CC BY
5УДК: 612.1/.8
ЛЕКЦИИ ПО НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ. ЛЕКЦИЯ №20.
ТЕМА: ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ФИЗИОЛОГИИ ЭНДОКРИННОЙ
СИСТЕМЫ
ШУКУРОВ ФИРУЗ АБДУФАТТОЕВИЧ
доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии Таджикского государственного медицинского университета имени Абу али ибни Сино, г. Душанбе, Республика
Таджикистан ORCID Ю 0000-0003-4665-546Х ХАЛИМОВА ФАРИЗА ТУРСУНБАЕВНА доктор медицинских наук, ассистент кафедры нормальной физиологии Таджикского государственного медицинского университета имени Абу али ибни Сино, г. Душанбе, Республика
Таджикистан. ORCЮ Ю 0000-0001-9310-7699 АННОТАЦИЯ
Цель - знать основные механизмы действия гормонов, саморегуляцию эндокринной системы, функциональные связи желез внутренней секреции и нервной системы, нейросекреты гипоталамуса и, соответствующие им, тропные гормоны.
Задачи - а) дать физиологическую классификацию гормонов; б) раскрыть механизмы действия гормонов (внеклеточный и внутриклеточный); в) показать на функциональные связи гипоталамуса с гипофизом (либерины, статины и тропные гормоны); г) указать на регуляцию выделения гормонов в кровь.
Ключевые слова: физиология эндокринной системы, механизмы воздействия гормонов, лекции по нормальной физиологии, регуляция эндокринной системы, либерины, статины, тропные гормоны
LECTURES ON NORMAL PHYSIOLOGY. LECTURE № 20.
TOPIC: GENERAL QUESTIONS OF ENDOCRINE SYSTEM
PHYSIOLOGY SHUKUROV FIRUZ ABDUFA TTOEVICH
Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Normal Physiology of the Tajik State Medical University named after Abu Ali Ibni Sino, Dushanbe, Republic of Tajikistan ORCID ID 0000-0003-4665-546X
HALIMOVA FARIZA TURSUNBAEVNA
Doctor of Medical Sciences, Assistant of the Department of Normal Physiology, Tajik State Medical University named after Abu Ali ibni Sino,
Dushanbe, Republic of Tajikistan. ORCID ID 0000-0001-9310-7699
ABSTRACT
The goal is to know the main mechanisms of action of hormones, self-regulation of the endocrine system, functional connections of the endocrine glands and the nervous system, hypothalamic neural secrets and, corresponding to them, tropic hormones.
Tasks - a) give a physiological classification of hormones; b) to reveal the mechanisms of action of hormones (extracellular and intracellular); c) show the functional connections of the hypothalamus with the pituitary gland (liberins, statins and tropic hormones); d) indicate the regulation of hormone release into the blood.
Keywords: physiology of endocrine system, hormone action mechanisms, lectures on normal physiology, endocrine system regulation, liberins, statins, tropic hormones
НОРМАЛ ФИЗИОЛОГИЯ БУЙИЧА МАЪРУЗАЛАР.
МАЪРУЗА № 20. МАВЗУ: ЭНДОКРИН ТИЗИМ ФИЗИОЛОГИЯСИНИНГ УМУМИЙ МАСАЛАЛАРИ
ШУКУРОВ ФИРУЗ АБДУФАТТОЕВИЧ
Т.ф.д., нормал физиология кафедраси профессори,
Абу али ибни Сино номидаги Тожикистон давлат тиббиёт университети, Душанбе ш., Тожикистон Республикаси.
ОНОЮ Ю 0000-0003-4665-546Х ХАЛИМОВА ФАРИЗА ТУРСУНБАЕВНА Т.ф.д., нормал физиология кафедраси ассистенти, Абу али ибни Сино номидаги Тожикистон давлат тиббиёт университети, Душанбе ш., Тожикистон Республикаси.
ОИОЮ Ю 0000-0001-9310-7699 АННОТАЦИЯ
Максад - гормонлар таъсирининг асосий механизмларини, эндокрин тизим уз узини бошцаришини, ички секреция безлари ва асаб тизими уртасидаги функционал алоцаларни, гипоталамус нейросекретлари ва уларга мос троп гормонларини билиш.
Вазифалар - а) гормонларнинг физиологик классифика-циясини келтириш; б) гормонларнинг таъсир механизмини (цужайра ичи ва ташцари) очиб бериш; в) гипоталамус ва гипофиз уртасидаги функционал алоцаларни курсатиш (либеринлар, статинлар ва троп гормонлар); г) гормонларнинг цонга чицарилишини назорат цилинишини курсатиш.
Калит сузлар: эндокрин тизим физиологияси, гормонларнинг таъсир механизмлари, нормал физиология буйича маърузалар, эндокрин тизим бошцарилиши, либеринлар, статинлар, троп гормонлари.
Цель - знать основные механизмы действия гормонов, саморегуляцию эндокринной системы, функциональные связи желез внутренней секреции и нервной системы, нейросекреты гипоталамуса и, соответствующие им, тропные гормоны.
Задачи - а) дать физиологическую классификацию гормонов; б) раскрыть механизмы действия гормонов (внеклеточный и внутри-
клеточный); в) показать на Функциональные связи гипоталамуса с гипофизом (либерины, статины и тропные гормоны); г) указать на регуляцию выделения гормонов в кровь.
Содержание:
Эндокринология - наука, изучающая развитие, строение и функции желез внутренней секреции и клеток-продуцентов гормонов, биосинтез, механизм действия и особенности гормонов, их секрецию в норме и патологии, а также болезни, возникающие в результате нарушения продукции гормонов.
Железы внутренней секреции, или эндокринные, вырабатывают гормон. В отличие от желез внешней секреции, или экзокринных, эти железы не имеют выводных протоков и выводят свои секреты непосредственно в кровь, лимфу и другие тканевые жидкости. Отсюда их название - эндокринные (от греч. еп^п - внутрь, кппет -выделять). Термин «внутренняя секреция» был введен известным французским физиологом Клодом Бернаром в 1855 г. Железами с внутренней секрецией в широком смысле К. Бернар считал все органы, поскольку они выделяют в кровь продукты своего обмена веществ.
1849 год принято считать годом рождения эндокринологии. В этом году Адольф Бертольд установил факт устранения последствий кастрации у каплуна после пересадки ему в брюшную полость семенников петуха. Впервые экспериментально было показано, что вещества из определенных органов оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и определяют развитие вторичных половых признаков. К этому времени появляются описания специфических заболеваний эндокринных желез: щитовидной железы -Грейвзом в 1835г, Базедовом в 1840г.; надпочечников - Аддисоном в 1855 г. В 1889 г Броун-Секар сообщил об опытах, проведенных на самом себе - вытяжки из семенников животных оказали на стар-
ческий организм ученого (ему было 72 года) «омолаживающее» действие. В 1889-1890 гг Меринг и Минковский установили связь сахарного диабета с нарушением деятельности поджелудочной железы, а в 1901 г. Л.В. Соболев показал эндокринную функцию островков Лангерганса, которое было идентифицировано в 1921 г Ф. Бантингом и Ч. Бестом как инсулин. В 1905 г. английские физиологи Бейлис и Старлинг ввели термин «гормон» (от греч. Ногто -побуждаю, возбуждаю). Они выделили из стенки 12-ти перстной кишки секретин, вызывающий усиление секреции поджелудочной железы. В настоящее время эндокринология продолжает интенсивно развиваться.
Становится очевидным, что продукция физиологически активных веществ — это не только за счет функции желез внутренней секреции, но и многих не эндокринных органов: желудочно-кишечный тракт, почки, печень, сердце продуцируют гормоны и гормоноиды. В конце прошлого века в кишечнике были обнаружены хромафинные клетки, которые интенсивно окрашивались хромом. В последующим подобные клетки были выявлены в пищеводе, бронхах и других отделах дыхательной системы. Австрийский патологоанатом Фейртер, обнаруживший эти клетки, объединил их в паракринную систему, считая, что в них продуцируются вещества, подобные гормонам. Английский гистолог Пирс в 50-х годах ХХ века обнаружил, что все эти клетки способны поглощать вводимые извне аминокислоты (предшественники гормонов) и расщеплять их путем декарбоксилирования, а из их остатков синтезировать гормоны. Он назвал этот процесс «Амине Прекурсор Аптейк энд декарбок-силейшн». Первые буквы четырех этих слов составили аббревиатуру - АПУД (1968 г.). Клетки получили название «апудоциты». Сейчас уже известно более 50 типов апудоцитов, синтезирующие более 30 гормонов, в том числе - серотонин, мелатонин, адреналин, гистамин,
инсулин, гастрин, секретин, панкреозимин, бомбезин, энкефалины, эндорфины и др. Системе АПУД уделяют большое внимание в связи с тем, что без апудоцитов нарушается нормальная жизнедеятельность организма.
В настоящее время увеличивается число открываемых гормонов. Однако следует остерегаться без достаточных оснований относить к гормонам то или иное вновь открытое биологически активное вещество.
Классическая эндокринология требует следующих доказательств для установления его гормональной активности:
1) наличие отчетливых проявлений «выпадения» гормонального эффекта, наступающего после удаления орган, секретирующего гормон;
2) устранение явлений «выпадения» при применении заместительной терапии (ауто- или гомотранспланты, экстракты из данного органа);
3) очищенный препарат, полученный из данного органа (или синтезированный), должен обладать качественно специфическим гормональным действием.
Все гормоны являются органическими соединениями.
По химическому строению их можно разделить на две основные группы:
1) гормоны, являющиеся аминокислотами и их производными -полипептиды и белки;
2) стероидные, или липидные, гормоны.
К первой группе относятся: а) гормоны, представленные сложными белками (глюкопротеиды) - тиреотропный, фолликулости-мулирующий, лютиинизирующий; б) пептидные гормоны, состоящие из 30-90 аминокислотных остатков - адренокортикотропный гормон, соматотропный, меланоцитостимулирующий, пролактин, паратгор-
мон, инсулин, глюкагон; в) олигопептиды, состоящие из небольшого числа аминокислотных остатков - либерины, статины, окситацин, гормоны желудочно-кишечного тракта.
Стероидные гормоны представляют собой производные холестерина: холестерин переходит в прегненалон, из которого происходят все основные стероидные гормоны - кортикостерон, кортизол, альдостерон, эстрадиол, прогестины, эстриол, эстрон, тестостерон. Кроме того, к этой группе относятся арахидоновая кислота и ее производные - простагландины, простациклины, тромбоксаны, лей-котриены. С позиции проницаемости следует отметить, что из гормонов, производных аминокислот, только тироидные гормоны способны проходить через клеточные мембраны.
По функциональному признаку гормоны могут быть разделены на три группы (физиологическая классификация):
I) эффекторные гормоны - эти гормоны образуются в периферических железах внутренней секреции (щитовидная, паращи-товидная, поджелудочная, плацента, яичники, семенники, надпочечники) и оказывают влияние непосредственно на органы и ткани (объект-мишень);
II) тропные гормоны - образуются в передней доле гипофиза и оказывают влияние на периферические железы внутренней секреции. Различают следующие основные тропные гормоны: а) тирео-тропный гормон (ТТГ) - влияет на щитовидную железу и усиливает ее функцию; б) соматотропный гормон (СТГ) - влияет на печень, где в ответ синтезируется соматомедины, оказывающие влияние на рост органов и тканей; в) адренокортикотропный гормон (АКТГ) - влияет на корковый слой надпочечников и усиливает выработку кортико-стероидов; г) гонадотропный гормон (ГТГ). К ним относятся: 1) фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) - влияет на яичники (способствует созреванию фоликул) у женщин и на семенники
(способствует созреванию сперматозоидов) у мужчин; 2) лютиинизи-рующий гормон (ЛГ) - способствует развитию желтого тела; д) лютеотропный гормон (ЛТГ), или пролактин - влияет на молочные железы и усиливает выработку молока;
III) либерины (релизинг-гормоны) и статины (ингибитор-гормоны) - образуются в гипоталамусе и действуют на переднюю долю гипофиза, стимулируя (либерины) или тормозя (статины) выработку соответствующих тропных гормонов.
Различают следующие либерины:
1) тиреолиберин - усиливает выработку ТТГ;
2) кортиколиберин - усиливает выработку АКТГ;
3) фолиберин - усиливает выработку ФСГ;
4) люлиберин - усиливает выработку ЛГ;
5) пролактолиберин - усиливает выработку ЛТГ;
6) соматолиберин - усиливает выработку СТГ.
Различают следующие статины: 1) соматостатин - тормозит выработку СТГ; 2) пролактостатин - тормозит выработку ЛТГ.
Рецепторы гормонов. В настоящее время идентифицировано 60 гормональных рецепторов, из которых 50% локализованы на мембранах клетки-мишени, а в остальных случаях - внутри клетки. Гормоны, которые не способны проникать через плазматическую мембрану, имеют рецепторы на поверхности клетки. Внутриклеточные рецепторы служат для восприятия стероидных гормонов -глюкокортикоидов, минералокортикоидов, эстрогенов, андрогенов, прогестинов, а также тиреоидных гормонов (тироксина, трийодти-ронина). Ко многим гормонам рецепторы еще не выявлены.
Все гормональные рецепторы представляют собой специфические структуры клетки, которые обязательно связываются с гормонами для проявления эффекта. Рецепторы обладают высоким сродством и избирательностью к гормонам, но в то же время они
могут связывать структурные аналоги гормонов. Поэтому в литературе принято говорить о веществах, имитирующие действие гормона - это агонисты, или миметики, а вещества, которые связываются с рецепторами, но не вызывают биологического эффекта или препятствуют связыванию гормона - антагонисты, или литики. Рецепторы представляют собой белковые структуры. Их синтез происходит в эндоплазматическом ретикулюме в рибосомах. После образования они проходят «дозревание» в аппарате Гольджи, откуда они транслоцируются в плазматические мембраны или в цитозоль.
Конценетрация рецепторов на поверхности клетки зависит от уровня гормонов: если концентрация гормона в крови увеличивается, то число рецепторов для этого гормона на поверхности мембраны снижается - происходит снижение чувствительности клетки к данному гормону; если уровень гормона в крови снижается, то концентрация рецепторов для этого гормона повышается - увеличивается чувствительность клетки к данному гормону. Этот принцип регуляции количества рецепторов называется «даун-регуляция». Для взаимодействия рецептора с гормоном имеет значение сродство гормона к этому рецептору, которое зависит от: 1) величины рН - при закислении до 7,0 связывание инсулина с инсулиновыми рецепторами снижается на 50%; 2) за счет появления аутоантител (в условиях патологии) к специфическим рецепторам. Например, при некоторых формах сахарного диабета несмотря на высокий уровень инсулина в крови имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата - часть инсулиновых рецепторов оккупирована антителами.
Механизм действия гормонов. Различают два основных механизма действия гормонов:
1) внеклеточный (действие белковых гормонов, катехоламинов, серотонина, гистамина) - при этом рецепторы, взаимодействующие с гормонами, находятся на поверхности мембраны;
2) внутриклеточный (действие стероидных и тиреоидных гормонов) - при этом гормоны проникают внутрь цитоплазмы и взаимодействуют с рецепторами, расположенными внутри клетки. Их регуляция осуществляется за счет изменения их синтеза. Например, при беременности у женщин в миометрии существенно меняется концентрация окситациновых, серотониновых, холино- и адреноре-цепторов. Эти изменения, видимо, происходят под влиянием эстрогенов и прогестерона.
Внеклеточный механизм действия гормона. Этот механизм можно представить в виде следующих последовательно протекающих процессов:
1) взаимодействие гормона и специфических рецепторов с образованием гомоно-рецепторного комплекса;
2) активация фермента аденилатциклазы. Этот фермент имеет регуляторную и каталитическую субъединицы. Регуляторная субъединица связана с гормональным рецептором. При действии гормона происходит активация регуляторной субъединицы, что приводит к повышению активности каталитической субъединицы, которая расположена на внутренней стороне мембраны;
3) синтез цАМФ (3,5 циклический аденозинмонофосфат), который осуществляется за счет активации каталитической субъединицы аденилатциклазы;
4) активация протеинкиназы, или АТФ-фосфотрансферазы (точнее, цАМФ-зависимой протеинкиназы);
5) процесс фосфорилирования, которое приводит к конечному физиологическому эффекту. Например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников продуцируют глюкокортикоиды. Существуют много
разновидностей протеинкиназ, для каждого белка своя протеин-киназа. Передача сигнала от гормоно-рецепторного комплекса к протеинкиназам передается с участием специфических посредников (вторичные мессенджеры). В настоящее время выяснено, что таким мессенджером могут быть: а) цАМФ (при действии гормонов АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, АДГ, катехоламинов с бета-эффектом, глюкагона, паратгормона, кальцитонина, секретина, тиреолиберина); б) ионы кальция (при действии гормонов окситоцина, гастрина, холицисто-кинина, ангиотензина, катехоламинов с альфа-эффектом); в) диацилглицерин; г) вторичные посредники неизвестной природы (при действии гормонов СТГ, пролактина, соматостатина, инсулина).
Мессенджер - ионы кальция. Под влиянием гормонов оксита-цина, АДГ, гастрина происходит изменение содержания в клетке ионов кальция, происходит активация протеинкиназ, зависимых от ионов кальция. Процесс активации связан с взаимодействием ионов кальция с регуляторным белком клетки - кальмодулином. В условиях покоя этот белок находится в неактивном состоянии. В присутствии ионов кальция происходит активация кальмедулина, что приводит к активации протеинкиназы, а в дальнейшем происходит фосфорили-рование белков. Таким образом, в данном случае последовательность процессов активации клетки можно представить следующим образом: 1) образование гормоно-рецепторного комплекса; 2) повышение уровня кальция в клетке; 3) активация кальмодулина; 4) активация протеинкиназы; 5) фосфорилирование белка-регулятора -повышение активности клетки.
Мессенджер - диацилглицерин. В мембранах клетки имеются фосфолипиды, в частности фосфатидилинозитол - 4,5-бифосфат. При взаимодействии гормона с рецептором этот фосфолипид разрывается с образованием диацилглицерина, который в даль-
нейшем активирует протеинкиназу, что приводит к фосфорили-рованию белков клетки.
Внутриклеточный механизм (действие стероидных и тиреоидных гормонов). В данном случае механизм можно представить в виде следующих последовательных процессов: 1) проникновение гормона в цитоплазму в силу своей липофильности и малого размера; 2) соединение гормона со специфическими белками-рецепторами (глюкопротеидными комплексами); 3) распад глюко-протеидного комплекса; 3) проникновение гормона-рецепторного комплекса в ядро; 4) действие гормона на ядерный хроматин; 5) активация процесса транскрипции (индукция матричной РНК); 6) активация (одновременно) РНК-полимеразы и синтез рибосомальной РНК - образуется дополнительное количество рибосом, которые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулюма. Таким образом, при внутриклеточном механизме спустя 2-3 часа после воздействия гормона наблюдается усиленный синтез белка.
Регуляция секреции гормонов: 1) гормональная регуляция за счет выработки либеринов и статинов в гипоталамусе, которые через портальную систему гипофиза из гипоталамуса попадают в аденогипофиз (переднюю долю) и усиливают (либерины) или тормозят (статины) продукцию соответствующих гормонов. В гипоталамусе вырабатываются 7 либеринов и 3 статина (кортиколиберин, тиреолиберин, фолиберин, люлиберин, меланолиберин, пролакто-либерин, соматолиберин, соматостатин, меланостатин, пролакто-статин). Гормоны аденогипофиза в свою очередь вызывают изменение продукции гормонов соответствующих желез внутренней секреции; 2) регуляция продукции гормона по принципу обратной связи. Например, продукция тиреоидных гормонов щитовидной железы регулируется тиреолиберином гипоталамуса, воздействующего на аденогипофиз, продуцирующий тиреотропный гормон (ТТГ),
который повышает продукцию тереоидных гормонов. Попадая в кровь, тиреоидные гормоны действуют на гипоталамус и аденогипофиз и тормозят (если уровень тиреоидных гормонов высокий) продукцию тиреолиберина и ТТГ; 3) регуляция с участием структур ЦНС: симпатическая и парасимпатическая нервные системы вызывают изменение в продукции гормонов. Активация симпатического отдела АНС приводит к повышению продукции адреналина в мозговом слое надпочечников, а повышение парасимпатического отдела - к повышению продукции инсулина. Различные структуры гипоталамуса вызывают изменение в продукции гормонов. Эмоциональные, психические воздействия через структуры лимби-ческой системы, через гипоталамические образования способны существенно влиять на деятельность клеток, продуцирующих гормоны.
Разрушение гормонов (катаболизм). Гормоны очень быстро разрушаются в тканях, в частности в печени. Длительность полураспада гормона (время, необходимое для расщепления половины имеющегося гормона) колеблется от нескольких минут до двух часов.
Различают несколько типов взаимодействия между эндокринными железами:
1) взаимодействие по принципу положительной и отрицательной прямой и обратной связи. Например, ТТГ стимулирует продукцию гормонов щитовидной железы. При удалении передней доли гипофиза происходит атрофия щитовидной железы - эта прямая положительная связь. Гиперфункция щитовидной железы тормозит образование ТТГ - отрицательная обратная связь;
2) синергизм гормональных влияний, или однонаправленное действие разных гормонов. Например, адреналин (мозговой слой надпочечников) и глюкагон (поджелудочная железа) - активируют
расщепление гликогена в печени до глюкозы и вызывают повышение сахара в крови;
3) Антагонизм гормональных влияний. Например, инсулин и адреналин вызывают разные эффекты: инсулин - гипогликемию (за счет повышения проникновения глюкозы к клеткам с дальнейшим процессом ее утилизации), адреналин - гипергликемию (за счет превращения резервного гликогена печени в глюкозу, которая поступает в кровь);
4) пермиссионное (разрешающее) действие гормонов, которое выражается в том, что гормон сам не вызывает физиологического эффекта, но создает условие для реакции клеток и тканей на действие других гормонов. Например, действие глюкокортикоидов на эффекты адреналина. Сами глюкокортикоиды не влияют на тонус сосудов, но они создают условия, при которых даже подпороговые концентрации адреналина повышают АД и вызывают гипергликемию как результат глюкогенолиза в печени.
