Занятие 12. Эндокринная система, физиологическая роль и регуляция образовиня гормонов Понятие об эндокринной системе.

К железам внутренней секреции относят: гипофиз, щитовидную и околощитовидные железы, зобную железу, островковый аппарат поджелудочной железы, кору и мозговое вещество надпочечников, половые железы, плаценту и эпифиз. Гипофиз объединяет железы внутренней секреции в единую эндокринную систему, секреция гормонов гипофизом регулируется образованием нервной системы гипоталамусом. Гипофиз и эпифиз относят к центральным железам, остальные к периферическим, которые делят на зависимые и не зависимые от передней доли гипофиза (аденогипофиза).

К гипофиззависимым относят щитовидную железу, надпочечники (корко­вое вещество) и половые железы (яички, яичники). Гормоны аденогипофиза активируют выделение гормонов соответствующими железами, при высоких кон­центрациях гормоны гипофиззависимых желез воздействуют на аденогипофиз и тормозят его активность.

К гипофизнезависимым относят околощитовид­ные, эпифиз, панкреатические островки, мозговое веществ надпочечников, параганглии. Их деятельность подчинена собственным внутренним меха­низмам и ритмам.

Железы внутренней секреции выделяют во внутреннюю среду организма межклеточную жидкость, цереброспинальную жидкость, лимфу и кровь гормоны, которые являются важнейшими факторами гуморальной регуляции и обеспечивают химическое взаимодействие клеток организма. Гормоны обеспечивают внутриклеточные, межклеточные и межорганные связи, выполняют информационные (сигнальные) и специализирован­ные регуляторные функции. Гормоны обладают избирательным действием на клетки и органы-мишени, которые имеют к ним соответствующие рецепторы, обладают полиморфизмом действия; один и тот же гор мои в разных тканях может оказывать противоположные эффекты. Каждый гормон может действовать разнонаправленно в зависимости от его концентрации и функционального состояния клетки. В настоящее время понятие «гормон» расширено: помимо гормонов, вырабатываемых в эндокринной системе, термин «гормон» применяют также по отношению к нейропептидам, интерлейкинам, интерферонам, факторам роста, хемокинам, эритропоэтину, предсердному натриуретическому фактору, ангиотензинам и другим биологически активным веществам, которые осуществляют гуморальную (дистантную) регуляцию функций клеток–мишеней.

Гормоны обладают несколькими свойствами:

1. Дистантный характер действия, т. е. поступая в кровяное русло, могут оказывать влияние на органы и ткани, расположенные вдали от железы, где они образуются.

2. Специфичность гормонов, т.е. каждый гормон выполняет определенную функцию и не может заменяться другими биологически активными веществами. Например, гормон роста.

3. Высокая биологическая активность гормонов. В незначительных количествах гормоны обладают высокой активностью. Например, 1 грамм адреналина может усилить работу 10 млн. сердец лягушек, 1 грамм инсулина способен снизить уровень глюкозы в крови у 125 тысяч кроликов.

4. Небольшой размер молекул гормонов облегчает прохождение их через мембрану клеток.

5. Гормоны быстро разрушаются. Например, период полураспада тироксина составляет 4 дня, альдостерона – 30 минут, адреналина 2,5 минуты.

6. Некоторые гормоны не обладают видовой специфичностью, т.е. некоторые гормоны животных способны оказывать влияние и в организме человека. Например, тиреоидные гормоны, адреналин.

Выделяют четыре типа влияния гормонов на организм:

1. Метаболическое (действие на обмен веществ);

2. Морфогенетическое (стимуляция формообразовательных процессов, дифференцировки, роста, метаморфоза);

3. Кинетическое (включающее определенную деятельность исполнительных органов);

4. Корригирующее (изменяющее интенсивность функции органов и тканей).

По химической структуре гормоны могут быть разделены на три основных класса:

1) стероиды;

2) производные аминокислот;

3) белково-пептидные соединения.

Стероидные гормоны и гормоны — производные аминокислот не имеют видовой специфичности и обычно оказывают однотипное действие на представителей разных видов.

Белково-пептидные гормоны, как правило, обладают видовой специфичностью.

Гормоны способны передавать информацию локально в пределах ткани, оказывать местное регуляторное влияние, оказывать дистантное воздействие на отдаленные от места его выработки клетки. Гормоны активируют внутриклеточные процессы: изменение мембранного потенциала, внутриклеточный обмен кальция, сокращение, секреция, энергетический обмен, пролонгируют реакции образования ферментов, синтез специфических белков, митоз и другие процессы.

По структуре гормоны относят к:

1. Производным аминокислот и арахидоновой кислоты- (тироксин, Пг);

2. Стероидам (половые, коры надпочечников);

3. Белково-пептидным соединениям (инсулин).

Отдельные группировки молекулы гормона несут различную функцию, имеются фрагменты:

а) обеспечивающие поиск места (адрес) действия гормонов;

б) обеспечивающие специфические влияния на клетку (актоны);

в) регулирующие степень активности гормона и другие свойства его молекулы.

Рецепторы гормонов.

Концентрация гормонов в крови 10^-6 - 10^-12 Моль/л, прямой контакт и специфическое связывание гормона на (или в) клетке-мишени является первоосновой для его действия. Места связывания - рецепторы - макромолекулы, могут:

1) специфически узнавать гормоны;

2) связывать их нековалентно и обратимо с высоким сродством и

3) посредством проведения гормонального сигнала через эффекторную систему вызывать характерное для этих гормонов действие.

Под влиянием гормонов в клетках запускаются каскады внутриклеточных процессов - активирование и инактивация ферментов, изменение мембранных белков и проницаемости мембран, транспорт ионов, обмен, транскрипцию, синтез ДНК, РНК, рост клетки и ее деление. Пептидные, гликопептидные гормоны, биогенные амины, простагландины связываются преимущественно на поверхности мембраны с рецепторами. Стероидные гормоны, витамин Д, гормоны щитовидной железы свободно попадают в клетку и могут связываться с рецепторами клеточной мембраны. Стероиды и витамин Д образуют на ядерном акцепторе специфический комплекс после взаимодействия с растворенными цитоплазматическими рецепторами. Рецепторы гормонов щитовидной железы находятся в ядре, митохондриях, цитоплазматической сети. Внутриклеточные рецепторы пептидных гормонов (инсулин, пролактин, инсулиноподобный фактор роста, соматотропный гормон - СТГ), гонадотропинов и простагландинов, ацетилхолина найдены в аппарате Гольджи. Число рецепторов на клеточной мембране обычно равняется 10³ - 10⁵ и может колебаться при различных физиологических и патологических состояниях, белки-рецепторы непрерывно разрушаются и синтезируются. Гормон может сам менять число рецепторов (позитивная и негативная регуляция). Уменьшение числа рецепторов при повышении концентрации гормонов доказано для инсулина, тиролиберина, СТГ, лютеинизирующего гормона (ЛГ), тиреотропного гормона - ТТГ, простагландинов, эпидермального фактора роста и катехоламинов. Способность к позитивной регуляции (увеличение числа рецепторов) характерна для пролактина - в молочных железах, СТГ - в печени, ФСГ - в яичниках, ангиотензина - в надпочечниках, ЛГ-РГ (лютеотропин рилизинг-фактор, люлиберин) - в гипофизе. Наряду с гомологической регуляцией числа рецепторов существует и гетерологическая. Инсулин может увеличивать число рецепторов к ФСГ и уменьшать к ЛГ. Тироксин вызывает усиление синтеза рецепторов в миокардиоцитах к катехоламинам. Поэтому при тиреотоксикозе (зобе) наблюдается тахикардия. Адренокортикотропный гормон - АКТГ уменьшает число рецепторов в надпочечниках (корковый слой). Все классы стероидных гормонов (эстрогены, прогестерон, андрогены, глюко- и минералокортикоиды) способны индуцировать экспрессию генов, стимулируя синтез специфических белков. Каждый стероидный гормон способен реагировать с рецепторами других классов стероидов: андрогены - с эстрогенными и другими рецепторами, прогестерон - с рецепторами к андрогеннам.