7.7.2. Секреция гормонов

Рис. 7–17. 0,1 мкг кортиколиберина в результате каскадного механизма действия приводит к выработке 5 600 мкг гликогена

Регулирование секреции гормонов может быть связано или с присутствием специфического метаболита в крови, или с присутствием в крови другого гормона, или со стимуляцией со стороны вегетативной нервной системы. В первых двух случаях секреция гормона и его количество регулируются по принципу обратной связи. Стимуляция секреции гормонов малым количеством другого исходного гормона во много раз усиливается благодаря каскадному механизму. Пример каскадного эффекта в регуляции превращения глюкозы в гликоген показан на рис. 7–17. Секретируемый гипоталамусом кортиколиберин (табл. VII–2) в количестве 0,1 мкг, приводит к синтезу в гипофизе 1,0 мкг АКФГ (адренокортикотропного) гормона, который, попадая на надпочечники, вызывает образование 40 мкг кортизола. Подобные эстафетные передачи приводят к усилению сигнала более чем в 10⁶ раз. Кроме того, в каскадной системе передачи сигнала можно одним стимулом вызвать образование нескольких разных гормонов.

7.7.3. Механизм химической передачи сигнала

Основные этапы химической передачи сигнала в системе эндокринных желез следующие. Поступающая в мозг через нервную систему информация анализируется в его высших отделах, после чего мозг направляет распорядительные нервные импульсы в гипоталамус. В ответ на это гипоталамус секретирует, так называемые, рилизинг-факторы (от англ. release – освобождать, выпускать; факторы реализации) двух типов (рис. 7-18): 1) Либерины (стимулирующие факторы): тиреолиберин (ТЛ), соматолиберин (СЛ), пролактолиберин (ПЛ), гонаболиберин (ГЛ), кортиколиберин (КЛ); и 2) статины (от греч. statós – неподвижный; ингибирующие факторы, обозначены на рис. 7–18 пунктирными кружками): пролактостатин (ПС) и соматостатин (СС) (табл.VII–3).

Рис. 7–18. Регуляция эндокринных желез центральной нервной системой (ЦНС). Рилизинг-факторы (либерины и статины) синтезируются в гипотоламусе. Либерины (обозначены кружками): ТЛ – тиреолиберин, СЛ – соматолиберин, ПЛ – пролактолиберин, ГЛ – ганодолиберин, КЛ – кортиколиберин. Статины (обозначены пунктирными кружками): ПС – пролактостатин, СС – соматостатин. Сплошные стрелки показывают стимулирующее действие рилизинг-факторов, пунктирные – ингибирующее. Вырабатываемые гипофизом гормоны: ТТГ – тиреотропный гормон, СТГ – соматотропный гормон, Пр – пролактин, ФСГ – фолликулостимулирующий гормон, ЛГ – лютеинизирующий гормон, АКТГ – адренокортикотропный гормон (табл.VII–2)

Большинство из рилизинг факторов – короткие пептиды, которые выделяются аксонами гипотоламуса на клетки гипофиза (рис. 7–18).

Каждый из либеринов взаимодействует с определенной группой клеток, которые в ответ секретируют в гипофизе соответствующий тропный гормон.

Влияние на гипофиз статинов противоположное: оно подавляет секрецию тропных гормонов.

Тропные (от греч. trópos – направление) гормоны – это белки, которые выделяются гипофизом в кровь и разносятся кровью по всему организму, действуя на специфические органы-мишени (табл.VII–2). Одним из примеров может быть действие адренокортитропного гормона (рис. 7–17). Другим примером является тиреотропный гормон (ТТГ), который индуцирует в щитовидной железе образование тироксина (Т₄) и трииодтиронина (Т₃). Поступающий в щитовидную железу йод (в норме ~150 мкг в сутки) реагирует с аминокислотой тирозином, входящей в состав белка, выделяемого клетками железы. Йодирование молекул тирозина приводит к образованию двух главных тиреоидных гормонов, структурные формулы которых приведены на рис. 7–19. Трииодтиронин содержит три атома йода на 3, 5 и 3 положениях бензольных колец тирозина, а тетрайодтиронин (тироксин) – четыре атома йода.

Рис. 7–19. Структурные формулы главных тиреоидных гормонов. Они образованы двумя аминокислотными остатками, связанными между собой эфирной связью:

Т₃ и Т₄ оказывают большое влияние на многие метаболические процессы во всем организме, включая обмен углеводов, белков, жиров и витаминов, а вместе с гормоном роста стимулируют синтез белка. Кроме того, тиреоидные гормоны влияют, по-видимому, на выход из клеток Na⁺ и поступление в них K⁺. Дети с недостатком тиреоидных гормонов страдают задержкой роста.

Таблица VII–3. Действие рилизинг-факторов

Рилизинг-фактор гипоталамуса	Действие на гипофиз	Мишень гипофизарного гормона
Соматолиберин, СЛ	Стимулирует секрецию гормона роста	Большинство тканей
Соматостатин, СС	Тормозит секрецию гормона роста
Пролактолиберин, ПЛ	Стимулирует секрецию пролактина	Яичники и молочные железы
Пролактостатин, ПС	Угнетает секрецию пролактина
Тиреолиберин, ТЛ	Стимулирует секрецию тиреотропина	Щитовидная железа
Кортиколиберин, КЛ	Стимулирует секрецию АКТГ	Кора надпочечников

Высвобождение Т₃ и Т₄ из щитовидной железы регулируется их концентрацией в крови. Когда концентрация становится выше необходимой, Т₃, действуя по механизму отрицательной обратной связи на гипофиз и, возможно, на гипоталамус, угнетает секрецию тиреолиберина гипоталамусом и ТТГ гипофизом.

Гормоны хранятся в гранулах – внутриклеточных органеллах, отделенных от цитоплазмы мембраной. В гранулах содержится большое число молекул гормона, погруженных в белковый матрикс – коллоид. В ответ на специфический стимул, молекулы гормона путем экзоцитоза выбрасываются в межклеточное пространство.

Многие гормоны имеют в своей молекуле специфические участки, ответственные за присоединение к определенному рецептору, принадлежащему клетке органа-мишени. Главное условие действия гормонов – присутствие в клетках-мишенях специфических рецепторов. В связанном с рецептором состоянии (комплексе) гормоны воздействуют или на плазматическую мембрану, или на фермент в ней находящийся, или на клеточные органеллы или на гены. Например, инсулин (белок, состоящий из 51 аминокислоты) присоединяется к рецепторам на поверхности клеточной мембраны, изменяя проницаемость мембраны для глюкозы и активность ряда ферментных систем. В результате ускоряется перенос глюкозы через клеточные мембраны и превращение ее в гликоген (гликогенез), увеличивается синтез белка и липидов, повышается скорость синтеза АТФ, ДНК и РНК. Инсулин – единственный гормон, снижающий концентрацию глюкозы в крови. Недостаточная секреция инсулина приводит к нарушению метаболизма, называемому сахарным диабетом.

Обобщенная схема действия гормона при образовании гормон-рецепторного комплекса на плазматической мембране показана на рис. 7–20. Образование комплекса и происходящая при этом трансформация рецептора приводят к активации аденилатциклазы, также локализованной в мембране. Аденилатциклаза катализирует дефосфорилирование

Рис. 7–20. Механизм действия гормона, образующего комплекс с рецептором на плазматической мембране

Рис. 7–21. Взаимодействие гормона с внутриклеточным рецептором. Гормон-рецепторный комплекс переносится в ядро и изменяет скорость транскрипции и количество матричной (информационной) РНК, влияя на синтез белка и изменяя, таким образом, функциональную активность клетки

АТФ с образованием цАМФ (циклического аденозинмонофосфата). цАМФ является вторым посредником и вызывает в клетке разнообразные эффекты. Например, цАМФ может изменять проницаемость клеточной мембраны для ионов, что приводит к изменению скорости клеточной секреции.

Второй механизм действия гормонов отличается от вышеописанного тем, что гормон проникает через мембрану и гормон-рецепторный комплекс образуется внутри клетки. Этот комплекс может проникать в ядро. В ядре он связывается с ДНК и белками хроматина и вызывает синтез мРНК на определенных генах. При трансляции по матрице мРНК на рибосомах образуются 3-7 новых белков, необходимых для нормализации функционирования организма (рис. 7–21). Вероятно, трийодтиронин (Т₃) связывается с рецепторами в ядре клетки и, воздействуя на ДНК, стимулирует синтез белка во всех клетках тела. Стероидные гормоны могут также уменьшать синтез определенных белков. Свои регуляторные функции гормоны осуществляют путем включения и выключения генов в молекуле ДНК. Гормональная регуляция реализуется через (3-6) час после появления гормона в крови и гасится через (6-12) час.