15. Регуляция метаболизма гормонами. Классификация гормонов.
Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют 4 основные системы регуляции.
Центральная и периферическая нервные системы через нервные импульсы и нейромедиаторы;
Эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые секретируются в кровь и влияют на метаболизм различных клеток-мишеней;
Паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки (простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.);
Иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).
Иерархия регуляторных систем
Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют 3 иерархических уровня.
Первый уровень - ЦНС. Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и передают через синапсы, используя химические сигналы - медиаторы. Медиаторы вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках.
Второй уровень - эндокринная система. Включает гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула.
Третий уровень - внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, происходящие в результате:
изменения активности ферментов путём активации или ингибирования;
изменения количества ферментов по механизму индукции или репрессии синтеза белков или изменения скорости их разрушения;
изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.
Роль гормонов в регуляции обмена веществ и функций
Интегрирующими регуляторами, связывающими различные регуляторные механизмы и метаболизм в разных органах, являются гормоны. Они функционируют как химические посредники, переносящие сигналы, возникающие в различных органах и ЦНС. В крови гормоны присутствуют в очень низкой концентрации. Для того чтобы передавать сигналы в клетки, гормоны должны распознаваться и связываться особыми белками клетки - рецепторами, обладающими высокой специфичностью.
Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС.
Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (освобождать) - либеринов и статинов, которые, соответственно, стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза. Гормоны передней доли гипофиза, называемые тройными гормонами, стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз, которые поступают в общий кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями.
Рис. 11-2. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма. (⊕ - стимуляция синтеза и секреции гормонов; ⊝ - подавление синтеза и секреции гормонов (отрицательная обратная связь)).
Поддержание уровня гормонов в организме обеспечивает механизм отрицательной обратной связи. Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гормонов, действуя либо на эндокринные железы, либо на гипоталамус. Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных периферических желёз. Такие петли обратной связи действуют в системах регуляции гормонов надпочечников, щитовидной железы, половых желёз.
Гормоны задней доли гипофиза (вазопрессин и окситоцин) синтезируются в гипоталамусе в виде предшественников и хранятся в гранулах терминальных аксонов нейрогипофиза. Секреция гормонов поджелудочной железы (инсулина и глюкагона) напрямую зависит от концентрации глюкозы в крови. В регуляции межклеточных взаимодействий участвуют также белковые соединения - цитокины. Влияние цитокинов на различные функции клеток обусловлено их взаимодействием с мембранными рецепторами. Через образование внутриклеточных посредников сигналы передаются в ядро, где происходят активация определённых генов и индукция синтеза белков.
Классификация и номенклатура гормонов.
1. Классификация гормонов по химическому строению
По химическому строению гормоны делят на 3 группы: пептидные (или белковые), стероидные и производные аминокислот.
Пептидные гормоны: Адренокортикотропный гормон (кортикотропин), Гормон роста (соматотропин), Тиреотропный гормон (тиреотропин), Лактогенный гормон (пролактин), Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), Вазопрессин, Гонадотропин, Паратгормон, Окситоцин, Кальцитонин, Глюкагон, Инсулин.
Стероиды: Альдостерон, Кортизол, Кальцитриол, Тестостерон, Эстрадиол, Прогестерон.
Производные аминокислот: Адреналин, Норадреналин, Трийодтиронин (Т3), Тироксин(Т4).
2. Классификация гормонов по биологическим функциям
По биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп. Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции. Например, адреналин участвует в регуляции обмена жиров и углеводов и, кроме этого, регулирует частоту сердечных сокращений, сокращение гладких мышц. Кортизол не только стимулирует глюконеогенез, но и вызывает задержку NaCl.
Регулируемые процессы:
Обмен углеводов, липидов, аминокислот - Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин.
Водно-солевой обмен - Альдостерон, антидиуретический гормон.
Обмен кальция и фосфатов - Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол.
Репродуктивная функция - Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны.
Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз - Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса.
Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон - Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины.