1.6. Регуляция функций желез внутренней секреции
Степень воздействия гормона на ткань-мишень пропорциональна его концентрации в крови. Содержание любого биологически активного вещества в системе кровообращения определяется сочетанием нескольких факторов. К этим факторам относятся: 1) скорость секреции в кровь эндокринной железой; 2) для некоторых гормонов, в частности, тиреоидных - скорость активации; 3) для стероидных и тиреоидных гормонов - степень связывания белками плазмы крови; 4) скорость инактивации и удаления из крови (клиренса). Из этих факторов первый – скорость секреции в кровь – является основным, определяющим содержание гормона в системе кровообращения.
Существуют два типа секреции гормона в кровь. Конститутивная секреция представляет собой непрерывное выделение эндокринного вещества в кровь с некоторой базовой скоростью. При таком механизме гормон выделяется клеткой по мере его синтеза, поскольку железа не способна его накапливать. Такой тип секреции характерен для стероидных и тиреоидных гормонов.
Регулируемая секреция представляет собой второй тип высвобождения гормона из эндокринной железы в кровь. В этом случае между скоростью синтеза белка и его высвобождением нет прямой зависимости, как в случае конститутивной секреции. Вместо этого эндокринные железы способны накапливать синтезированный гормон. Следует отметить, что и в этом случае накопительная способность железистой клетки ограничена. В случае регулируемой секреции стимулирующее воздействие приводит к высвобождению накопленных везикул, содержащих гормон. Такая форма секреции характерна для белково-пептидных гормонов и катехоламинов.
Как при конститутивной, так и при регулируемой секреции гормонов регуляция деятельности желез внутренней секреции осуществляется нервными и гуморальными факторами. В большинстве случаев нервные волокна, подходящие к железам внутренней секреции, регулируют не секреторные клетки, а тонус кровеносных сосудов, от которых зависит кровоснабжение (питание) и функциональная активность желез. Основную роль в физиологических механизмах регуляции играют нейрогормональные и гормональные механизмы, а также прямые влияния на эндокринные железы тех веществ, концентрацию которых регулирует данный гормон.
Регулирующее влияние ЦНС на деятельность эндокринных желез осуществляется через гипоталамус. Это - так называемые прямые нисходящие регулирующие связи. В нервных клетках гипоталамуса вырабатываются определенные вещества – носители химической информации, которые выделяются из окончаний аксонов в специализированную сосудистую систему – воротную систему гипофиза, связывающую гипоталамус и гипофиз. По ней химические посредники, выделяемые гипоталамическими нейронами, транспортируются в переднюю долю гипофиза. В гипофизе они вызывают либо высвобождение гормона и тогда называются рилизинг-гормонами (рилизинг-факторами - либеринами), либо угнетение его секреции и тогда называются ингибирующими гормонами (ингибирующими факторами – статинами). В свою очередь, тропные гормоны аденогипофиза регулируют активность ряда других периферических желез внутренней секреции (кора надпочечников, щитовидная железа, гонады).
Внутри указанных систем существуют и обратные восходящие саморегулирующие связи. Обратные связи могут исходить как от периферической железы (длинная цепь обратной связи), так и от гипофиза (короткая цепь обратной связи) (рис. 2).
По направленности физиологического действия обратные связи могут быть отрицательными и положительными. Отрицательные связи самоограничивают работу системы. Положительные связи самозапускают ее. Обратная связь передает информацию от ткани мишени обратно к органу, выделяющему гормон. Так, низкие концентрации тироксина через кровь усиливают выработку тиреолиберина гипоталамусом и тиреотропного гормона гипофизом, стимулирующего щитовидную железу и выработку тироксина. Гипоталамус значительно более чувствителен, чем гипофиз, к гормональным сигналам, поступающим от периферических эндокринных желез. Благодаря механизму обратной связи устанавливается равновесие в синтезе гормонов, реагирующее на снижение или повышение концентрации гормонов желез внутренней секреции. Некоторые железы внутренней секреции, такие как поджелудочная железа, околощитовидные железы, не находятся под влиянием гормонов гипофиза. Деятельность этих желез зависит от концентрации тех веществ, уровень которых регулируется этими гормонами. Так, уровень паратгормона околощитовидных желез и кальцитонина щитовидной железы определяется концентрацией ионов кальция в крови. Глюкоза регулирует продукцию инсулина и глюкагона поджелудочной железой. Повышение содержания инсулина в крови способствует поглощению глюкозы мышечными клетками, а также превращению глюкозы в жир, результатом чего является нормализация содержания глюкозы в крови.
Концентрация большинства гормонов в крови подвергается прогнозируемым ритмическим колебаниям, происходящим на протяжении определенного периода времени. Наиболее хорошо изучены циркадные, или суточные, ритмы эндокринной системы. Циркадный ритм характеризует периодические колебания, происходящие в течение 24 часов солнечных суток, тогда как суточный ритм относится к колебаниям уровня секреции гормона, связанным со сменой дня и ночи. Такие естественные, запрограммированные ритмы активности эндокринных желез поддерживаются супрахиазматическими ядрами гипоталамуса. Этот пейсмекер (ритмоводитель) регулирует секрецию гормонов на основании собственных внутренних часов и задает специфический характер секреции для каждого гормона, например, содержание кортизола в крови выше всего утром, тогда как максимальное содержание гормона роста наблюдается в ночные часы.
Известно также, что секреция гормонов изменяется и на протяжении года. Годовые ритмы соответствуют изменению продолжительности светового дня, которая связана с гормональной активностью шишковидной железы. Эта железа, которую за фоточувствительность часто называют «третьим глазом», в ответ на продолжительность светового дня регулирует количество выделяемого ею мелатонина. У млекопитающих и у человека мелатонин играет главную роль в поддержании циркадных ритмов, оказывая влияние на клетки супрахиазматических ядер.
Контрольные вопросы:
Какими факторами определяется содержание биологически активного вещества в системе кровообращения?
Типы секреции гормона в кровь.
Регуляция секреции гормонов.
Прямые нисходящие регулирующие связи.
Обратные восходящие саморегулирующие связи.
Ритмические колебания концентрации гормонов.