА, инсулин) таких клеток в организме очень много, и гормон оказывает диффузное действие на органы и ткани; б) специфичность проявляется в том, что комплекс эффектов любого гормона строго специфичен (не м.б. воспроизведен никаким другим гормоном).

Механизм действия гормонов

Гормоны осуществляют свое биологическое действие, взаимодействуя с рецепторами различных клеток – информационными молекулами, трансформирующими гормональный сигнал в гормональное действие.

Существует 2 механизма действия гормонов, принципиально различающиеся по месту образования гормон-рецепторного комплекса, - на поверхности клетки (срочная гормональная регуляция) или внутри неё (долговременная, или хроническая регуляция).

Срочный (или мембранный) механизм: пептидные гормоны, амины и нейромедиаторы – гидрофильные соединения и не способны легко проникать через мембрану клетки. Они взаимодействуют с расположенными на поверхности клетки мембранными рецепторами. На поверхности клетки образуется гормон-рецепторный комплекс. Влияние на активность клетки в данном случае осуществляется посредством сложного б/х механизма с участием вторичного посредника внутри клетки. Гормон-рецепторный комплекс активирует аденилатциклазу, которая катализирует дефосфорилирование АТФ и превращает его в цАМФ. На последующих этапах цАМФ влияет на функциональную активность клетки, например, изменяет проницаемость клеточной мембраны для ионов. К вторичным посредникам также относятся цГМФ, ионизированный кальций и фосфоинозитол.

Хронический (или внутриклеточный) механизм: стероидные гормоны представляют собой жирорастворимые вещества, которые в крови связаны с белками-переносчиками. Сродство каждого гормона к своему белку-переносчику столь велико, что в несвязанном (свободном) виде обнаруживаются лишь малые количества гормона. Однако биологической активностью обладает именно свободный стероид. Стероиды свободно проникают через мембрану в клетку, образуют там гормон-рецепторный комплекс, перемещающийся в ядро, где непосредственно влияет на экспрессию генетической информации, т.е. оказывает действие на геном и в результате на процессы синтеза в клетке. Т.о., гормон-рецепторный комплекс может индуцировать или подавлять синтез белка.

Т.о., специфическое действие гормона проявляется лишь после взаимодействия его с соответствующим рецептором. Рецептор после опознания и связывания гормона генерирует химические или физические сигналы, которые вызывают последовательную цепь пострецепторных взаимодействий, заканчивающихся проявлением специфического биологического эффекта гормона. Отсюда следует, что биологическое действие гормона зависит не только от его содержания в крови, но и от количества и функционального состояния рецепторов, а также от уровня функционирования пострецепторного механизма.

Количество клеточных рецепторов постоянно изменяется, отражая процессы синтеза и разрушения. Основная роль в регуляции количества рецепторов принадлежит гормонам. Имеются обратные взаимоотношения уровня гормонов в межтканевой жидкости и количества рецепторов (при увеличении концентрации гормона снижается количество или чувствительность рецепторов к данному гормону). Некоторые гормоны могут влиять на количество не только «собственных» рецепторов, но и рецепторов к другому гормону. Так, прогестерон уменьшает, а эстрогены увеличивают количество рецепторов одновременно и к эстрогенам, и к прогестерону.

Регуляция эндокринных функций

Управление деятельностью эндокринных клеток может осуществляться двумя путями:

1. Нервный (или парагипофизарный) - реализуется структурами ЦНС, непосредственно передающими нервные импульсы к эндокринным структурам, синтезирующим и секретирующим гормоны. Так регулируется деятельность многих эндокринных клеток. В основе нервной регуляции эндокринных функций лежит рефлекторный принцип. Получая информацию от различных рецепторов, ЦНС посылает импульсы к ЖВС, которые, в свою очередь, изменяя уровень секреции гормонов, оказывают влияние на деятельность органов-мишеней. Так, например, возбуждение осморецепторов при возрастании осмотического давления рефлекторно приводит к увеличению выработки в Гт и выбросу из Гф АДГ, повышающего реабсорбцию воды в канальцевой системе почек, что нормализует осмотическое давление.

2. Гипофизарный – управление эндокринными клетками ЦНС реализует через Гф. Таким путем реализуется деятельность тех желез, для которых в Гф секретируются специальные тропные гормоны, например, ЩЖ и НДП.

Одной из важнейших областей ЦНС, координирующей и контролирующей функции эндокринных желез, является гипоталамус. Этот отдел осуществляет оба пути управления. Управляющая функция Гт связана с наличием в нем групп нейронов, обладающих способностью синтезировать и секретировать регуляторные пептиды – нейрогормоны. Гипоталамус является областью, трансформирующей информацию, поступающую по нервным путям из вышележащих отделов НС, посредством изменения уровня нейромедиаторов (А, НА, дофамина и др.). Влияние ЦНС на функцию Гт осуществляется не только указанными выше нервными механизмами, но также путем транспорта церебральной жидкостью различных гормонов, нейромедиаторов и др. веществ (эндорфины, энкефалины), вырабатывающихся в различных областях ЦНС и эпифизе.

Гт нейропептиды, в зависимости от места реализации эффекта, делятся на 3 группы:

1. Висцерорецептивные нейрогормоны, обладающие преимущественным действием на внутренние органы (вазопрессин, окситоцин).

2. Нейрорецепторные нейрогормоны, или модуляторы и медиаторы, обладающие выраженными эффектами в нервной системе (эндорфины, энкефалины, нейротензин и др.).

3. Аденогипофизрецепторные нейрогормоны, регулирующие деятельность железистых клеток аденогипофиза. Гипоталамические рилизинг–гормоны (от англ. releasing hormone) — группа нейрогормонов, мишенями которых являются эндокринные клетки передней доли гипофиза. С функциональной точки зрения рилизинг–гормоны подразделяют на либерины (рилизинг–гормоны, способствующие усилению синтеза и секреции соответствующего гормона в эндокринных клетках передней доли гипофиза) и статины (рилизинг гормоны, подавляющие синтез и секрецию гормонов в клетках–мишенях). К Гт либеринам относятся соматолиберин, гонадолиберин, тиреолиберин и кортиколиберин, а статины представлены соматостатином и пролактиностатином.

Дата добавления: 2014-01-07