Лекция №16 ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Лекция №16
ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ
ФУНКЦИЙ
1. Принципы гормональной регуляции
2. Механизм действия гормонов
3. Тканевые гормоны и миогенный механизм регуляции
1
У рефлекторной реакции может быть гормональное звено, что
характерно для регуляции функций внутренних органов - вегетативных функций в отличие от соматических функций, рефлекторная регуляция которых осуществляется только нервным путем
(деятельность опорно-двигательного аппарата).
Гормональное звено включается за счет дополнительной
выработки биологически активных веществ. Например, при
действии на экстерорецепторы сильных раздражителей (холод,
жара, болевой раздражитель) возникает мощный поток
афферентных импульсов, поступающих в ЦНС, при этом в кровь
выбрасывается дополнительное количество адреналина мозговым
слоем надпочечников и гормонов коры надпочечников, играющих
адаптивную (защитную) роль.
Гормоны – биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами или специализированными клетками, находящимися в различных органах (например,
в поджелудочной железе, пищеварительном тракте).
По месту действия на органы-мишени или на другие
эндокринные железы гормоны делят на две группы:
1 Эффекторные гормоны, действующие на клетки-эффекторы
(например, инсулин, регулирующий обмен веществ в организме,
повышает синтез гликогена в клетках печени, увеличивает
транспорт глюкозы и других веществ через клеточную мембрану,
повышает интенсивность синтеза белка).
2 Тропные гормоны, действуют на другие эндокринные
железы и регулируют их функции (например, адренокортикотропный гормон гипофиза - АКТГ регулируег выработку гормонов
корой надпочечников).
1
Гормоны оказывают два вида влияний на органы, ткани и
системы организма:
 функциональное
 морфогенетическое.
Например, при недостатке тироксина страдает развитие ЦНС,
следовательно, и умственное развитие.
Функциональное влияние гормонов бывает трех видов:
 пусковое,
 модулирующее
 пермиссивное.
1) Пусковое влияние - это способность гормона запускать
деятельность эффектора. Например, адреналин запускает распад
гликогена в печени и выход глюкозы в кровь; вазопрессин
(антидиуретический гормон - АДГ) включает реабсорбцию воды из
собирательных трубок нефрона в интерстиций почки.
2) Модулирующее влияние гормона - изменение интенсивности протекания биохимических процессов в органах и тканях.
Например, активация окислительных процессов тироксином,
которые могут происходить и без него; стимуляция деятельности
сердца адреналином, которая возможна и без адреналина.
Модулирующим влиянием гормонов является также изменение
чувствительности ткани к действию других гормонов. Например,
фолликулин усиливает действие прогестерона на слизистую
оболочку матки, тиреоидные гормоны усиливают эффекты катехоламинов.
3) Пермиссивное влияние гормонов - способность одного
гормона обеспечивать реализацию эффекта другого гормона.
Например, инсулин необходим для проявления действия соматотропного гормона, фоллитропин необходим для реализации
эффекта лютропина.
Морфогенетическое влияние гормонов обеспечивает морфогенез, т.е. рост, физическое, половое и умственное развитие
Оба вида влияния гормонов (морфогенетическое и функциональное) реализуются с помощью метаболических процессов,
запускаемых посредством клеточных ферментных систем.
2
2
Механизм действия гормонов определяется расположением
воспринимающих – эффекторных рецепторов в клетках рабочего
органа. Эффекторные рецепторы могут размещаться на
поверхности клеточной мембраны, в случает когда она непроницаема для гормона. Например, эффекторные рецепторы
расположенные
на
поверхности
клеточной
мембраны
взаимодействуют с белково-полипептидные и аминокислотные
гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, мозгового слоя надпочечников. Они водорастворимы, но не растворимы
в липидах, из которых состоит клеточная мембрана.
Если клеточная мембрана проницаема для гормона, то
эффекторные рецепторы для этих гормонов расположены в
основном в цитоплазме. Это стероидные гормоны - кортикоиды и
половые гормоны растворимы в липидах. Гормоны щитовидной
железы могут проникать в клетку только в комплексе со специальным белком плазмы крови, посредством эндоцитоза. Их рецепторы
расположены как на поверхности клеточной мембраны, так и в
цитоплазме.
Гормонрецепторный комплекс белково-пептидных гормонов и
производных аминокислот активирует мембранные ферменты, что
ведет к образованию вторых посредников, реализующих свое
действие в цитоплазме и ядре клетки. Ими являются:
1) аденилатциклаза - циклический аденозинмонофосфат
(цАМФ);
2) гуанилатциклаза - циклический гуанозинмонофосфат
(цГМФ);
3) фосфолипаза С - инозитолтрифосфат (ИФз);
4) ионизированный кальций - кальмодулин (белок
немышечных клеток) или тропонин С - в мышечных клетках.
Гормонрецепторный комплекс стероидных гормонов и
гормонов щитовидной железы, проникающих в клетку, соединяется
в клетке с эффекторным рецептором - белком. Этот комплекс
поступает в клеточное ядро, где происходит соединение с ядерным
рецептором, после чего реализуется влияние данного гормона на
клетку. Часть эффектов стероидных гормонов, как и гормонов
щитовидной железы, реализуется посредством рецепторов,
расположенных на клеточной мембране и вторичных посредников,
как и у белково-пептидных гормонов.
3
Действие гормонов прекращается с помощью тканевых ферментов и ферментов самих эндокринных желез, печени, почек.
Многие продукты расщепления гормонов также активны и вызывают иногда сходные эффекты. Продукты распада гормонов –
метаболиты, выводятся главным образом почками, а также
слюнными и потовыми железами, железами пищеварительного
тракта и с желчью.
Метаболиты - продукты, образующиеся в организме в
процессе обмена веществ как результат различных
биохимических реакций.
Это аминокислоты, нуклеотиды, угольная, молочная,
пировиноградная, адениловая кислоты. Они способны вызывать
ионный сдвиг, что сопровождается изменением рН. Регуляция с
помощью метаболитов на ранних этапах филогенеза была
единственной. Метаболиты одной клетки непосредственно влияли
на другую - соседнюю клетку или группу клеток, которые в свою
очередь таким же способом действовали на следующие клетки
(контактная регуляция). С появлением гемолимфы и сосудистой
системы метаболиты с движущейся гемолимфой стали
передвигаться к другим клеткам организма, даже расположенным
на большом расстоянии, причем процесс стал осуществляться
быстрее. Затем появилась нервная система как регулирующая
система, а еще позже - эндокринные железы. Метаболиты
действуют в основном местно, но могут влиять и на другие органы
и ткани, на активность нервных центров. Например, накопление
угольной кислоты в крови ведет к возбуждению дыхательного центра и усилению дыхания. Примером местной гуморальной регуляции может служить гиперемия интенсивно работающей скелетной
мышцы: накапливающиеся метаболиты обеспечивают расширение
кровеносных сосудов, что увеличивает доставку кислорода и
питательных веществ к мышце. Подобные регуляторные влияния
метаболитов происходят и в других активно работающих органах и
тканях организма.
Регуляция выработки гормонов осуществляется непосредственно нервной системой, но главным образом с помощью
гормонов гипофиза, функция которого регулируется в свою
очередь гормонами гипоталамуса - нейрогормонами (рисунок 1).
4
Рисунок 1 – Механизм гипоталамо-гипофизарных взаимодействий в
регуляции выработки гормонов.
АКТГ - адренокортикотропный гормон (коргикотропин), ТТГ –
тиреотропный гормон (тиреотропин), ФСГ - фоллнкулостимулирующий
гормон (фоллитропин), ЛГ-лютеинизирующий гормон (лютропин), АДГ антидиуретический
гормон.
Примечание.
Сплошные
стрелки
стимулирующее влияние, пунктирные - угнетающее.
Для некоторых эндокринных желез основным механизмом регуляции является местная саморегуляция. Так, секреция инсулина и
глюкагона
клетками
поджелудочной
железы
(островки
Лангерганса) регулируется уровнем глюкозы в крови. Если
концентрация глюкозы в крови высокая, то по принципу обратной
отрицательной связи стимулируется выработка инсулина, который
снижает концентрацию глюкозы в крови с помощью увеличения
утилизации ее клетками организма и увеличения отложения в виде
5
гликогена в клетках печени, в результате чего снижается
(нормализуется) концентрация глюкозы в крови. В случае
снижения концентрации глюкозы в крови выработка инсулина
уменьшается,
выработка
глюкагона
клетками
островков
Лангерганса возрастает (глюкагон увеличивает преобразование
гликогена печени в глюкозу и выход ее в кровь).
3
Тканевые гормоны – это прежде всего биогенные амины
(гистамин, серотонин), простаглаидины и кинины. Они занимают
промежуточное положение между гормонами и метаболитами как
гуморальными веществами регуляции. Эти вещества свое
регулирующее влияние оказывают на клетки тканей посредством
изменения их биофизических свойств: проницаемости мембраны,
возбудимость нейронов, интенсивности обменных процессов,
чувствительности клеточных рецепторов, образования вторичных
посредников. В результате влияния тканевых гормонов меняется
чувствительность клеток к нервным и гуморальным влияниям.
Поэтому
тканевые
гормоны
называют
модуляторами
регуляторных сигналов - они оказывают модулирующее влияние.
Тканевые гормоны образуются неспециализированными клетками,
но действуют посредством специализированных клеточных
рецепторов: например, для гистамина обнаружено два вида
рецепторов – H1 и Н2. Известно, что тканевые гормоны влияют на
проницаемость клеточных мембран: они регулируют поступление в
клетку и выход из нее различных веществ и ионов, определяющих
мембранный потенциал, а значит, и ПД.
С развитием мышечной системы в процессе эволюции
миогенный механизм регуляции функций постепенно становится
все более заметным. Организм человека по своей массе примерно
на 50% состоит из мышц. Это скелетная мускулатура (40% от
массы тела), мышца сердца, гладкие мышцы кровеносных и
лимфатических сосудов, стенки пищеварительного тракта,
желчного и мочевого пузырей и других внутренних органов.
Сущность миогенного механизма регуляции состоит в том, что
предварительное умеренное растяжение скелетной или сердечной
мышцы увеличивает силу их сокращений. Сократительная
активность гладкой мышцы также зависит от степени наполнения
полого мышечного органа, а значит, и его растяжения. При
6
увеличении наполнения органа тонус гладкой мышцы сначала
возрастает, а затем возвращается к исходному уровню
(пластичность гладкой мышцы), что обеспечивает регуляцию
тонуса сосудов и наполнение внутренних полых органов без
существенного повышения давления в них (до определенной величины). Кроме того, большинство гладких мышц обладает
автоматией, они постоянно находятся в некоторой степени
сокращения под влиянием импульсов, возникающих в них самих
(например, мышцы кишечника, кровеносных сосудов). Импульсы,
поступающие к ним по вегетативным нервам, оказывают
модулирующее влияние - увеличивают или уменьшают тонус
гладких мышечных волокон.
7