Лекция №2 от 20 апреля 2002 г.

 

Важным фактором, определяющим продукцию гормона, является состояние регулируемой функции, т.е. выработка гормонов регулируется по принципу само­регуляции.

Отечественный ученый М.М.Завадовский в 1941 году, изучая закономерно­сти в регуляции деятельности эндокринных желез, впервые сформулировал прин­цип «плюс-минус взаимодействие», получивший в дальнейшем название «принцип обратной связи».

Различают положительную обратную связь, когда повышение уровня гормо­на в крови стимулирует высвобождение другого гормона (повышение уровня эстрадиола вызывает высвобождение ЛГ в гипофизе), и отрицательную обратную связь, когда повышенный уровень одного гормона угнетает секрецию и высвобождение другого (повышение концентрации тиреоидных гормонов в крови снижает секрецию ТТГ в гипофизе).

Вся гормональная регуляция осуществляется механизмами, функционирующими по принципу обратной связи, в которых четко выделяются различные уровни взаимодействия.

Первый уровень (или контур) саморегуляции наиболее простой тип обрат­ной связи. Здесь продукция гормона мало зависит от гипофиза и гипоталамуса, а в основном определяется изменением химического состава крови. Схематически это можно представить так:

Второй контур саморегуляции замыкается на уровне гипофиза, который контролирует работу многих эндокринных желез. Этот механизм осуществляется за счет тропных гормонов.

Например, гипофиз выбросил в кровь избыток ТТГ, щи­товидная железа усиливает выработку тироксина и трийодтиронина, они в крови находятся в избытке (плюс взаимодействие). Повышенная концентрация гормона в крови автоматически уменьшает дальнейшую выработку ТТГ (минус взаимодействие). Таким образом, гипофиз включен в систему нервно-гуморальной регуляции, работающей по обратной гуморальной связи, которая автоматически поддерживает продукцию гормонов железами-мишенями. Схематически это выглядит так:

Наконец, имеется третий контур саморегуляции эндокринных желез, кото­рый замыкается на уровне гипоталамуса, входящего в состав промежуточного моз­га.

Некоторые ядра гипоталамуса обладают способностью к нейросекреции — выра­ботке нейромедиаторов (дофамин, серотонин, норадреналин, ацетилхолин, γ‑аминомасляная кислота), принимающих участие в регуляции психической деятель­ности и поведения, а также нейрогормонов, регулирующих функциональную ак­тивность гипофиза.

Нейросекреты — это промежуточное звено между нервными и гуморальными механизмами регуляции, которое соединяет их воедино. Гипотала­мус и гипофиз имеют общее кровоснабжение. Кровь оттекающая от гипоталамуса через портальную систему омывает гипофиз и оказывает влияние на выработку им гормонов. Гипофизотропные гормоны гипоталамуса делятся на гормоны, усили­вающие (высвобождающие, рилизинг‑гормоны, либерины) и угнетающие (ингибирующие, статины) выделение соответствующих тропных гормонов передней до­ли гипофиза.

Выработка нейросекрета гипоталамусом регулируется нервным путем, но главная роль в образовании этих нейрогормонов принадлежит механизму обратной гуморальной связи. Их продукция зависит от концентрации в крови гормонов той или иной железы и соответствующего гормона гипофиза, а также от информации поступающей от тканей, потребляющих данные гормоны.

В регуляции эндокринных желез принимает участие и ЦНС. Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса и бла­годаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная сис­тема. В регуляции некоторых гормонов нервная система занимает ведущую роль. Например, выработка адреналина мозговым слоем надпочечников, главным обра­зом, зависит от активности симпатической нервной системы. Поэтому при стрессо­вых ситуациях, когда возбуждается симпатический отдел ВНС, в крови резко по­вышается концентрация адреналина. Большое значение нервные влияния имеют и в регуляции выработки гормонов гипофиза. Так при болевом раздражении увеличивается количество АКТГ. Но и характер процессов, протекающих в ЦНС, во мно­гом определяется состоянием эндокринной регуляции. Нервная система, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчиненные связи с эндокрин­ной системой. Эти две регуляторные системы дополняют друг друга, они образуют функционально единый механизм, обеспечивающий согласованность всех процес­сов жизнедеятельности.

Ве­щества, которые выделяются из пресинаптических нервных окончаний в синаптическую щель и вызывают биологический эффект, связываясь с рецепторами постсинаптической мембраны, называют нейромедиаторами.

 

[1] +601+С.99-100

[2] ++601+С.99

[3] ++601+С.101

[4] ++601+С.101

[5] ++601+С.101

[6] ++421+С.131

[7] ++421+С.131

[8] ++601+ С.243

[9] ++601+С.101

[10] нейроэндокринную, используя в качестве средств управления нейрогормоны.

[11] Одним из простейших вариантов является изменение деятельности клеток под влиянием продуктов обмена веществ. Последние могут изменять работу клетки, из которой происходит выделение этих продуктов, и других органов, располо­женных на достаточном удалении. Например, под влиянием СО₂, образующегося в тканях в результате утилизации кислорода, изме­няется активность центра дыхания и как следствие — глубина и частота дыхания. Под влиянием адреналина, выделяемого в кровь из надпочечников, изменяются частота и сила сердечных сокраще­ний, тонус периферических сосудов, ряд функций центральной нер­вной системы, интенсивность обменных процессов в скелетных мыш­цах, увеличиваются коагуляционные свойства крови.

^[12] ++750+С.521

^[13] ++743+С.261

[14] 10бр

^[15] ++638+С.215, ++745+С.5-6

[16] --145- С.353

[17] аспекты

++601+С.99

 

Лекция №2 от 20 апреля 2002 г.

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Функциональная активность эндокринной железы может регу­лироваться «субстратом», на который направлено действие гормона. Так, глюкоза стимулирует секрецию инсулина из b ‑клеток панк­реатических островков (островки Лангерганса), а инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, активируя ее транспорт в мышцы и печень. Это происходит следующим образом. Глюкоза входит в b ‑клетки поджелудочной железы через переносчик глюкозы и сразу же фосфорилируется глюкокиназой, после чего вовлекается в гликолиз. Образующийся при этом АТФ ингибирует калиевые каналы, вследствие чего снижается мембранный потенциал b ‑клеток и ак­тивируются потенциалзависимые кальциевые каналы. Входящий в b ‑клетку кальций стимулирует слияние везикул, содержащих ин­сулин, с плазматической мембраной и секрецию инсулина. Инсулин активирует перенос глюкозы в печень, сердце и скелетные мышцы, вследствие чего уровень глюкозы в крови снижается, замедляется ее вход в b ‑клетки и уменьшается секреция инсулина (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Регуляция уровня гормона в крови по механизму обратной связи. Объяснение в тексте.

Такой же механизм лежит в основе секреции паратгормона (паратиреоидный гормон, паратирин) и кальцитонина. Оба гормона влияют на концентрацию кальция и фосфатов в крови. Паратирео­идный гормон вызывает выход минеральных веществ из кости и стимулирует реабсорбцию кальция в почках и кишечнике, в результате чего возрастает концентрация кальция в плазме крови. Кальцитонин, напротив, стимулирует поступление кальция и фос­фатов в костную ткань, в результате чего концентрация минераль­ных веществ в крови снижается. При высокой концентрации кальция[V.G.1] в крови подавляется секреция паратиреоидного гормона и стимули­руется секреция кальцитонина. В случае снижения концентрации кальция в крови секреция паратиреоидного гормона усиливается, а кальцитонина — ослабляется.

Такая регуляция постоянства внутренней среды организма, про­исходящая по принципу отрицательной обратной связи, очень эффективна для поддержания гомеостаза, однако не может вы­полнять все задачи адаптации организма. Например, кора надпочечников продуцирует стероидные гормоны в ответ на голод, болезнь, эмоциональное возбуждение и т.п. Чтобы эндокринная система могла «отвечать» на свет, звуки, запахи, эмоции и т.д., должна существовать связь между эндокринными железами и нер­вной системой.

Основные связи между нервной и эндокринной системами регу­ляции осуществляются посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофиза (рис. 5.2). Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию так называемых рилизинг‑факторов (либеринов и статинов): тиреолиберина, соматолиберина, пролактолиберина, гонадолиберина и кортиколиберина, а также соматостатина и пролактостатина. Мишенью для либеринов и статинов[V.G.2], секретируемых гипоталамусом, является гипофиз. Каждый из либерияов взаимодействует с определенной популяцией клеток гипо­физа и вызывает в них синтез соответствующих тропинов: тиреотропина, соматотропного гормона (соматотропин — гормон рос­та), пролактина, гонадотропного гормона, (гонадотропины — лютеинизирующий и фолликулостимулирующий), а также адренокортикотропного гормона (АКТГ, кортикотропин). Статины оказы­вают на гипофиз влияние, противоположное действию либеринов, — подавляют секрецию тропинов. Тропины, секретируемые гипофизом, поступают в общий кровоток и, попадая на соответствующие железы, активируют в них секреторные процессы.

Рис. 5.2. Регуляция активности эндокринных желез центральной нервной системой при участии гипоталамуса и гипофиза. ТЛ — тиреолиберин; СЛ — соматолибсрин; СС — соматостатин; ПЛ — пролактолибсрии; ГЛ — гонадолибсрин; КЛ — кортиколибсрин; ТТГ — тирсотропный гормон; СТГ — соматотропный гормон (гормон роста); Пр — пролактин; ФСГ — фолликулостимулирующий гормон; ЛГ — лютеинизирующий гормон; АКТГ — адренокортикотропный гормон. Сплошными стрелками обозначено активирующее, пунктирными — ингибирующсе влияние.

 

Молекула соматолиберина является самой крупной среди либе­ринов, она состоит из 15 аминокислотных остатков; самая маленькая[V.G.3] молекула — трипептид — у тиреолиберина. Молекулы тропинов, образующихся в гипофизе, содержат от 13 до 198 аминокислотных остатков.

Рис. 5.3. Прямые и обратные связи в нейроэндокринной системе регуляции. 1 — медленно развивающееся и продолжительное ингибирование секреции гормонов и нейромедиаторов, а также изменение поведения и формирование памяти; 2 — быстро развивающееся, но продолжительное ингибирование; 3 — кратковременное ингибирование.

Регуляция деятельности гипофиза и гипоталамуса, кроме сигна­лов, идущих «сверху вниз», осуществляется гормонами «исполнительных» желез (рис. 5.3). Эти «обратные» сигналы поступают в гипоталамус и затем передаются в гипофиз, что приводит к изме­нению секреции соответствующих тропинов. После удаления или атрофии эндокринной железы стимулируется секреция соответствующего тропного гормона; при гиперфункции железы секреция соответствующего тропина подавляется.

Обратные связи не только позволяют регулировать концентрацию гормонов в крови, но и участвуют в дифференцировке гипоталамуса в онтогенезе. Образование половых гормонов в женском организме происходит циклически, что объясняется циклической секрецией гонадотропных гормонов. Синтез этих гормонов контролируется ги­поталамусом, образующим рилизинг-фактор этих тропинов (гона[V.G.4] долиберин). Если самке пересадить гипофиз самца, то пересаженный гипофиз начинает функционировать циклично. Половая дифференцировка гипоталамуса происходит под действием андрогенов. Если самца лишить половых желез, продуцирующих андрогены, то ги­поталамус будет дифференцироваться по женскому типу.

В железах внутренней секреции иннервированы, как правило, только сосуды, а эндокринные клетки изменяют свою биосинтетическую и секреторную активность лишь под действием метаболитов, кофакторов и гормонов, причем не только гипофизарных. Так, ангиотензин II стимулирует синтез и секрецию альдостерона. От­метим также, что некоторые гормоны гипоталамуса и гипофиза могут образовываться не только в этих тканях. Например, соматостатин (гормон гипоталамуса, ингибирующий образование и секре­цию гормона роста) обнаружен также в поджелудочной железе, где он подавляет секрецию инсулина и глюкагона.

Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса и благодаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная система. К клеткам гипо­таламуса подходят аксоны нейронов, расположенных в коре больших полушарий и подкорковых образованиях. Эти аксоны секретируют различные нейромедиаторы, оказывающие на секреторную актив­ность гипоталамуса как активирующее, так и тормозное влияние. Поступающие из мозга нервные импульсы гипоталамус «превращает» в эндокринные стимулы, которые могут быть усилены или ослаблены в зависимости от гуморальных сигналов, поступающих в гипоталамус от желез и тканей, подчиненных ему.

Тропины, образующиеся в гипофизе, не только регулируют де­ятельность подчиненных желез, но и выполняют самостоятельные эндокринные функции. Например, пролактин оказывает лактогенное действие, а также тормозит процессы дифференцировки клеток, повышает чувствительность половых желез к гонадотропинам, сти­мулирует родительский инстинкт. Кортикотропин является не только стимулятором стероидогенеза, но и активатором липолиза в жировой ткани, а также важнейшим участником процесса превращения в мозге кратковременной памяти в долговременную. Гормон роста может стимулировать активность иммунной системы, обмен липидов, сахаров и т.д.

В задней доле гипофиза (нейрогипофиз) депонируются антиди­уретический гормон (вазопрессин) и окситоцин (см. рис. 5.3). Первый вызывает задержку воды в организме и повышает тонус сосудов, второй стимулирует сокращение матки при родах и секрецию молока. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе, затем транспортируются по аксонам в заднюю долю гипофиза, где депонируются и потом секретируются в кровь.

Характер процессов, протекающих в ЦНС, во многом определя­ется состоянием эндокринной регуляции. Так, андрогены и эстрогены формируют половой инстинкт, многие поведенческие реакции. Оче­видно, что нейроны, точно так же как и другие клетки нашего организма, находятся под контролем гуморальной системы регуля[V.G.5] ции. Нервная система, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчиненные связи с эндокринной системой. Эти две регуляторные системы дополняют друг друга, образуют функционально единый механизм, что обеспечивает высокую эффектив­ность нейрогуморальной регуляции, ставит ее во главе систем, со­гласующих все процессы жизнедеятельности в многоклеточном ор­ганизме.