Гормональный домен: интегрированные эффекты гормонов определенного класса

Как уже отмечалось, продукция регуляторных лигандов может контролироваться изменениями уровня субстрата, не имеющего структурного сходства с лигандом. Подчеркивалось также, что регуляция такими лигандами процессов, направленных на ком­пенсацию первоначального сдвига, могло создавать особое эволю­ционное преимущество. Способность к выживанию могла бы уве­личиваться еще в большей степени, если бы лиганд мог одно­временно контролировать не один, а много процессов. В действительности именно так и происходит. У Е. coli цАМФ регулирует не только активность ферментов, метаболизирующих лактозу, но в равной степени и метаболизм галактозы и других. углеводов [1, 2, 4]. Таким образом, накопление цАМФ, обуслов­ленное дефицитом глюкозы, может стимулировать целую группу реакций, причем все они направлены на преодоление первона­чального сдвига. Неудивительно, что и в многоклеточных орга­низмах гормоны вызывают интегрированные группы реакций. По­мимо одновременной стимуляции нескольких процессов внутри; данной клетки, одновременно могут стимулироваться и многие органы.

У млекопитающих на примере эффектов цАМФ и некоторых гормонов, стимулирующих его накопление, можно наблюдать ко­ординацию реакций, вызываемых гормонами в различных систе­мах органов. Адреналин (действуя через-адренорецепторы) и глюкагон (действуя путем связывания с глюкагоновыми рецеп­торами) активируют печеночную аденилатциклазу, стимулирую­щую накопление цАМФ (см. главу 4) [4]. Затем нуклеотид сти­мулирует гликогенолиз и ингибирует синтез гликогена. Он сти­мулирует также глюконеогенез и тем самым продукцию глюкозы. В жировых клетках адреналин стимулирует липолиз,,. что обеспечивает поступление в кровь свободных жирных кис­лот (альтернативного по отношению к глюкозе источника энер­гии) и глицерина, который может превращаться в глюкозу [4]. Адреналин ингибирует также поглощение глюкозы жировыми клетками и с помощью цАМФ, образующегося в ответ на его действие, стимулирует гликогенолиз в мышцах. В лимфоидной ткани и фибробластах цАМФ ингибирует поглощение глюкозы; он тормозит также синтез белка и стимулирует его распад [11]. Все эти реакции направлены на повышение уровня сахара в кро­ви и обеспечение присутствия глюкозы в таких условиях, как голодание или испуг.

Расширение гормонального домена

Неудивительно, что такие координированные регуляторные сети,. однажды сформировавшись, закрепились в эволюции, так как му­тации, повреждающие любой из их центральных элементов, долж­ны были оказывать пагубное влияние. С другой стороны, прида­ние регуляторным лигандам дополнительных функций, обеспечи­вающих организму преимущества, эволюционно могло произойти достаточно легко. Например, реакции на дефицит глюкозы могли принести очевидную пользу организму, попавшему в условия тре­воги или другие стрессорные ситуации. Так, благодаря секреции катехоламинов концентрация цАМФ повышается в период опас­ности, а этот нуклеотид, помимо своего влияния на метаболизм глюкозы, побуждает сердечно-сосудистую и дыхательную системы усиленно функционировать. Таким образом, цАМФ приобрел бо­лее широкое символическое значение («тревога»), которое может и не иметь очевидной связи с тем символом («дефицит глюкозы»), на роль которого он предназначался первоначально. Такое «дуб­лирование» в «метаболическом коде» напоминает соответствующее явление в генетическом коде [2]. Если данный сигнал, Haпример дефицит глюкозы (аналогичный кодону генетического кода), всегда определяет появление данного символа, например. цАМФ (аналогично тому, как кодон определяет аминокислоту), то данный символ (аминокислота) может служить отражением более чем одного сигнала (кодона).

СИНЕРГИЗМ ГОРМОНОВ: МОБИЛИЗАЦИЯ МНОГИХ ГОРМОНОВ ДЛЯ ИНДУКЦИИ КООРДИНИРОВАННЫХ РЕАКЦИЙ

Легко понять, каким образом в ходе эволюции в роли факторов,. реагирующих на определенный метаболический сигнал, например дефицит глюкозы, в конце концов стали выступать регуляторные молекулы разных видов. Действительно, в сохранении глюкозы принимают участие гормоны разных классов (например, адрена­лин, глюкагон, глюкокортикоиды, СТГ), и концентрация всех этих гормонов в плазме при тяжелой гипогликемии повышается (хотя в обычных физиологических условиях вовсе не концентрация глю­козы в крови является основным фактором, контролирующим про­дукцию адреналина, СТГ и глюкокортикоидов). Глюкокортикои­ды, например, усиливают глюконеогенез и продукцию глюкозы в печени, снижают поглощение глюкозы периферическими тканями (лимфоидной, жировой и фибробластами), ускоряют распад белка я тормозят его синтез в фибробластах и таких тканях, как жи­ровая, мышечная и лимфатическая. Они также подобно цАМФ стимулируют липолиз. Таким образом, концентрация глюкозы в крови повышается за счет обеднения субстратом некоторых тканей. Однако глюкоза становится доступной для немедленного ис­пользования другими тканями и в особенности мозгом, сохране­ние функций которого имеет решающее значение для выживания и зависит от субстрата; эта ткань не является мишенью катабо­лического действия глюкокортикоидов.