Источник:
Эндокриная система, спорт и двигательная активность.
Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64
Издательство: Олимп. литература, 2008 год.
Содержание
Что такое эндокринология?
Эндокринология — наука о межклеточном и внутриклеточном обмене информацией. В соответствии с классическим определением Бейлисса и Старлинга, которое было дано более 100 лет назад, в организме происходит секреция химического вещества (гормона, от греческого слова hormaein, стимулировать, побуждать к действию) в систему кровообращения с целью воздействия на отдаленные его части (целевой орган). В то время еще ничего не было известно о рецепторах гормонов. Предложенная гипотеза, по мнению авторов, должна была описать действие секретина — химического вещества, выделяемого небольшой железой в кровеносное русло для стимуляции секреции экзокрина панкреатической железой (Bayliss, Starling, 1902).
Гормоны эндокринной системы и их действие
|
Эндокринная железа |
Гормон |
Основное действие |
|
Семенники |
Стимулирует развитие и обеспечивает сохранение мужских половых признаков, рост и анаболизм белков | |
|
Яичники |
Формирует вторичные женские половые признаки и эпифиз длинных костей | |
|
Формирует женские половые признаки; необходим для нормального протекания беременности; формирует молочные железы | ||
|
Стимулирует синтез ростовых факторов ИФР-I и ИФР-II; стимулирует синтез белка; необходим для нормального протекания процессов роста и промежуточного метаболизма | ||
|
Стимулирует выделение глюкокортикоидов корой надпочечников | ||
|
Тиреотропный гормон (ТП), или тиреотропин |
Стимулирует синтез и выделение гормонов щитовидной железой | |
|
Фолликулостимулирующий гормон (ФЛГ), или фолликулотропин |
Стимулирует рост фолликулов в яичниках; семенных канальцев в семенниках и продукцию спермы | |
|
Лютеинизирующий гормон (ЛГ), или лютропин |
Стимулирует овуляцию, а также образование и секрецию половых гормонов в яичниках и семенниках | |
|
Стимулирует образование молока в молочных железах | ||
|
Задняя доля гипофиза |
Антидиуретический гормон (АДГ) |
Увеличивает обратную абсорбцию воды в почках и стимулирует сокращение гладкой мускулатуры |
|
Стимулирует сокращение матки и выделение молока молочными железами | ||
|
Кора надпочечников, адреналовая кора |
Ингибируют или замедляют включение аминокислот в состав белков (кортизол); стимулируют превращение белков в углеводы (глюконеогенез); способствуют поддержанию нормального уровня сахара в крови, сохранению глюкозы, использованию жира в обменных процессах | |
|
Минералкортикоиды (альдостерон, дезоксикортикостерон и др.) |
Регулируют натрий-калиевый обмен, способствуют удержанию воды в организме | |
|
Мозговое вещество надпочечников |
Повышает сердечный выброс; кровеснабжение скелетных мышц и сердца; выделяет глюкозу в кровь, расщепляет гликоген и мобилизует жиры | |
|
Норадреналин |
Подобен адреналину; кроме того, способствует сужению кровеносных сосудов | |
|
Проэнкефалины (например, пептиды F, E) |
Стимулирует иммунную систему | |
|
Щитовидная железа |
Стимулирует окислительные процессы в митохондриях и рост клеток | |
|
Снижает содержание кальция в крови, подавляет активность остеокластов | ||
|
Сердце (кардиоциты) |
Атриальный натрийуретический фактор (АНФ) |
Способствует выделению из организма натрия и воды; обеспечивает гомеостаз давления и объема крови, противодействует влиянию системы ренин—ангиотензин |
|
Поджелудочная железа |
Стимулирует поглощение глюкозы и ее накопление в виде гликогена | |
|
Глюкагон |
Увеличивает содержание глюкозы в крови | |
|
Паращитовидные(околощитовидные) железы |
Паратиреоидный гормон (паратгормон, паратиреондин) |
Повышает содержание кальция и снижает содержание фосфата в крови |
|
Кожа |
Образует витамин D из 7-дегидрохолестерина при действии солнечных лучей | |
|
Жировая ткань |
Регулирует аппетит и образование энергии |
Первоначально считалось, что все гормоны образуются в специализированных железах, например в щитовидной, надпочечниках или железах внутренней секреции, с целью последующего их воздействия на один или несколько органов-мишеней как средство регуляции гомеостаза различных метаболических процессов (механизмы биохимического контроля) — образования генов; биосинтеза и ферментативного катализа; изменений, превращений и разрушения биологических соединений; биохимического опосредования действия и взаимодействия этих соединений, а также как средство получения, накопления и использования накопленной энергии. Впоследствии были сформулированы фундаментальные концепции, которые описывали многие формы межклеточной (и даже внутриклеточной) передачи информации у растений и животных. Гормоны представлены различными классами биологических молекул. Сегодня уже известно, что практически все ткани и клетки организма либо продуцируют гормоны, либо являются чувствительными к ним. Такая система гормональной регуляции, которая функционирует в тесной взаимосвязи с нервной и иммунной системами, предоставляет тканям и органам суммарную информацию о внешних условиях, необходимую для поддержания метаболического гомеостаза. Эти фундаментальные представления получили значительное развитие благодаря достижениям клеточной биологии, молекулярной биологии и генетики, позволяющим объяснить процессы синтеза гормонов, их воздействия и возможной интеграции, однако основа представлений об эндокринной системе осталась прежней — взаимодействие разнообразных систем и обеспечение клеточного и метаболического гомеостаза.
В классических исследованиях гормоны определяли на основании принципа удаления—замещения. У нормальных животных удаляли эндокринные железы, удаленные ткани растирали и экстрагировали активные вещества. Восстановление функций, утраченных после удаления железы, происходит при введении экспериментальному животному экстракта; так были открыты многие гормоны. Более 150 лет назад Бертольд получил результаты, подтверждающие концепцию гормональной регуляции, продемонстрировав возобновление роста бородки и гребня у кастрированных петухов после обратной имплантации семенников в полость тела (Бертольд, 1849). Поскольку трансплантат был эктопическим и лишенным иннервации, ученый заключил, что яички выделяют продукт, который контролирует развитие (и сохранение) вторичных половых признаков. Концепция гомеостаза была сформулирована Клодом Бернаром, который показал, что печень способна выделять глюкозу в кровь:
“Постоянство внутренней среды является условием независимого существования живого... Столь далеко от высших животных, нечувствительных к изменениям окружающей среды, и в отличие от них, она существует в точном и осведомленном взаимоотношении со своим окружением таким образом, что ее равновесие поддерживается благодаря постоянной и тонкой компенсации, установившейся как бы с помощью самых чувствительных весов” (Bernard, 1957).
Об этих результатах Бернара было известно Бейлиссу и Старлингу, когда они выдвинули гипотезу, объясняющую действие секретина, и впервые использовали слово гормон. Позднее Вальтер Кеннон обратил внимание на то, что достичь постоянства внутренней среды можно только посредством совместного осуществления максимально скоординированных физиологических процессов, которые он назвал гомеостатическими (Cannon, 1939).
Гормоны, выделяемые эндокринными железами, могут сразу обладать полной активностью, как кортизол, а могут нуждаться для своей активации в последующей модификации, например превращение тетрайодтиронина (тироксина Т4) в трийодтиронин (Т3) специфической дейодиназой, тестостерона в дигидротестостером (ДГТ) 5-а редуктазой и витамина D, в 1,25-дигидроксивитамина D двумя различными гидроксилазами. Изменения с помощью фосфорилирования, сульфатирования или присоединения липидной цели могут потребоваться, чтобы гормон стал растворимым а той среде, где ом находится.
Поскольку гормоны обладают способностью оказывать дистанционное воздействие, в процессе эволюции возникли специальные транспортные системы. Некоторые стероидные гормоны имеют специфические связывающие белки, которые обеспечивают их растворимость в водной среде (половой гормон связывается с гормонсвязывающим глобулином и альбумином). Существует обширная группа белков, связывающих инсулиноподобные факторы роста (insulin-like growth factor binding proteins, IGFBP), которые переносят ИФР-1 и ИФР-11 к местам их действия, продлевают время их существования и подавляют их влияние как гипогликемических факторов (LeRoltch, 2003).
Скорость секреции большинства гормонов не постоянна. Их концентрация в кровяном русле также величина не постоянная, что может быть обусловлено как прерывистым характером секреции, так и изменениями в характере обменных процессов (выведение). Так, концентрация инсулина в крови крайне не постоянна, она варьирует ежеминутно в зависимости от времени приема и состава пищи, отклоняясь от среднего уровня, который, как правило, определяется соотношением мышечной массы и жировой ткани в организме и локализацией жировой ткани в нем (висцеральная или подкожная). Уровень гормона роста изменяется волнообразно в течение дня в зависимости от особенностей питания и сна Содержание гормонов из группы гонадотропинов, а именно лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), а также половых стероидных гормонов — эстрогена и прогестерона — подвергается циклическим изменениям на протяжении менструального цикла, продолжительность которого составляет около 28 дней; кроме того, уровень ЛГ подвергается ритмическим колебаниям с интервалом I — 2 ч в течение суток. Содержание адренокортикотропного гормона (АКТГ) и кортизола также обычно подвержено циклическим колебаниям в течение дня (высокий уровень в утренние часы и низкие уровни вечером и ночью) у тех, кто спит в ночное время. Нарушение этих ритмов может привести к бесплодию или нарушениям менструального цикла.
В чем состоит роль гормонов?
Для распознавания сигнала на клетке-мишени имеются высокоспецифичные “рецепторы", которые распознают химическую информацию (первичный мессенджер) и запускают каскад химических реакций, приводящих к изменениям функции клетки, например изменениям процессов синтеза белка. Рецепторные белки могут располагаться на поверхности клеточной мембраны, в цитоплазме или ядре. Эти рецепторы представляют собой часть единого регуляторного механизма и сигнал от гормона, поступаюший в клетку, может быть модифицирован в зависимости от их количества и аффинности (степени сродства) к лиганду. Эндоцитоз рецептора приводит к интернализации поверхностных рецепторов, что в свою очередь может сопровождаться диссоциацией комплекса гормон—рецептор и ослаблению воздействия гормона. Снижение чувствительности рецептора (аттенуация сигналов рецептора в присутствии лиганда) может приводить к изменению аффинности рецептора к лиганду, например за счет фосфорилирования (как в случае адреналина). Основные сигнальные пути гормональной регуляции используют для активации различных внутриклеточных процессов рецепторы, сопряженные с G-белками, тирозиикиназпые рецепторы, серии-треонинкиназные рецепторы, ионные каналы, цитокиновые рецепторы и ядерные рецепторы.
Механизмы межклеточного обмена информацией
|
Обмен |
Механизм обмена |
|
Эндокринный (гемокринный) |
Химический мессенджер (вещество-носитель информации — гормон) образуется в специализированно ткани или органе (железе) и выделяется в систему кровообращения, оказывая влияние на другой пространственно удаленный орган |
|
Паракринный |
Гормон синтезируется в специализированной клетке и оказывает влияние на клетки, расположенные поблизости |
|
Юкстакринный |
Гормон синтезируется в определенной клетке и оказывает влияние на соседнюю клетку |
|
Аутокринный |
Гормон синтезируется в определенной клетке и воздействует на поверхность этой же клетки |
|
Интракрииный |
Гормон синтезируется в одной клетке и оказывает воздействие на процессы, происходящие в этой же клетке без участия поверхностных рецепторов клетки |