Роль гормонов в регуляции обмена веществ и функций

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ

Гормоны – это вещества, которые образуются в эндокринных железах, выделяются в лимфу или кровь и регулируют обмен веществ и развитие организма.

Гормоны способны воздействовать на прилегающие клетки данной ткани (паракринный эффект) а также на клетки, в которых они синтезируются (аутокринный эффект).

Для гормонов типичны три признака:

1) Дистантность действия – регулируют обмен веществ и функцию эффекторных клеток на расстоянии;

2) Строгая специфичность действия – по биологическим эффектам нельзя один гормон заменить другим.

3) Обладают очень высокой степенью биологической активности.

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 аyтокринная 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).

ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП УПРАВЛЕНИЯ В ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЕ

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. Ответная клетки на действие гормона очень разнообразна и определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, на которую направлено действие гормона.

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.

Физиологический эффект гормона определяется разными факторами, например концентрацией гормона (которая определяется скоростью инактивации в результате распада гормонов, протекающего в основном в печени, и скоростью выведения гормонов и его метаболитов из организма), егосродством к белкам-переносчикам (Стероидные и тиреоидные гормоны транспортируются по кровеносному pycлу в комплексе с белками), количеством и типом рецепторов на поверхности клеток-мишеней.

Синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС.

Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (от англ. Releasе - освобождать) - либеринов и статинов, которые, соответственно, стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза. Гормоны передней доли гипофиза, называемые тропными гормонами, стимлируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз, которые поступают в общий кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями.

Поддержание уровня гормонов в организме обеспечивает механизм отрицательной обратной связи. Изменение концентрации метаболитов вклетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гoрмонов, дей­ствуя либо на эндокринные железы, либо на гипоталамус. Синтез и секреция тропных гормоновподавляется гормонами эндокринныхпериферических желёз. Такие петли обратнойсвязи действуют в системах регуляции гopмo­нов надпочечников, щитовидной железы, по­ловых желёз.

Не все эндокринные железы регулируются по­добным образом. 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 низкомолекулярные 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. Все цитокины объединяются сле­дующими общими свойствами:

. синтезируются в процессе иммунного ответа организма, служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций и обладают в ос­новном аутокринной, в некоторых случаях паракринной и эндокринной активностью;

. действуют как факторы роста и факторы диф­ференцировки клеток (при этом вызывают преимущественно медленные клеточные ре­акции, требующие синтеза новых белков);

. обладают плейотропной (полифункциональ­ной) активностью.

1

+ 2

Рисунок 1. Схема взаимодействия регуляторных систем организма.

1- синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами;

2- сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез и секрецию рилизинг-гормонов;

3- рилизинг-гормоны стимулируют (либерины) или ингибируют (статины) синтез и секрецию тропных гормонов гипофиза;

4- тропные гормоны стимулируют синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз;

5- гормоны эндокринных желёз поступают в кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями;

6- изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гормонов эндокринных желёз и гипоталамуса;

7- синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных желёз;

+ - стимуляция синтеза и секреции гормонов;

- - подавление синтеза и секреции гормонов (отрицательная обратная связь).