5

Лекция № 7

ОСНОВЫ ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

ОБЩИЕ АСПЕКТЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ

План лекции

1. Понятие о гуморальной регуляции. Роль гормонов в гуморальной регуляции. Классификация факторов гуморальной регуляции.

2. Общие функции гормонов.

3. Классификация гормонов.

4. Общие механизмы действия гормонов на клетки мишени.

5. Регуляция выделения гормонов во внутреннюю среду организма.

Гуморальная регуляция - регуляция функций организма посредством биологически активных веществ, которые возбуждают органы и ткани через биологические жидкости. Первыми из них являются гормоны.

В классическом представлении гормоны являются результатом внутренней секреции, химическими соединениями, продуцируемыми специализированными безпроточными железистыми клетками и высвобождающимися в кровоток, чтобы быть распределенными по организму, к специфическим клеткам-мишеням, где они в малых концентрациях производят физиологические, морфологические и биохимические эффекты.

Эндокринология - раздел физиологии, посвященный этим процессам. Гормоны выступают как химические передатчики информации; когда гормон достигает своего собственного органа-мишени, он вызывает специфические эффекты. Эта специфичность достигается посредством клеточных рецепторов; только клетки органа-мишени имеют рецепторы для приема гормона и имеют возможность «прочитать» химически закодированную информацию. Гормоны начинают влиять на функции организма, которые запускаются или регулируются в течение минут или часов. Так, что гормональный информационный перенос осуществляется значительно медленнее, чем распространяется нервная информация, которая позволяет организму отвечать немедленно на факторы окружающей среды и внутренние функциональные изменения. Но требования в том, что гормоны секретируются эндокринными железами только в ток крови, сильно ограничивают представления о механизмах регуляции. В настоящее время известны минимум 3 пути передачи информации от клетки к клетке:

• эндокринная передача (через ток крови на большие расстоя-ния);

• паракринная передача (через интерстициальное пространство на короткую дистацию; (подвид паракринной регуляции – нейрокринная));

• аутокринная передача (на клетку, которая продуцирует гормон).

Кроме гормонов должны быть отмечены другие факторы гуморальной регуляции.

Классификация факторов гуморальной регуляции

1. Гормоны;

2. Тканевые гормоны (вещества сходные с гормонами, но не выделяющиеся в кровь);

3. Нейропептиды и нейрогормоны;

4. Нейротрансмиттеры и нейромодуляторы;

5. Электролиты (растворимые соли);

6. Метаболиты.

2. Общие функции гормонов.

Гормоны регулируют все существующие основные процессы организма, но не запускают клеточные процессы. В противо-положность витаминам, гормоны не выполняют питательную функцию при реакциях тканей и не включаются как вспомогательные структуры в состав других молекул.

1. Регуляция биохимических процессов.

Как регуляторы, гормоны активируют или тормозят величину скорости биохимических реакций, которые контролируются ферментами и посредством этого вызывают морфологические, биохимические и функциональные изменения в тканях мишенях. Кроме того, они не используются как источники энергии в биохимических реакциях. Гормоны модулируют энерго-продуцирующие процессы.

2. Регуляция организменных процессов.

Гормоны регулируют рост, созревание, дифференциацию, регенерацию, репродукцию, метаболизм и химический гомеостазис (химическое постоянство). Более медленные процессы (рост, размножение, метаболизм) требуют более длительные периоды гормональной стимуляции в противоположность быстрой координации организма (например, рефлекс, сокращение мускулатуры), которые регулируются нервной системой.

3. Регуляция адаптационных процессов и поведения на внешние факторы окружающей среды.

3. Классификация гормонов.

Поскольку информация передается закодированной в молекулярной структуре гормона, основные знания химизма гормонов необходимы для понимания эндокринных функций. Дополнительные детали могут быть обнаружены в учебниках биологической химии. Все гормоны являются либо белками (включая аминокислотные производные), либо липидами (жироподобными веществами. Они могут быть классифицированы в три группы: группы белков или пептидов, группа липидов и аминокислотные производные.

А. Белки и полипептиды.

Представители данной группы в большинстве являются водо-растворимыми и циркулируют в несвязанном виде (свободно) в плазме. Пептидные и белковые гормоны различны в размерах. Например, тиротропин-освобождающий гормон (TRH) является трипептидом, тогда как как человеческий хорионический (плацентарный) гонадотропин содержит 243 аминокислотных остатка. Молекулярные массы большинства тропных гормонов, которые содержат около 200 аминоислотных остатков, колеблются от 23.000 до 25.000. (Средняя моллекулярная масса аминокислотного остатка составляет 120, таким образом умножение числа аминокислотных остатков на 120, является хорошей (точной) оценкой молекулярной массы пептида или белка.

Белковые и пептидные гормоны продуцируются в аппарате Гольджи клеток путем трансляции (передачи) информации, содержащейся в рибо-нуклииновой кислоте о белковой цепочке (последовательности), Синтез данных гормонов не отличается от синтеза других белков организма. Тем не менее, гормон вначале появляется в неактивной форме, как большой малоподвижной моллекулы, так называемого предшественника гормона. Эта молекула содержит аминокислотную окончательную последовательность гормона с прибавкой некоторых внешних остатков, которые отщепляются ферментативно. Эта ступень (этот этап) называется «посттрансляционным процессом» (процесс после передачи). В своей окончательной форме гормон упаковывается в гранулы, которые находтся в готовности к реализции (действию).

В общем гормональная синтетическая продукция производит не только белковые и пептидные гормоны, но и фрагменты, которые в конечном счете вычленяются из предшественников. Мало, что известно о биологической функции концевых последовательностей (фрагментов). Тем не менее установлено, что в некоторых системах эти «остатки» еще имеют некоторое биологическое значение. Например, инсулин и паратиреоидный гормон (ПТГ), синтезирующиеся как препрогормоны, гидрализуются до прогормонов, а затем гидрализуются до гормонов, которые и синтезируются.

Белковые и полипептидные гормоны, вероятно, накапливаются исключительно в субклеточных мембрано-ограничеснных секреторных гранулах в цитоплазме эндокринных клеток, эти гормоны выделяются в кровь посредством экзоцитоза, который способствует слиянию секреторных гранул и выделению за клеточную мемрану посредством вытеснения содержимого гранул в кровоток. Полупериод жизни различных пептид/белковых гормонов следующий:

1. Антидиуретического гормона (АДГ) и окситоцина – 1 минута;

2. Инсулина – 7 минут;

3. Пролактина – 12 минут;

4. Адренокортикотропного гормона – 15-25 минут;

5. Фолликуло-стимулирующего гормона – 180 минут;

Б. Производные аминокислот.

Катехоламины (адреналин, норадреналин), которые являются водорастворимыми и тиреоидные гормоны, являющиеся жирорастворимыми циркулируют в плазме, главным образом, связавшись с глобулинами.

Катехоламины являются производными аминокислоты тирозина. Тиреоидные гормоны произошли из двух иодированных остатков тирозина. Гормоны, произошедшие из тирозина, кроме того, еще называют производными фенола.

Синтез гормонов, производных аминокислот.

Адреналин и норадреналин синтезируются в хромафинных клетках, которые являются модифицированными постганглионарными нейронами. Тиреоидные гормоны синтезируются в тиреоидных фолликулярных клетках. Гормоны, производные аминокислот, секретируются эндокринной тканью мозгового вещества надпочечников и щитовидной железы.

Катехолаимны накапливаются в секреторных гранулах. Секреция происходит, когда мемрана хромафинных гранул сливается с плазматической мембраной, вызывая выделение содержимого гранул в кровоток.

Щитовидная железа секретирует так называемые иодтирониные соединения, формирующиеся из объединения двух иодированных тирозиновых молекул. Тиреоидные гормоны накапливаются за пределами фолликулярных клеток в форме тиреоглобулина, гликопротеина – предшественника. Вследствие эндоцитоза и протеолиза тиреоглобулина, тиреоидный гормон секретируется в кровоток путем простой диффузии.

Циркуляция и полупериод жизни.

Адреналин и норадреналин выходят в плазму в свободной форме или в соединении или в соединении с сульфатом или глюкоронидом. Значительная часть адреналина вступает в связь с белками крови (в основном альбуминами); норадреналин не вступает во взаимодействие с белками крови, не меняя сколько-нибудь свой уровень.

Большинство тиреоидных гормонов присоединяется к тироксин-свзывающим белкам.

Полупериод жизни различных гормонов, производных аминокислот, следующий:

1. Адреналина – 10 секунд;

2. Норадреналина – 15 секунд;

3. Трииодтиронина – 1 день;

4. Тироксина – 7 дней.

В. Стероидные гормоны являются жирорастворимыми и циркулируют в плазме соединенными с белками-переносчиками, названными стероид-связывающими белками.

Стероиды являются группой биологически активных веществ, включающей андрогены, эстрогены, прогестерон, глюкортикоиды и минералокортикоиды.

Стероиды синтезируются и происходят из холестерола. Стероиды выделяются в кровоток посредством простой диффузии.

Полупериод жизни различных стероидных гормонов следующий:

1. Альдостерон – 30 минут;

2. Кортизол – 90 – 100 минут;

3. 25 – гидроксивитамин Д – 15 дней.

Механизм действия гормонов

Существуют два окончательно установленных известных механизмов действия гормонов, зависящих или от взаимодействия гормона с рецептором внутри клетки или на клеточной мембране.