26

Лекция

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

Вопросы.

1. Общая характеристика эндокринной системы организма.

2. Общая характеристика гормонов: классификация, свойства, метаболизм.

3. Эндокринные и эндокринно-экзокринные железы, их гормоны:

   • гипоталамо-гипофизарная система

   • эпифиз

   • щитовидная железа

   • околощитовидные железы

   • надпочечники

   • поджелудочная железа

   • половые железы.

4. Общие представления о стрессе.

1. Общая характеристика эндокринной системы организма.

Эндокринная система – это комплекс специализированных органов (эндокринных желез или желез внутренней секреции), эндокринных и неэндокринных клеток других органов и тканей, которые вырабатывают и выделяют во внутреннюю среду организма (тканевую жидкость, кровь, лимфу, ликвор) специфические биологически активные вещества – гормоны.

Гормоны – биологически активные вещества, синтезируемые в эндокринных железах или других органах и тканях организма и осуществляющие функции передачи информации между клетками, обеспечивая эндокринную (гормональную) регуляцию функций организма.

Общим свойством желез внутренней секреции являются сравнительно небольшие размеры. По своей топографии эндокринные железы делят на центральные, локализующиеся в головном мозге (эпифиз) или на его основании (гипофиз), и  периферические (щитовидная железа, околощитовидные железы, надпочечники). Периферические эндокринные железы делят на гипофиз-зависимые (щитовидная железа, корковое вещество надпочечников) и гипофиз-независимые (мозговое вещество надпочечников, паращитовидные железы). Гормональная функция гипофиз-зависимых желез регулируется гормонами гипофиза. К органам с эндокринной тканью относятся поджелудочная железа и половые железы, которые являются железами смешанной секреции, сочетающими эндокринную и экзокринную (внешнесекреторную) функции, имея выводные протоки для внешней секреции. Эндокринная ткань половых желез является гипофиз-зависимой.

Кроме того, в эндокринной системе выделяют органы, отдельные клетки которых сочетают как специализированные, так и эндокринные функции, – печень (соматомедины, тромбо- и эритропоэтины, ренин, ингибин, лактогенный фактор печени), почки (ренин, эритропоэтин), сердце (натрийуретический пептид, атриопептины), желудочно-кишечный тракт (секретин, холецистокинин, гастрин, гастрон, вазоактивный интестинальный полипептид), вилочковая железа (тимозин, тимопоэтины), слюнные железы (паротин, эпидермальные факторы роста, фактор роста нервов), сосуды (эндотелины, ангиогенины), плацента (хорионический гонадотропин, плацентарный лактогенный гормон, прогестерон, окситоцин), жировая ткань (лептин) и др. Особое место в эндокринной системе принадлежит гипоталамусу, как отделу мозга, который сочетает функции нервной и эндокринной регуляции, обеспечивая их единство.

Эндокринная регуляция функций организма по сравнению с нервной регуляцией отличается:

- менее точной регуляцией в связи с распространением гормонов с током крови по всему организму;

- более низкой скоростью передачи сигнала (максимальная скорость кровотока – 0,5-1,0 м/с, передачи нервных импульсов – 120 м/с);

- большей длительностью регуляции в связи с существенно меньшим периодом полураспада гормонов по сравнению с нейромедиаторами.

Гормоны участвуют в регуляции практически всех функций организма – размножение, рост, дифференцировка, все виды обмена веществ и энергии, мобилизация функциональных резервов организма, адаптация и др.

2. Общая характеристика гормонов: классификация, свойства, метаболизм.

Классификация гормонов.

По химической структуре гормоны делят на три основные группы:

- производные аминокислот (гормоны мозгового вещества надпочечников – норадреналин, адреналин, йодсодержащие гормоны щитовидной железы – трийодтиронин, тироксин, эпифиза – мелатонин);

- пептиды и белки (гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы – кальцитонин, околощитовидных желез – паратгормон, поджелудочной железы – инсулин, глюкагон, вилочковой железы – тимозин, тимопоэтины и др.);

- стероиды, производные холестерола (гормоны коркового вещества надпочечников – кортикостероиды, половых желез – андрогены, эстрогены, прогестины).

Общие свойства гормонов:

- высокая биологическая активность (1 г адреналина может усилить работу 100 млн. изолированных сердец лягушки; ангиотензин II вызывает чувство жажды в фемтограммовых количествах – 10^-15 г);

- дистантное или телекринное действие, т.е. влияют на органы и ткани, расположенные далеко от места их образования (гормоны также могут влиять и на рядом расположенные клетки – паракринное действие, и на собственные клетки, их продуцирующие, – аутокринное действие);

- избирательное или специфическое действие на клетки, имеющие к ним соответствующие рецепторы;

- полиморфное действие (один и тот же гормон в разных органах и тканях может вызывать различные эффекты; один и тот же гормон может оказывать разное действие на одну и ту же клетку в зависимости от концентрации гормона и функционального состояния клетки).

Метаболизм гормонов.

Жизненный цикл гормонов включает следующие этапы: синтез, секреция, транспорт к клеткам-мишеням, взаимодействие с клетками-мишенями, инактивация и выведение.

Синтез гормонов. Основным строительным материалом для синтеза стероидных гормонов является холестерол, пептидных и белковых гормонов –аминокислоты и углеводы (для гликопротеинов), производных аминокислот – тирозин и триптофан, а также йод (тиреоидные гормоны).

Гормоны белковой и пептидной природы первоначально образуются в виде более крупных молекул-предшественников – прогормонов, которые под влиянием протеаз расщепляются с высвобождением активного гормона и одного или нескольких более мелких пептидов.

Секреция гормонов. Усиление или подавление секреции гормонов осуществляется при действии на клетки-продуценты гормонов нервных, гормональных и иных гуморальных стимулов (ионы, аминокислоты, глюкоза и др.). Нервные влияния на гормонпродуцирующую активность эндокринных желез выражены, в целом, существенно слабее, по сравнению с гуморальными. Гуморальная регуляция секреции гормонов происходит с участием прямых и обратных связей. Так, например, в системе гипоталамо-гипофизарной регуляции гипофиз-зависимых желез имеются 3 подсистемы: гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная (тиреолиберин –тиреотропный гормон – тиреоидные гормоны), гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая (кортиколиберин – адренокортикотропный гормон –кортикостероиды) и гипоталамо-гипофизарно-гонадная (гонадолиберин – фолликулостимулирующий гормон и лютеинизирующий гормон – половые гормоны). Так, в гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной подсистеме тиреолиберин гипоталамуса активирует секрецию тиреотропного гормона (ТТГ) в аденогипофизе (положительная прямая связь). ТТГ активирует секрецию тиреоидных гормонов щитовидной железой (положительная прямая связь). Избыток тиреоидных гормонов по механизму отрицательной обратной связи подавляет продукцию тиреолиберина (длинная обратная связь), ТТГ (короткая обратная связь) и собственную продукцию, прямо угнетая секреторную активность тиреоцитов (ультракороткая обратная связь). ТТГ также может подавлять продукцию тиреолиберина (короткая обратная связь), тиреолиберин – сосбственную продукцию (ультракороткая обратная связь). Такие же схемы регуляции действуют и в других гормональных системах и подсистемах. Функциональное значение отрицательных обратных связей заключается в предупреждении избыточной секреции гормонов.

Транспорт гормонов. Гормоны переносятся в организме в свободном или связанном с белками или клетками крови виде. Биологически активны только свободные гормоны. Связывание гормонов с белками или клетками крови защищает их от разрушения, препятствует потере через почки, формирует депо гормонов в крови и служит буфером, т. е. обеспечивает регуляцию необходимого уровня свободных гормонов в крови.

Взаимодействие гормонов с клетками-мишенями.

Гормоны действуют только на те клетки, которые имеют к ним соответствующие рецепторы. Рецепторы гормонов – специальные белковые молекулы, специфичные для каждого гормона. К одному гормону может быть несколько видов и подвидов рецепторов (например, α₁, α₂, β₁, β₂, β₃-адренорецепторы к норадреналину и адреналину). Одна клетка может иметь рецепторы к разным гормонам. Рецепторы к гормонам могут локализоваться на мембране клетки (мембранные рецепторы) и внутри нее (внутриклеточные рецепторы).

Среди мембранных рецепторов выделяют три основных семейства: 1-ТМS, 7-ТМS и белки ионных каналов. Через указанные рецепторы действуют гормоны белково-пептидной природы и производные аминокислот, для которых плазматическая мембрана непроницаема. Воздействуя на 1-ТМS и 7-ТМS рецепторы, они, в частности, приводят к активации аденилатциклазной и гуанилатциклазной систем, Na⁺,K⁺-АТФазы, Са²⁺-АТФазы, протеинкиназы С, изменению скорости трансмембранного переноса ионов, аминокислот, глюкозы и др. веществ, усилению образования ц-3,5-АМФ и ц-3,5-ГМФ, которые запускают каскад внутриклеточных биохимических реакций (активация протеинкиназ, фосфорилирование различных белков и т. д.), приводящих, в конечном итоге, к развитию тех или иных физиологических эффектов. Взаимодействуя с белками ионных каналов, они приводят к изменению их конформации и проницаемости каналов для ионов, сдвигу электрического заряда мембраны с изменением, в конечном итоге, функциональной активности клетки.

Среди внутриклеточных рецепторов выделяют цитозольные и ядерные. Молекулы тиреоидных, стероидных и белково-пептидных гормонов транспортируются через клеточные мембраны (некоторые – путем простой диффузии, другие – с помощью белков-переносчиков или в комплексе с мембранными рецепторами). Внутри клеток гормоны связываются с цитозольными рецепторами, предварительно освободившись от транспортных белков и мембранных рецепторов. Образовавшиеся комплексы гормон-рецептор, а также часть сохранившихся комплексов гормонов с мембранными рецепторами действуют на отдельные биохимические реакции, клеточные органеллы (рибосомы, митохондрии) или транспортируются в ядро, где взаимодействуют с компонентами хроматина и активируют или подавляют экспрессию определенных генов, транскрипцию, синтез РНК и белка.

Для мембранной рецепции характерно явление каскадного усиления сигнала. Присоединение 1 молекулы гормона к рецептору приводит к активации примерно 10 молекул протеинкиназ, которые переводят в активное состояние более значительное количество молекул других посредников, превышающее в десятки, сотни и тысячи раз число молекул гормона.

В клетках-мишенях имеются механизмы саморегуляции чувствительности к гормональным воздействиям. При избытке молекул гормона уменьшается число рецепторов к нему в клетке и, тем самым, снижается чувствительность клетки к действию гормона. При недостатке гормона, наоборот, увеличивается число клеточных рецепторов и усиливается эффект действия гормона. Кроме изменения количества рецепторов к гормону в клетке, может изменяться и чувствительность самих рецепторов к гормону, активность внутриклеточных механизмов усиления сигнала.

Инактивация и выведение гормонов.

Период полураспада гормонов варьирует от 10 с (адреналин) до 7 суток (тироксин). Инактивация осуществляется ферментативным путем в печени и других органах и тканях. Подвергшиеся метаболической деградации гормоны вместе с небольшим количеством неизменных молекул выводятся из организма с калом, мочой, потом, слюной, выдыхаемым воздухом и др.