Таблиця 1. Порівняльна характеристика факторів гуморальної регуляції

Ознака	Справжні гормони	Тканинні гормони	Метаболіти
Чим продукуються	Спеціалізованими ендокринними залозами та клітинами	Неспеціалізованими залозами та клітинами	Усіма клітинами організму
Дистантність дії	Дистантна дія	Зазвичай місцева дія	Зазвичай місцева дія
Біологічна активність	Дуже висока	Середня	Низька
Специфічність	Дуже висока	Середня	Відсутня

Порівняльна характеристика нервових та гуморальних механізмів регуляції функцій організму.

1. Нервова регуляція є ведучою – їй підпорядковується ендокринна система.

2. Різна швидкість зв’язку: нервовий імпульс поширюється зі швидкістю до 120 м/с, гуморальні чинники – близько 0,5 м/с.

3. Механізми зв’язку: нервова система – нервовий імпульс як універсальний сигнал, гуморальна система – різні хімічні речовини (гормони, медіатори, парагормони)

4. Нервова система забезпечує точний, локальний вплив на окремий орган чи групу клітин цього органу, на противагу, хімічні речовини, потрапляючи в кров, транспортуються по всьому організму, забезпечуючи системний (генералізований) характер впливу (див. сх. 1,2,3).

Таблиця 2. Відмінності нервової та гуморальної регуляції

№	Ознака	Нервова регуляція	Гуморальна регуляція
1	Носій інформації	Потенціал дії (ПД)	Біологічно активні речовини (БАР)
2	Шляхи передачі інформації	Нервові волокна	Плин рідин організму (кров, лімфа та міжклітинна рідина)
3	Швидкість передачі інформації	Висока – регуляція швидка, невідкладна	Низька – регуляція повільна
4	Точність передачі інформації	Висока – передача точному адресату	Низька – регуляція генералізована. БАР розносяться по всьому організму; на зміну їх концентрації реагують усі клітини, що мають відповідні рецептори (клітини-мішені)
5	Швидкість включення та виключення	Дуже висока	Повільно вмикається (необхідний час для виділення, руху БАР, та їх взаємодії з “клітинами-мішенями”) та вимикається (необхідний час для руйнування БАР)

У силу вказаних відмінностей нервові механізми регуляції використовується для більш тонкого контролю швидких регуляторних процесів (скорочення скелетних м’язів), гуморальна регуляція забезпечує повільні, тривалі процеси (ріст, розвиток, обмін речовин).

Загальна характеристика гормональної регуляції.

Гормони (грецьк. hormao – спонукати до дії, збуджувати) – це біологічно-активні речовини (БАР), продукти внутрішньої секреції, що секретуються спеціалізованими залозами та виділяються безпосередньо в кров.

Класифікація гормонів

За функціональним принципом: 1) ефекторні гормони, що впливають на клітини-ефектори (пр. інсулін, що регулює обмін речовин, збільшує синтез глікогену в клітинах печінки, транспорт глюкози та ін. речовин );

2) тропні гормони – впливають на інші ендокринні залози, регулюючи їх функції ( пр. адренокортикотропний гормон (АКТГ) регулює продукцію гормонів кори надниркових залоз));

3. гормони, що синтезуються нейросекреторними клітинами гіпоталамуса, регулюючи синтез і секрецію гормонів аденогіпофізом (рилізинг-гормони).

За хімічною природою: 1) білки та поліпептиди (гормони гіпоталамуса, гіпофіза, підшлункової залози);

2) похідні амінокислот (гормони щитоподібної залози, епіфіза, катехоламіни);

3) похідні ненасичених жирних кислот (ейкозаноїди)

4) стероїди (гормони кори надниркових залоз, статеві гормони).

За ефектом дії: стимулюючі та гальмівні.

За механізмом дії на клітини-мішені: 1) гормони, що реалізують свої впливи шляхом взаємодії з мембранними циторецепторами (ліпофобні гормони);

2) гормони, що реалізують свій вплив шляхом взаємодії з внутрішньоклітинними рецепторами (ліпофільні гормони).

Ефекти впливу гормонів на тканини-мішені: метаболічний, морфогенетичний, кінетичний, коригуючий і реактогенний.

Метаболічний ефект полягає у зміні обміну речовин у тканинах шляхом: 1) зміни регуляції проникності мембран клітин і органел, що призводить до змін умов мембранного транспорту субстратів, ферментів, іонів та метаболітів, і відповідно, - окремих ланок метаболізму; 2) зміни активності ферментів у клітині; 3) зміни синтезу ферментів, залучаючи геном клітини.

Морфогенетичний ефект – вплив гормонів на процеси формоутворення, диференціювання і росту структурних елементів (вплив соматотропіну на процеси росту).

Кінетичний ефект – здатність гормонів запускати діяльність ефектора (окситоцин викликає скорочення м’язів матки).

Коригуючий ефект – зміна діяльності органів чи корекція процесів, що реалізуються і за умов відсутності гормональних впливів (вплив адреналіну на частоту серцевих скорочень; активація окисних процесів тироксином).

Реактогенний ефект гормонів – здатність гормону змінювати реактивність тканини до впливу того ж гормону, інших гормонів чи медіаторів (кальцій-регулюючі гормони знижують чутливість дистальних відділів нефрону до дії вазопресину, фолікулін підсилює дію прогестерона на слизову оболонку матки).

Механізми дії гормонів:

Визначальна умова реалізації ендокринної функції – це наявність у клітинах-мішенях специфічних рецепторів, що дозволяють зчитувати інформацію, закодовану в гормоні. Механізм дії гормонів на клітини- мішені визначає їх розчинність у воді чи жирах: жиророзчинні гормони, легко проникаючи крізь клітинну мембрану, реалізують свій ефект шляхом взаємодії з цитоплазматичними чи ядерними рецепторами; водорозчинні ліпофобні гормони не проникають крізь біліпідний шар, що визначає їх взаємодію з поверхнево – розташованими мембранними циторецепторами.

Отже, існують два механізми дії гормонів, що принципово різняться за тією ознакою, де утворюється гормон-рецепторний комплекс.

1. Гормон-рецепторний комплекс, що утворюється внутрішньоклітинно, може безпосередньо впливати на експресію генетичної інформації, впливаючи на геном і, врешті, на процеси синтезу в клітині білка (індукування чи пригнічення);

2. Взаємодія гормону з рецептором, що локалізований на плазматичній мембрані, впливає на активність клітини за допомогою системи вторинних посередників.

Молекулу гормону ще називають первинним посередником регуляторного ефекту, чи лігандом, що в комплексі з рецептором утворює ліганд-рецепторний комплекс. Поміж ферментів, що активуються ліганд-рецепторним комплексом, описані: аденілатциклаза, гуанілатциклаза, фосфоліпази С, D та А2, тирозинкінази, фосфаттирозинфосфатази, серинтреонінкіназа, фосфоінозитид-3-ОН-кіназа, синтаза NО. До вторинних посередників належать: 1) циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ), 2) циклічний гуанозинмонофосфат (цГМФ), 3) інозитол-3-фосфат (ІФ_З), 4) диацилгліцерол, 5) 2,5-олігоізоаденілат, 6) іонізований кальцій, 7) фосфатидна кислота, 8) оксид азоту, 9) циклічна аденозиндифосфатрибоза. Значна частина гормонів та біологічно активних речовин взаємодіють із групою рецепторів, зв’язаних з G-білками плазматичної мембрани.

Системи вторинних посередників.

Аденілатциклаза-цАМФ. Гормон-рецепторний комплекс ініціює взаємодію гуанілового нуклеотиду (ГТФ) зі спеціальним регуляторним стимулюючим білком (GS-білок), що сприяє приєднанню Мg²⁺ до аденілатциклази та подальшу її активацію.

Приклад активуючих аденілатциклазу гормонів: глюкагон, тиротропін, паратирин, вазопресин (через V-2 рецептори), гонадотропін та ін.

Низка гормонів пригнічує активність аденілатциклази, взаємодіючи з іншим регуляторним білком (GІ-білок), що спричиняє гідроліз гуанозинтрифосфату (ГТФ) до гуанозиндифосфату (ГДФ) (адреналін шляхом взаємодії з ß-адренорецепторами активує аденілатциклазу, на противагу - з α1-адренорецепторами – гальмує її утворення).

Наступним етапом є утворення цАМФ з АТФ та активація протеїнкіназ, унаслідок чого відбувається фосфорилювання чисельних внутрішньоклітинних білків. До основних ефектів фосфорилювання належать: зміна проникності мембрани, активності та концентрації ферментів, активування чи пригнічення трансляції, транскрипції, таким чином, різноманітні функціональні зсуви життєдіяльності клітини (див. сх. 4).

Гуанілатциклаза-цГМФ. Активація мембранної гуанілатциклази відбувається не під безпосереднім впливом гормон-рецепторного комплексу, а опосередковано, через іони Mg²⁺ та оксидантні системи мембран (ацетилхолін, атріопептид, оксид азоту та ін.) → утворення цГМФ з ГТФ → активація цГМФ-залежних протеїнкіназ. Здебільшого, фізіологічні та біохімічні ефекти цАМФ та цГМФ є протилежними.

Фосфоліпаза С – інозитол-3-фосфат. Гормон-рецепторний комплекс → G-білок → активація мембранної фосфоліпази С → гідроліз мембранних фосфоліпідів → утворення вторинних посередників: інозитол-3-фосфату та диацилгліцеролу. Інозитол-3-фосфат спричиняє вихід іонів кальцію з внутрішньоклітинних депо → взаємодія кальцію з кальмодуліном → активація протеїнкіназ та фосфорилювання внутрішньоклітинних структурних білків та ферментів. Диацилгліцерол сприяє підвищенню спорідненості протеїнкінази С до іонізованого кальцію, що активує ензим без участі кальмодуліну. Диацилгліцерол водночас реалізує інший шлях гормонального ефекту у спосіб активації фосфоліпази А₂, яка активує механізм утворення арахідонової кислоти - субстрату для синтезу простагландинів та лейкотрієнів (див. сх. 5).

Система кальцій – кальмодулін. Гормон-рецепторний комплекс активування повільних кальцієвих каналів → вхід кальцію в клітину з позаклітинного середовища чи внутрішньоклітинних депо (під впливом інозитол-3-фосфату) → іони Са + кальмодулін → активація протеїнкіназ → фосфорилювання білків.

Ланцюг ендокринної регуляції. Система зворотнього зв’язку.

Ендокринний контроль – це ланцюг регуляторних ефектів, у якому результат дії гормону прямо чи опосередковано впливає на елемент, що визначає вміст даного гормону. Зазвичай, така взаємодія відбувається за принципом негативного зворотнього зв’язку.