18.1. Суть та еволюція гормонального регулювання

Залози внутрішньої секреції і їхні гормони у тісній взаємодії з нервовою системою регулюють фізіологічні функції. Залогами внутрішньої секреції називають такі органи або групи клітин; які виводять секреторні продукти у внутрішнє середо-вище (кров та лімфу) і позбавлені вивідних проток. Тому залози внутрішньої секреції називають ендокринними, а їхні секреторні продукти - інкретами, або гормонами (гр. Ьогтап - збуджувати). Сукупність залоз внутрішньої секреції становить ендокринну систему, а галузь фізіології, яка їх вивчає, називається ендокринологією.

Залози внутрішньої секреції наявні не у всіх тварин. В еволюції тваринного світу вони виникли порівняно пізно (турбеля-рії, кільчаки) і досягай високого розвитку у членистоногих і хребетних. У ході розвитку тваринного світу спочатку виникла нервова система, а потім залози внутрішньої секреції. Перш за все здатність виробляти гормони набули деякі нервові клітини. Одночасно зі здатністю збуджуватись і проводити імпульси вони почали продукувати фізіологічно активний нейросекретин. Нейросекретин переміщувався разом з аксоплазмою вздовж аксонів до нервових закінчень, а звідти виводився у тканини. Коли виникла кровоносна система, закінчення нейросекреторних клі-

208

Розділ 18

тин виявилися топографічно зв'язаними зі стінками кровонос них судин, куди надходив нейросекретин і кров'ю розносився по всьому тілу. Так, окремі групи нервових клітин перетворилися у органи внутрішньої секреції Такі клітини втратили здатність проводити імпульси і підсилили продукування фізіологічно активних речовин. Наприклад, мозковий шар наднирників хребетних є комплексом видозмінених нервових клітин симпатичних гангліїв. Деякі залози внутрішньої секреції утворились із зало і зовнішньої секреції. Саме таке походження мають щитоподібна і прищитоиодібні залози.

Отже, ендокринні залози здійснюють свій вплив у організмі шляхом секреції у циркулюючу рідину (кров, лімфу, гемолімфу) гормонів. Ендокринну систему можна розглядати як сформований спеціальний апарат гуморальної регуляції. У хребетних залозами внутрішньої секреції є гіпофіз, епіфіз, щитоподібна та прищитоподібні залози, острівці Лангерганса підшлункової залози, кора і мозковий шар наднирників, вилочкова залоза (тимус), статеві залози і плацента. Щитоподібна і прищитоподібні залози, гіпофіз, епіфіз і наднирники секретують тільки гормони і позбавлені проток. Підшлункова і статеві залози виконують як зовнішню секрецію (через протоки), так і внутрішню (У кров).

Термін "гормон*' впровадив у науку Е.Старлішг (1902). Гормонами називають фізіологічно активні речовини, які продукуються ендокринними клітинами, виводяться у кров і чинять специфічну дію на органи-мішені. Гормони характеризуються такими рисами: 1) кожен гормон діє тільки на певний орган і регулює певну функцію, тобто чинить на органи специфічну дію; 2) кожному гормону властива висока активність, тобто здатність у дуже низьких концентраціях (10"6-10"11 моль/л) змінювати фізіологічні функції; 3) гормони характеризуються дистанційною дією - вони виробляються в одному місці організму, а спричиняють зміни в іншому; 4) мають порівняно малі розміри молекул, що дає змогу їм досить легко проникати через стінки

Гормональна регуляція фізіологічних функцій 209

капілярів; 5) гормони досить швидко руйнуються у крові ферментами (період напіврозпаду для багатьох гормонів становить кілька хвилин), тому залози постійно їх синтезують і секретують; 6) секреція гормонів є мерокриновою: здійснюється шляхом екзоцитозу без порушення цілісності клітини; 7) гормони діють тільки на клітини іп гіуо або на культури тканин, вони не попивають на процеси у безклітинному середовищі (гомогенаті); К) більшість гормонів не має видової специфічності, тому у медицині використовують тваринні гормони.

Крім ендокринних залоз, деякі тканини і органи (нирки, травний тракт) продукують фізіологічно активні речовини, які називають тканинними гормонами. Вони виводяться так близько від органів-мішеней, що досягають їх шляхом дифузії і в кров не надходять. Велика кількість гормонів секретується у травному тракті. Клітини, які їх синтезують, утворюють дифузну нейроендокринну систему. Нирки секретують ренін і ерит-ропоетин. Гормони, які не надходять у кров, а діють на сусідні клітини, називають паракришшми, або гормонами місцевої дії. Крім класичних гормонів, сьогодні відомо багато речовин, які мають паракринну дію (наприклад, простагландини). Відомо також, що деякі нервові клітини виробляють і виводять у кров ііейрогормони пептндної і білкової природи.

Гормони не належать до якого-небудь одного класу органічних речовин. Серед них є стероїди (тестостерон, прогестерон, естрадіол, гідрокортизон, альдостерон), похідні амінокислот {тироксин, адреналін), пептиди іркситоцин, вазопресин), поліпептиди (адренокортикотропний, тиреотропний, ла-ктогенний, соматотропний, меланоцитостимулювальний, інсулін, глюкагон, паратгормон, гастрин, секретин, панкреозимін), глюкопротеїни (фолікулостішулювальний, лютеїнізуючиІЇ),

На підставі функцій, які виконують гормони, їх ділять на гри групи До першої групи належать ефекторні гормони, що діють безпосередньо на клітини-мішені {соматотропін, лакто-генний, меланоцитостимулювальний та ін.). Друга група ~ гро-

210

Розділ 18

пні гормони. Вони регулюють синтез і секрецію ефекторних іад» рмонів (тиреотропний, адренокортикотропний, фолікулостН мулювальний, лютеїнізуючиії). Третю групу становлять іюіі рогормони (лібериии і статини\ які контролюють секрецій» гормонів передньою часткою гіпофіза.

Синтез гормонів пептидної і білкової природи не відрізни сться від синтезу інших білків. Щоправда, вони синтезуються ш* у фізіологічно активній формі, тому проходять постгранслм цїйну модифікацію. Після цього гормони упаковуються у гри нули, де зберігаються готовими до екзоцитозу.

Синтез гормонів, які є похідними амінокислот, здійсню ється під ферментативним контролем з тирозину (катехоламі ті) і триптофану {мелатоиін\ Катехоламіни секретуються ішш хом екзоцитозу.

Всі стероїдні гормони утворюються під ферментативним контролем із загального попередника холестеролу, який у свою чергу синтезується з ацетил-СоА (АЛенииджер, 1983). СтероІ дні гормони містяться у складі ліпідних крапель цитоплазми у вільному вигляді. Вони можуть дифундувати відповідно до коп центраційного градієнта з ендокринних клітин у кров, не на гро маджуючись у них (В.Б„Розен, 1984).

Синтез тиреоїдних гормонів складається з таких етапі іг 1) фіксація йодидів крові щитоподібною залозою і їхнє окиснем-ня до елементарного йоду; 2) синтез тиреоглобуліну і йодування його гирозилових залишків; 3) утворення гормональних йодоти-ронінів; 4) відщеплення тиреоїдних гормонів від білка. Вільні йодотироніни характеризуються високою ліпофільністю та можуть легко проникати через плазматичну мембрану у кров.

Головна умова здійснення гормонального регулювання ці наявність у клітинах-мішеиях специфічних молекулярних рецепторів, з якими взаємодіють гормони. Залежно від локалізації рецепторів гормони можна розділити на три групи (В.Вутке, 1996).

Гормональна регуляція фізіологічних функцій 211

До першої групи належать гормони ліпідної природи. Вони і жиророзчинними, легко проникають через плазматичну мем-брану і взаємодіють з рецепторами, які знаходяться переважно у цитоплазмі клітин-мішеней.

Другу групу становлять гормони білкової і нептидної природи, які мають більшу молекулярну масу, менш ліпофільні і не ідатні проникати у клітини. Рецептори цих гормонів знаходяться на поверхні клітин.

У третю групу входять гормони тиреоїдної природи, які легко проникають у клітини і взаємодіють з рецепторами, що знаходяться у ядрі.

В результаті взаємодії гормону з рецептором утворюється гормон-рецепторний комплекс. За місцем розміщення такого комплексу розрізняють два механізми дії гормонів. Внутрішньоклітинний гормон-рецепторний комплекс може впливати на геном і індукувати або пригнічувати синтез білків, у тому числі і ферментів. Отже, такі гормони (стероїди і тиреоїди) не активують ферменти, а спричиняють синтез нових ферментів, тому їхня дія розгортається і здійснюється тривалий час.

Гормони, які не проникають у клітини (катехоламіни, пеп-тидні гормони), утворюють гормон-рецепторні комплекси на поверхні клітин. Комплекс гормону з рецептором активує аде-нілатциклазу, яка каталізує реакцію утворення цАМФ з АТФ. Остання активує протеїнкінази, які фосфорилюють білки. Внаслідок цього підвищується активність ферментів або проникність плазматичної мембрани для іонів. Одні гормони підвищують, а інші знижують утворення цАМФ.

Тому гормон називають первинним посередником, а цАМФ - вторинним. До вторинних посередників належать цГМФ, інозитолтрифосфат і кальцій. Описаним способом здійснюється досить швидка дія цих гормонів. Два механізми дії гормонів не охоплюють увесь спектр їхнього впливу на фізіологічні функції.

212 _ Розділ 18

Загалом під впливом гормонального регулювання перебу вають такі процеси організму, для запуску і регулювання яки* потрібні хвилини і години (обмін речовин, розмноження, розпиток і ріст).

Всі гормони, які властиві для того чи іншого організму, і необхідними для його нормальної життєдіяльності. Нестача аГні надлишок якого-небудь гормону супроводжується характернії ми змінами життєдіяльності, які називають функціональними захворюваннями. Вони виникають у разі гіпер- або гіпофуниції певної ендокринної залози. Після введення в організм певної кількості гормону, якого недостатньо, явище гіпофункції комік псується.

У дослідженні функцій ендокринних залоз використовують такі методи: І)екстирпація, або оперативне їхнє видалений, 2) пересадження, або трансплантація, залоз; 3) введення в ор ганізм екстрактів із залоз внутрішньої секреції, а також згодо вування тканиною залоз. Широко використовуються сьогодні імунологічні методи дослідження, які дають змогу отримувати специфічні антитіла, що зв'язуються тільки з певним гормоном Комплекс антитіло-гормон осаджують і визначають кількісно Ще вищою точністю характеризується радіоімунологічний метод дослідження гормонів.