31-60
.docxИерархия регуляторных систем в организме.
В организме существует несколько уровней регуляции гомеостаза, которые тесно взаимосвязаны и функционируют как единая система.
1. Сигналы из внешней и внутренней среды поступают в центральную нервную систему (высший уровень регуляции, осуществляет контроль в пределах целого организма). Эти сигналы трансформируются в нервные импульсы, попадающие на нейросекреторные клетки гипоталамуса. В гипоталамусе образуются:
либерины (или рилизинг-факторы), стимулирующие секрецию гормонов гипофиза;
статины – вещества, угнетающие секрецию этих гормонов.
Либерины и статины по системе портальных капилляров достигают гипофиза, где вырабатываются тропные гормоны. Тропные гормоны действуют на периферические ткани-мишени и стимулируют(знак “+”) образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз. Гормоны периферических желёз угнетают (знак “–”) образование тропных гормонов, действуя на клетки гипофиза или нейросекреторные клетки гипоталамуса. Кроме того, гормоны, действуя на обмен веществ в тканях, вызывают изменения содержания метаболитов в крови, а те, в свою очередь, влияют (по механизму обратной связи) на секрецию гормонов в периферических железах (или непосредственно, или через гипофиз и гипоталамус).
2. Гипоталамус, гипофиз и периферические железы образуют средний уровень регуляции гомеостаза, обеспечивающий контроль нескольких метаболических путей в пределах одного органа, или ткани, или разных органов.
Гормоны эндокринных желёз могут влиять на обмен веществ:
-путём изменения количества ферментного белка;
-путём химической модификации ферментного белка с изменением его активности, а также
-путём изменения скорости транспорта веществ через биологические мембраны.
3. Внутриклеточные механизмы регуляции представляют собой низший уровень регуляции. Сигналами для изменения состояния клетки служат вещества, образующиеся в самих клетках или поступающие в неё.
53.
Гормоны дистантного действия. К гормонам дистантного действия относятся гидрофильные (растворимые в воде) гормоны – катехоламины и гормоны белково-пептидной природы. Так как эти вещества не растворимы в липидах, они не могут проникать через клеточные мембраны. Рецепторы для этих гормонов расположены на наружной поверхности плазматической мембраны клеток-мишеней. Гормоны дистантного действия реализуют своё действие на клетку при помощи вторичного посредника, в качестве которого чаще всего выступает циклический АМФ (цАМФ).
Циклический АМФ синтезируется из АТФ под действием аденилатциклазы:
Механизм дистантного действия гормонов
Взаимодействие гормона с его специфическим рецептором приводит к активации G-белка клеточной мембраны. G-белок связывает ГТФ и активирует аденилатциклазу.
Активная аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ, цАМФ активирует протеинкиназу.
Неактивная протеинкиназа представляет собой тетрамер, который состоит из двух регуляторных (R) и двух каталитических (C) субъединиц. В результате взаимодействия с цАМФ происходит диссоциация тетрамера и освобождается активный центр фермента.
Протеинкиназа фосфорилирует белки-ферменты за счёт АТФ, либо активируя их, либо инактивируя. В результате этого изменяется (в одних случаях – увеличивается, в других – уменьшается) скорость химических реакций в клетках-мишенях.
Инактивация цАМФ происходит при участии фермента фосфодиэстеразы:
54.
Роль: вторичный посредник.
Синтез цАМФ стимулируется адреналином и глюкагоном
55.
Гормоны аденогипофиза. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза) продуцирует и выделяет в кровь ряд тропных гормонов, регулирующих функцию как эндокринных, так и неэндокринных органов. Все гормоны гипофиза являются белками или пептидами. Внутриклеточным посредником всех гипофизарных гормонов (кроме соматотропина и пролактина) служит циклический АМФ (цАМФ). Характеристика гормонов передней доли гипофиза приводится в таблице 3.
Гормоны аденогипофиза-Гормон-Ткань-мишень-Основные биологические эффекты-Регуляция секреции
Адренокортикотропный гормон (АКТГ)-Кора надпочечников-Стимулирует синтез и секрецию стероидов корой надпочечников-Стимулируется кортиколиберином
Тиреотропный гормон (ТТГ)-Щитовидная железа-Усиливает синтез и секрецию тиреоидных гормонов-Стимулируется тиреолиберином и подавляется тиреоидными гормонами
Соматотропный гормон (гормон роста, СТГ)-Все ткани-Стимулирует синтез РНК и белка, рост тканей, транспорт глюкозы и аминокислот в клетки, липолиз-Стимулируется соматолиберином, подавляется соматостатином
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)-Семенные канальцы у мужчин, фолликулы яичников у женщин.У мужчин повышает образование спермы, у женщин – образование фолликулов-Стимулируется люлиберином
Лютеинизирующий гормон (ЛГ)-Интерстициальные клетки семенников (у мужчин) и яичников (у женщин)-Вызывает секрецию эстрогенов, прогестерона у женщин, усиливает синтез и секрецию андрогенов у мужчин-Стимулируется люлиберином
Пролактин-Молочные железы (альвеолярные клетки)-Стимулирует синтез белков молока и развитие молочных желёз-Подавляется пролактостатином
Меланоцитостимулирующий гормон (МСГ)-Пигментные клетки-Повышает синтез меланина в меланоцитах (вызывает потемнение кожи)-Подавляется меланостатином.
Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и гипоталамуса. При дефиците соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается карликовость (низкий рост). При избытке соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается гигантизм (аномально высокий рост).
При избытке соматотропного гормона, возникающем у взрослых (в результате опухоли гипофиза), развивается акромегалия – усиленный рост кистей рук, ступней, нижней челюсти, носа.
56.
Гормоны нейрогипофиза. К гормонам, секретируемым в кровоток задней долей гипофиза, относятся окситоцин и вазопрессин. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе в виде белков-предшественников и перемещаются по нервным волокнам в заднюю долю гипофиза.
Окситоцин – нонапептид, вызывающий сокращения гладкой мускулатуры матки. Он используется в акушерстве для стимуляции родовой деятельности и лактации.
Вазопрессин – нонапептид, выделяемый в ответ на повышение осмотического давления крови. Клетками-мишенями для вазопрессина являются клетки почечных канальцев и гладкомышечные клетки сосудов. Действие гормона опосредовано цАМФ. Вазопрессин вызывает сужение сосудов и повышение артериального давления, а также усиливает реабсорбцию воды в почечных канальцах, что приводит к снижению диуреза.
При недостатке вазопрессина, возникающем вследствие нейротропных инфекций, черепно-мозговых травм, опухолей гипоталамуса, развивается несахарный диабет. Основным симптомом этого заболевания является полиурия – резкое увеличение диуреза при пониженной (1,001 – 1,005) относительной плотности мочи.
57.
Щитовидная железа секретирует иодтиронины - тироксин (Т4) и трииодтиронин (Т3). Это иодированные производные аминокислоты тирозина.
Предшественником Т4 и Т3 служит белок тиреоглобулин, содержащийся во внеклеточном коллоиде щитовидной железы. Это крупный белок, содержащий около 10% углеводов и много тирозиновых остатков (рисунок 30.6). Щитовидная железа обладает способностью накапливать ионы иода (I-), из которых образуется “активный иод”. Радикалы тирозина в составе тиреоглобулина подвергаются иодированию “активным иодом” - образуются моноиодтирозин (МИТ) и дииодтирозин (ДИТ). Затем происходит конденсация двух иодированных остатков тирозина с образованием Т4 и Т3, включённых в полипептидную цепь. В результате гидролиза иодированного тиреоглобулина под действием лизосомальных протеаз образуются свободные Т4 и Т3 поступают в кровь. Секреция иодтиронинов регулируется тиреотропным гормоном (ТТГ) гипофиза. Катаболизм тиреоидных гормонов осуществляется путём отщепления иода и дезаминирования боковой цепи.
Схема синтеза иодтиронинов.
Поскольку Т3 и Т4 практически нерастворимы в воде, в крови они присутствуют в виде комплексов с белками, главным образом с тироксинсвязывающим глобулином (фракция α1-глобулинов).
Иодтиронины - гормоны прямого действия. Внутриклеточные рецепторы для них имеются во всех тканях и органах, кроме головного мозга и гонад. Т4 и Т3 являются индукторами более 100 различных белков-ферментов. Под действием иодтиронинов в тканях-мишенях осуществляется:
1) регуляция роста и дифференцировки клеток;
2) регуляция энергетического обмена (увеличение количества ферментов окислительного фосфорилирования, Na+, К+-АТФазы, повышение потребления кислорода, увеличение теплопродукции).
Под влиянием тиреоидных гормонов ускоряется всавывание глюкозы в кишечнике, усиливается поглощение и окисление глюкозы в мышцах и печени; активируется гликолиз, в органах уменьшается содержание гликогена. Иодтиронины усиливают выведение холестерола, поэтому содержание его в крови снижается. Снижается также содержание триацилглицеролов в крови, что объясняется активацией окисления жирных кислот.
Нарушения гормональной функции щитовидной железы. Гиперфункция щитовидной железы (тиреотоксикоз или базедова болезнь) характеризуется ускоренным распадом углеводов и жиров, повышением потребления О2 тканями. Симптомы заболевания: увеличение основного обмена, повышение температуры тела, потеря в весе, учащённый пульс, повышенная нервная возбудимость, пучеглазие (экзофтальм).
Гипофункция щитовидной железы, развивающаяся в детском возрасте, носит название кретинизм (выраженная физическая и умственная отсталость, карликовый рост, непропорциональное сложение, снижение основного обмена и температуры тела). Гипофункция щитовидной железы у взрослых проявляется как микседема. Для этого заболевания характерны ожирение, слизистый отёк, нарушение памяти, психические расстройства. Основной обмен и температура тела снижены. Для лечения гипотиреоза используют заместительную гормонотерапию (иодтиронины).
Известен также эндемический зоб - увеличение размеров щитовидной железы. Заболевание развивается вследствие недостатка йода в воде и пище.
58.
Глюкокортикоиды. К ним относятся кортизол (другое название - гидрокортизон), кортикостерон, кортизон. Это стероидные гормоны, синтезируются они на основе холестерола. Синтез глюкокортикоидов регулируется адренокортикотропным гормоном (АКТГ) гипофиза (см. таблицу 2). Секреция глюкокортикоидов усиливается при стрессе. Для этих гормонов характерен прямой механизм действия: гормон → ген → мРНК → белок (фермент). Ткани-мишени: мышцы, жировая и лимфоидная ткани, печень, почки.
Запомните основные эффекты глюкокортикоидов:
а) в мышечной и лимфоидной тканях глюкокортикоиды ингибируют синтез белков и усиливают их распад. Это вызывает поступление большого количества свободных аминокислот в кровь;
б) в печени и почках глюкокортикоиды усиливают синтез многих белков, в том числе аминотрансфераз и ферментов глюконеогенеза. Это благоприятствует использованию свободных аминокислот для синтеза глюкозы. Синтезированная глюкоза поступает в кровь; частично она используется для синтеза гликогена в печени и мышцах;
в) глюкокортикоиды усиливают мобилизацию (расщепление) жиров в жировой ткани; образующийся глицерол поступает в печень и включается в глюконеогенез; жирные кислоты подвергаются окислению, продукты которого используются в синтезе кетоновых тел.
59.
Минералокортикоиды. Представители этой группы - альдостерон (см. рисунок), дезоксикортикостерон - также являются стероидными гормонами и образуются из холестерола. Синтез минералокортикоидов регулируется АКТГ и ангиотензином II (пептидом, образующимся из белка плазмы крови ангиотензиногена путём частичного протеолиза). Минералокортикоиды - гормоны прямого действия, мишенями служат клетки эпителия дистальных канальцев почек. Под действием альдостерона в клетках-мишенях активируется синтез белков, участвующих в транспорте Na+ через клеточные мембраны эпителия канальцев. В результате усиливается реабсорбция Na+ и Cl- из мочи в межклеточную жидкость и далее в кровь. Вместе с Na+ пассивно следует вода. Одновременно в мочу выделяются ионы К+ (в обмен на Na+) Таким образом, альдостерон способствует задержке в тканях Na+ и воды и потере с мочой К+. Инактивация глюко- и минералокортикоидов происходит в печени, конечными продуктами являются 17-кетостероиды, которые выводятся с мочой.
58 и 59)
Показатели-Гиперфункция коры надпочечников (гиперкортицизм, болезнь Иценко-Кушинга)-Гипофункция коры надпочечников (гипокортицизм, болезнь Аддисона)
Этиология заболевания-Развивается при опухоли надпочечника, а также при опухоли гипофиза с повышенной продукцией АКТГ.-Возникает в результате туберкулёзного поражения надпочечников либо вследствие пониженной секреции АКТГ.
Основные симптомы-Ожирение - скопление жира в области лица и туловища; отёки; повышение артериального давления; остеопороз - пустоты в костях, вызванные нарушением синтеза коллагена и деминерализацией; стероидный диабет.-У больных снижена устойчивость к эмоциональному стрессу, инфекциям, травмам. Артериальное давление снижено, мышечная слабость, быстрая утомляемость. Больные погибают из-за нарушений водно-солевого баланса.
Изменения состава крови-Повышение содержания глюкозы, мочевины, аминокислот, жирных кислот, кетоновых тел, ионов натрия, снижение содержания ионов калия в крови Снижение содержания глюкозы, мочевины, аминокислот, жирных кислот, кетоновых тел, ионов натрия, повышение содержания ионов калия в крови
Изменения состава мочи-Повышение экскреции аминокислот, мочевины, ионов калия, снижение экскреции ионов натрия, появление в моче глюкозы и кетоновых тел, снижение диуреза-Снижение экскреции аминокислот, мочевины, ионов калия, повышение экскреции ионов натрия, увеличение диуреза
60.
Регуляция кровяного давления в организме человека осуществляется комплексом сложно взаимодействующих нервных и гуморальных влияний на тонус сосудов и деятельность сердца. Управление прессорными и вазопрессорными реакциями связано с деятельностью бульбарных сосудодвигательных центров, контролируемой гипоталамическими, лимбикоретикулярными структурами и корой мозга, и реализуется через изменение активности парасимпатических и симпатических нервов, регулирующих тонус сосудов, деятельность сердца, почек и эндокринных желез, гормоны которых участвуют в регуляции кровяного давления. Среди гормонов наибольшее значение имеют АКТГ и вазопрессин гипофиза, адреналин и гормоны коры надпочечников, а также гормоны щитовидной и половых желез.
Гуморальное звено регуляции кровяного давления человека представлено ренин-ангиотензин-альдостероновой системой, активность которой зависит от режима кровоснабжения и функции почек, простагландинами и рядом иных вазоактивных субстратов различного происхождения.
Натриевый баланс организма также подвержен гормональному влиянию через слаженную работу ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, основная физиологическая задача которых заключается в поддержании водно-солевого гомеостаза и обмена натрия на оптимальном уровне как ключевого звена этого процесса, главным образом за счет обеспечения эффективной избирательной реабсорбции натрия в почках.
Ренин-ангиотензиновая система представляет собой систему ферментов и гормонов, регулирующих артериальное давление , электролитный и водный баланс у млекопитающих. См схему. Ангиотензин II (Анг II), один из важнейших компонентов РАС, образуется из белкового предшественника ангиотензиногена в результате последовательного действия нескольких протеолитических ферментов. Классический путь образования Анг II включает реакцию, катализируемую ангиотензин-превращающим ферментом (АПФ) . Однако у млекопитающих существуют альтернативные пути образования Анг II.
Ангиотензин II представляет собой октапептид который обладает свойствами вазоконстриктора и способствует секреции альдостерона . Он образуется in vivo из белка-предшественника ангиотензиногена , который циркулирует в плазме крови.
Ангиотензины принимают участие в патогенезе гипертоний , заболеваний сосудов , гипертрофии сердца , сердечной недостаточности и поражения почек при диабете.
Анг II стимулирует разнообразные физиологические ответы, обеспечивая регуляцию артериального давления крови, электролитного и водного баланса; он является наиболее известным и сильнодействующим гипертензивным веществом.
Ренин, ангиотензиноген, Анг I, АПФ и Анг II образуют ренин- ангиотензиновую систему (РАС) крови и тканей.
Ренин-ангиотензиновая система наиболее активна при тяжелой острой сердечной недостаточности , в меньшей степени - при хронической компенсированной сердечной недостаточности .
Блокаторы ангиотензиновых рецепторов и ингибиторы АПФ препятствуют эффектам активации ренин-ангиотензиновой системы.
Ренин-ангиотензиновая система: активация и отеки
При дефиците натрия в организме и уменьшении кровоснабжения почек в кровь выделяется образующийся в юкстагломерулярном аппарате ренин. Являясь протеиназой ренин действует на альфа-2 глобулин крови (гипертензиноген), отщепляя декапептид - ангиотензин I. Под влиянием пептидазы от молекулы физиологически неактивного ангиотензина I отщепляются две аминокислоты (гистидин и лейцин) и формируется октапептид - ангиотензин II. Большая часть этих превращений происходит во время прохода крови через легкие. Ангиотензин быстро разрушается ангиотензиназами путем отщепления аминокислот со стороны N-конца молекулы пептида. Время полураспада ангиотензина составляет 1-2 минуты. Ангиотензиназы обнаружены во многих тканях, однако наибольшее количество содердится в эритроцитах. Кроме того существует механизм захвата ангиотензина органными сосудами.