Вопросы и задания

1. Дайте определение понятию стресс, перечислите фазы стресса.

2. Объясните, почему стресс называется «общим адаптационным синдромом»

3. Назовите стресс-реализующие гормональные системы.

4. Перечислите важнейшие гормоны, участвующие в развитии общего адаптационного синдрома.

5. Перечислите основные эффекты гормонов, обеспечивающие кратковременную адаптацию, объясните механизм.

6. Объясните понятие «системный структурный след адаптации», какова его физиологическая роль?.

7. Эффекты какого гормона обеспечивают долговременную адаптацию, каковы механизмы действия этого гормона?

8. Перечислите гормоны коры надпочечников.

9. Укажите, в чем заключается влияние глюкокортикоидов

на белковый обмен

на жировой обмен

на углеводный обмен

Гормоны в регуляции основных параметров гомеостаза Гормональная регуляция обмена веществ

Когда мы говорим о регуляции всех видов обмена, мы немного лукавим. Дело в том, что избыток жиров приведет к нарушению их обмена и образованию, например, атеросклеротических бляшек, а недостаток к нарушению синтеза гормонов лишь через длительное время. Это же касается и нарушений белкового обмена. Лишь уровень глюкозы в крови является тем гомеостатическим параметром, снижение уровня которого приведет к гипогликемической коме через несколько минут. Это произойдет в первую очередь потому, что нейроны не получат глюкозы. Поэтому, говоря об обмене веществ, в первую очередь обратим внимание на гормональную регуляцию уровня глюкозы в крови, а параллельно остановимся на роли этих же гормонов в регуляции жирового и белкового обмена.

Регуляция углеводного обмена

Глюкоза наряду с жирами и белками является источником энергии в организме. Запасы энергии в организме в виде гликогена (углеводы) невелики по сравнению с запасом энергии, представленной в виде жиров. Так, количество гликогена в организме человека весом 70 кг составляет 480 г (400 г – гликоген мышц и 80 г – гликоген печени), что эквивалентно 1920 ккал (320 ккал-гликоген печени и 1600 – гликоген мышц). Количество циркулирующей глюкозы в крови составляет всего 20 г (80 ккал). Содержащаяся в этих двух депо глюкоза является основным и почти единственным источником питания инсулиннезависимых тканей. Так, головной мозг массой 1400 г при интенсивности кровоснабжения 60 мл/100 г в минуту потребляет 80 мг/мин глюкозы, т.е. около 115 г за 24 часа. Печень способна генерировать глюкозу со скоростью 130 мг/мин. Таким образом, более 60% глюкозы, образующейся в печени, идет на обеспечение нормальной активности центральной нервной системы, причем это количество остается неизменным не только при гипергликемии, но даже при диабетической коме. Потребление глюкозы ЦНС уменьшается лишь после того, как ее уровень в крови становится ниже 1,65 ммоль/л (30 мг%). В синтезе одной молекулы гликогена участвуют от 2000 до 20 000 молекул глюкозы. Образование гликогена из глюкозы начинается с процесса фосфорилирования ее с помощью ферментов глюкокиназы (в печени) и гексокиназы (в других тканях) с образованием глюкозо-6-фосфата (Г-6-Ф). Количество глюкозы в крови, оттекающей от печени, зависит в основном от двух взаимосвязанных процессов: гликолиза и глюконеогенеза, которые в свою очередь регулируются ключевыми ферментами фосфофруктокиназой и фруктозо-1, 6-бисфосфатазой соответственно. Активность этих ферментов регулируется гормонами.

Регуляция концентрации глюкозы в крови происходит двумя путями: 1) регуляция по принципу отклонения параметра от нормальных значений. Нормальная концентрация глюкозы в крови составляет 3.6 – 6.9 ммоль/л. Регуляция концентрации глюкозы в крови в зависимости от ее концентрации осуществляется двумя гормонами с противоположными эффектами – инсулином и глюкагоном; 2) регуляция по принципу возмущения – эта регуляция не зависит от концентрации глюкозы в крови, а осуществляется в соответствии с необходимостью увеличения уровня глюкозы в крови в различных, как правило, стрессирующих ситуациях. Гормоны, увеличивающие уровень глюкозы в крови, поэтому называются контринсулярными. К ним относятся: глюкагон, адреналин, норадреналин, кортизол, тиреоидные гормоны, соматотропин, потому, что единственный гормон, снижающий уровень глюкозы в крови – инсулин (рисунок 18).

Основное место в гормональной регуляции гомеостаза глюкозы в организме отводится инсулину. Под влиянием инсулина активируются ферменты фосфорилирования глюкозы, катализирующие образование Г-6-Ф. Инсулин также повышает проницаемость клеточной мембраны для глюкозы, что усиливает ее утилизацию. При увеличении концентрации Г-6-Ф в клетках повышается активность процессов, для которых он является исходным продуктом (гексозомонофосфатный цикл и анаэробный гликолиз). Инсулин увеличивает долю участия глюкозы в процессах образования энергии при неизменном общем уровне энергопродукции. Активация инсулином гликогенсинтетазы и гликогенветвящего фермента способствует увеличению синтеза гликогена. Наряду с этим инсулин оказывает ингибирующее влияние на глюкозо-6-фосфатазу печени и тормозит, таким образом, выход свободной глюкозы в кровь. Кроме того, инсулин угнетает активность ферментов, обеспечивающих глюконеогенез, за счет чего тормозится образование глюкозы из аминокислот Конечным результатом действия инсулина (при его избытке) является гипогликемия, стимулирующая секрецию контринсулярных гормонов-антагонистов инсулина.

ИНСУЛИН - гормон синтезируется  клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Основной стимул для секреции - повышение уровня глюкозы в крови. Гипергликемия способствует увеличению выработки инсулина, гипогликемия уменьшает образование и поступление гормона в кровь Кроме того, секреция инсулина усиливается под влиянием. ацетилхолина (парасимпатическая стимуляция), норадреналина через -адренорецепторы, а через -адренорецепторы норадреналин тормозит секрецию инсулина. Некоторые гормоны желудочно-кишечного тракта, такие как желудочный ингибирующий пептид, холецистокинин, секретин, увеличивают выход инсулина. Основной эффект гормона – снижение уровня глюкозы в крови.

Под воздействием инсулина происходит уменьшение концентрации глюкозы в плазме крови (гипогликемия). Это связано с тем, что инсулин способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах (гликогенез). Он активирует ферменты, участвующие в превращении глюкозы в гликоген печени, и ингибирует ферменты, расщепляющие гликоген.

Таблица 8

Действие инсулина на метаболические процессы

процесс	печень является наиболее важным объектом при нагрузке глюкозой транспорт глюкозы свободный по градиенту концентрации	мышцы инсулин увеличивает проницаемость покоящейся мышцы для глюкозы. В работающей мышце транспорт глюкозы независим от инсулина.	жировая ткань инсулин увеличивает транспорт глюкозы в клетку. Конечными продуктами являются -глицерофосфат и жирные кислоты
синтез гликогена	активирует гликогенсинтетазу	активирует гликогенсинтетазу	незначительно активирует гликогенсинтетазу
Гликоген олиз 	снижает активность фосфорилазы. Для этого эффекта нужны небольшие количества инсулина. Выход - свободная глюкоза	снижает активность фосфорилазы. Выход - пируват и лактат
гликолиз	повышает активность глюкокиназы и фосфофруктокиназы	повышает активность глюкокиназы и фосфофруктокиназы	такой же, но незначительный эффект
глюконео-генез	снижает активность фосфоэнолпируват-карбоксикиназы. Для этого эффекта нужны большие количества инсулина.
липогенез	стимулирует ацетил-СоА-карбоксилазу
липолиз			ингибирует гормончувствительную липазу липолиз снижается при увеличении количества субстрата - глицерина
обмен белков		увеличивает поглощение большинства аминокислот, стимулирует синтез белка, тормозит распад белков и снижает окисление аминокислот

Снижение концентрации глюкозы в крови стимулирует секрецию глюкагона. Под влиянием глюкагона происходит распад гликогена в печени до глюкозы. В результате этого повышается содержание глюкозы в крови.

ГЛЮКАГОН - пептидный гормон, участвующий в поддержании углеводного обмена; является физиологическим антагонистом инсулина, а также стимулятором его секреции. Глюкагон секретируется альфа-клетками островков поджелудочной железы животных и человека. Помимо альфа-клеток поджелудочной железы, глюкагон секретируется аргирофильными клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки.

Биологическое действие глюкагона в огрганизме происходит в трех основных направлениях: а) активное участие в процессе гомеостаза глюкозы; б) стимуляция секреции инсулина и в) липолитическое действие. Гипергликемический эффект глюкагона при введении животным обусловлен его воздействием на процесс распада гликогена в печени. Это связано со стимуляцией глюкагоном перехода неактивной формы фосфорилазы В в активную фосфорилазу А, которая вызывает распад гликогена до глюкозо-6-фосфата. Гликогенолитическое действие глюкагона наступает при концентрации его 1 ммкг/мл.

В норме глюкагон предотвращает чрезмерное снижение глюкозы в крови, которое может произойти при усилении секреции инсулина. При снижении уровня сахара в крови выделение глюкагона увеличивается, что приводит к восстановлению содержания глюкозы до исходного уровня. Глюкагон оказывает значительно более выраженное гликогенолитическое действие, чем адреналин; в отличие от адреналина, также усиливающего распад гликогена в печени, глюкагон не влияет на распад гликогена в мышцах. Установлено, что физиологическое действие глюкагона двояко: как антагониста и как стимулятора секреции инсулина.

Глюкагон - липолитический гормон, мобилизующий жирные кислоты из жировой ткани. При этом также проявляется его контринсулярный эффект, поскольку инсулин способствует липогенезу. Механизм липолитического действия глюкагона проявляется через систему аденилатциклазы, активирующей ферменты липолиза.

Рисунок 18. Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови

В экспериментах глюкагон способствует секреции тиреокальциотонина и тем самым вызывает снижение содержания кальция в крови; Глюкагон оказывает положительное хронотропное действие на синусовый ритм, положительное инотропное действие на миокард, ускоряет предсердно-желудочковую проводимость и несколько уменьшает периферическое сопротивление. Это воздействие происходит независимо от действия катехоламинов и обусловлено активированием аденилатциклазы и гликогенолиза в мышце сердца.

В состоянии покоя клетки мозгового слоя надпочечников постоянно секретируют небольшие количества адренаналина и норадреналина. Под влиянием внешнего или внутреннего стрессирующего фактора, например в ситуациях, требующих большого физического или умственного напряжения, а также при инфекции и травме, резко повышаются секреция адреналина и норадреналина. Катехоламины стимулируют гликогенолиз в печени и мышцах. Увеличение синтеза цАМФ под влиянием катехоламинов и в большей степени адреналина активирует фосфорилазу печени, распад гликогена и образование большого количества свободной глюкозы. При этом увеличиваются поглощение кислорода, затраты энергии в связи с усилением сердечной деятельности, повышением мышечного тонуса и окислением молочной кислоты в печени.

Глюкокортикоиды вызывают повышение содержания глюкозы в плазме крови (гипергликемия). Этот эффект обусловлен стимулированием процессов глюконеогенеза в печени, т.е. образования глюкозы из аминокислот и жирных кислот. Глюкокортикоиды угнетают активность фермента гексокиназы, что ведет к уменьшению утилизации глюкозы тканями.

Соматотропный гормон при длительном повышении концентрации становится контринсулярным. Гормон роста увеличивает выход глюкозы в печеночные вены, усиливает глюконеогенез, уменьшает поглощение глюкозы на периферии, а также усиливает липолиз, в результате чего в крови повышается концентрация свободных жирных кислот, которые подавляют действие инсулина на мембранный транспорт глюкозы.