Справочный материал. Глава 18 – Эндокринная система. Справочный материал по Физиологии. Глава 18 Эндокринная система

• Название: Справочный материал по Физиологии. Глава 18 Эндокринная система
• Анкор: Справочный материал. Глава 18 – Эндокринная система.doc
• Дата: 02.05.2018
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Справочный материал. Глава 18 – Эндокринная система.doc
• Тип: Документы; #18804
• Категория: Медицина
• страница: 1 из 6

Справочный материал по Физиологии.
Глава 18 – Эндокринная система.
Для эндокринной системы ключевым является понятие «гормон». Гормоны — межклеточные гуморальные химические регуляторы — секретируются во внутреннюю среду организма (преимущественно в кровь) из специализированных (эндокринных) клеток и действуют на клетки–мишени, содержащие молекулы рецепторов к конкретным гормонам. Такое дистантное (через кровоток) взаимодействие между клетками–продуцентами гормонов и клетками–мишенями известно как эндокринная регуляция. Паракринная регуляция подразумевает эффекты гормонов, влияющих путём диффузии на соседние клетки–мишени, а аутокринная — непосредственно на секретирующие эти гормоны клетки (см. рис. 4–10 в книге).

Информационные межклеточные взаимодействия, реализуемые гормонами, укладываются в следующую последовательность событий: «сигнал (гормон)  рецептор  (второй посредник)  физиологический ответ». Физиологические концентрации гормонов, осуществляющих гуморальную регуляцию функций, колеблются в пределах 10^–7–10^–12 М, т.е. гормоны эффективны в крайне низких концентрациях.

Разнообразные гормоны и гормональные системы регулируют практически все функции организма, включая метаболизм, репродукцию, рост и развитие, водный и электролитный баланс и поведение. Регуляцию активности многих эндокринных желёз осуществляют при помощи механизмов обратной связи гипофиз и гипоталамус. Синтез некоторых гормонов (адреналин, норадреналин и др.) непосредственно не зависит от регулирующего влияния гипофиза и контролируется симпатической нервной системой.
Терминология. Гормоны синтезируются в органах классической эндокринной системы и в клетках так называемой диффузной эндокринной системы. В настоящее время понятие «гормон» значительно расширено: помимо гормонов, вырабатываемых в эндокринной системе, термин «гормон» применяют также по отношению к нейропептидам, интерлейкинам, интерферонам, факторам роста и другим биологически активным веществам, осуществляющим гуморальную (дистантную) регуляцию функций клеток–мишеней.

 Органы классической эндокринной системы. Термины «гормон», «гормоны», «гормональный» применяют по отношению к органам эндокринной системы и продуцируемым их эндокринными клетками биологически активным веществам — гормонам. К органам классической эндокринной системы относят гипофиз, эпифиз, щитовидную и паращитовидные железы, надпочечник, островки Лангерханса поджелудочной железы, плаценту, яичники и семенники.

 Диффузная эндокринная система. Под этим термином понимают совокупность отдельных клеток, продуцирующих гормоны и рассыпанных одиночно и мелкими скоплениями в слизистой и подслизистой оболочках трубчатых органов (преимущественно пищеварительной и дыхательной систем). Иногда такие эндокринные клетки называют энтерохромаффинными, аргентаффинными и даже апудоцитами. Этот последний термин (от англ. APUD — Amine Precursor Uptake, Decarboxylase) лучше не применять, так как представление об APUD–системе имеет лишь исторический интерес.

 Нейропептиды. Термин появился после обнаружения в некоторых нервных клетках биологически активных веществ (но не синаптических нейромедиаторов!), оказывающих регуляторные эффекты на другие клетки. Впоследствии выяснилось, что некоторые из этих нейрогормонов продуцируют и не-нервные клетки, а некоторые нейропептиды выполняют и функции нейромедиаторов.

 Другие биологически активные вещества. Гуморальную (дистантную) регуляцию выполняют и иные функциональные классы биологически активных веществ (факторы роста, интерлейкины, интерфероны, хемокины, эритропоэтин, предсердный натриуретический фактор, ангиотензины и ряд других), синетезируемых и секретируемых в самых различных органах и клетках.

 Гормоны, цитокины и хемокины. Хотя термин «гормон» применяют в расширительном смысле (фактически по отношению ко всем биологически активным веществам, секретируемым одними клетками и регулирующим режим функционирования мишеней), наметилась отчётливая тенденция все биологически активные вещества информационного характера подразделять на гормоны, цитокины и хемокины. Согласно этой тенденции, клетки эндокринной системы секретируют гормоны, клетки иммунной системы (и некоторые другие клетки) — цитокины; наконец, хемокины (вещества, оказывающие хемотаксическое действие на мишени) секретируют различные клетки при иммунных реакциях и при воспалении.


Химия гормонов

По химической структуре гормоны, а также другие биологически активные вещества регуляторного характера (например, факторы роста, интерлейкины, интерфероны, хемокины, ангиотензины, Пг и ряд других) подразделяют на пептидные, стероидные, производные аминокислот и арахидоновой кислоты.

 Пептидные гормоны относятся к полярным веществам, которые не могут непосредственно проникать через биологические мембраны. Поэтому для их секреции используется механизм экзоцитоза. По этой же причине рецепторы пептидных гормонов встроены в плазматическую мембрану клетки–мишени, а передачу сигнала к внутриклеточным структурам осуществляют вторые посредники.

 Трансляция мРНК и сборка полипептидной цепочки происходит в цистернах шероховатой эндоплазматической сети (эргастоплазма).

 Посттрансляционная модификация (например, гликозилирование — присоединение к полипептидной цепочке углеводных молекул, в результате образуются гликопротеины) и формирование секреторных пузырьков происходит в комплексе Гольджи.

 Экзоцитоз: секреторные мембранные пузырьки, содержащие пептидные гормоны (пептиды, полипептиды, белки, гликопротеины), сливаются изнутри с плазмолеммой секреторной клетки; в результате содержимое пузырьков оказывается снаружи клетки. Экзоцитоз стимулирует вызванное деполяризацией клеточной мембраны увеличение концентрации Ca²⁺ в цитоплазме.

 Стероидные гормоны: минералокортикоиды, глюкокортикоиды, андрогены, эстрогены, прогестины, кальцитриол. Эти вещества — производные холестерола — относятся к неполярным, поэтому они свободно проникают через биологические мембраны. По этой причине секреция стероидных гормонов происходит без участия секреторных пузырьков. По этой же причине рецепторы неполярных молекул расположены внутри клетки–мишени. Такие рецепторы в общем виде называют ядерными.

 Холестерол поступает в клетки извне.

 Синтез стероидных гормонов — многоэтапный процесс, происходящий при участии десятков ферментов, расположенных в гладкой эндоплазматической сети и в митохондриях.

 Производные аминокислот — тирозина (йодсодержащие гормоны щитовидной железы, норадреналин, адреналин и дофамин), гистидина (гистамин), триптофана (мелатонин и серотонин)

 Производные тирозина

 Неполярные молекулы тироксина (T₄) и трийодтиронина (Т₃) образуются путём их отщепления от йодированного (зрелого) тиреоглобулина в фаголизосомах тиреоцитов и через плазмолемму базальной части тиреоцитов поступают в кровь. Их рецепторы относятся к ядерным.

 Катехоламины не проникают через мембраны, они накапливаются в секреторных пузырьках и секретируются из клеток путём экзоцитоза. Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

 Производное гистидина — гистамин [4-(2-аминоэтил)-имидазол] — продукт декарбоксилирования гистидина. Рецепторы гистамина встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

 Производные триптофана — мелатонин (N ацетил-5метокситриптамин) и серотонин (5гидрокситриптамин). Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.

 Производные арахидоновой кислоты (эйкозаноиды, или простаноиды). Эйкозаноиды (от греч. eikosi — двадцать) состоят (как и арахидоновая кислота) из 20 атомов углерода. К ним относятся простагландины (Пг), тромбоксаны, простациклины, лейкотриены, гидроксиэйкозотетраеноевая (HETE, от англ. hydroxyeicosatetraenoic) и эпоксиэйкозотриеноевая кислоты, а также производные этих кислот. Все эйкозаноиды обладают высокой и разносторонней физиологической активностью, многие из них функционируют только внутри клетки.

 Арахидоновая кислота — жирная кислота, мобилизуемая из фосфолипидов клеточной мембраны фосфолипазой A₂. Арахидоновая кислота образуется также при расщеплении диацилглицерола. Арахидоновая кислота окисляется трояко: с помощью циклооксигеназ (циклооксигеназный путь, образуются Пг, тромбоксаны, простациклины), липооксигеназы (липооксигеназный путь, образуются лейкотриены, 5-HETE) и эпоксигеназы арахидоновой кислоты (CYP2J2 из семейства цитохромов P450, образуются HETE и эпоксиэйкозотриеноевая кислота).

 Простагландины. Известны ПгG₂ (предшественник ПгH₂), ПгH₂ (предшественник простациклинов и тромбоксанов), ПгI₂ (его иногда называют простациклином), ПгD₂, ПгE₂ и ПгF_2. Эти биологически активные эндогенные алифатические кислоты регулируют множество функций: увеличивают проницаемость сосудистой стенки, влияют на сократимость ГМК сосудов и бронхов, изменяют порог болевой чувствительности, стимулируют секрецию желудочного сока. Пг применяют для стимуляции родов. Развитие ряда патологических состояний также связано с действием Пг (воспаление, бронхиальная астма, рост опухолей), а PGE₂ является мощным пирогеном и модулятором метастазирования раковых клеток.

 Простациклины (в том числе ПгI₂) образуются из ПгI₂, ингибируют агрегацию тромбоцитов; вызывают расслабление ГМК кровеносных сосудов.

 Тромбоксаны — группа соединений, влияющих на агрегацию тромбоцитов, вызывают также сокращение ГМК кровеносных сосудов.

 Лейкотриены. Известны лейкотриены A₄ (предшественник остальных лейкотриенов) B₄, C₄, D₄, E₄, F₄. Лейкотриены влияют на активность многих ионных каналов (непосредственно или посредством протеинкиназ) и на процессы экзоцитоза, вызывают сокращение ГМК кишечника и кровеносных сосудов, являются медиаторами воспаления.

 HETE — гидроксиэйкозотетраеноевые кислоты и их производные способствуют выбросу Ca²⁺ из внутриклеточных кальциевых депо в моноцитах и макрофагах, являются сильными вазоконстрикторами, способствуют пролиферации разных типов клеток.

 Эпоксиэйкозотриеноевые кислоты стимулируют выброс Ca²⁺ из внутриклеточных кальциевых депо, стимулируют трансмембранный Na⁺-H⁺–обмен, пролиферацию клеток, являются вазодилататором.

 Из мембранных фосфолипидов также образуется фактор активации тромбоцитов (PAF), относящийся к наиболее сильным спазмогенам.
Механизмы действия гормонов на клетки–мишени

Информационные межклеточные взаимодействия, реализуемые в эндокринной системе, предусматривают такую последовательность событий:

гормон  рецептор клетки–мишени  (второй посредник)  ответ клетки–мишени

Каждый гормон оказывает на клетку–мишень регулирующий эффект тогда и только тогда, когда он в качестве лиганда связывается со специфичным для него белком–рецептором в составе клетки–мишени.
Циркуляция в крови. Гормоны циркулируют в крови либо свободно, либо в комплексе со связывающими их белками (T₄, Т₃, стероидные гормоны, инсулиноподобные факторы роста, гормон роста). Связывание с такими белками существенно увеличивает время полужизни гормонов. Так, T₄ в составе комплекса циркулирует около 1–й нед, тогда как время полужизни свободного T₄ составляет несколько минут.

Рецепторы и вторые посредники рассмотрены в главе 4 «Межклеточные взаимодействия».
Гормоны и их физиологические эффекты

В этом разделе дана физиологическая характеристика различных гормонов, синтезируемых и секретируемых клетками эндокринной системы.
Гипоталамо-гипофизарная система

Часть промежуточного мозга — гипоталамус — и отходящий от его основания гипофиз анатомически и функционально составляют единое целое — гипоталамо-гипофизарную эндокринную систему (рис. 18–1, 18–2, 18–3, см. также рис. 16–3,В,Г).



Рис. 18–1. Анатомические взаимоотношения гипоталамуса и ножки гипофиза [11]. Точечная штриховка: срединное возвышение и задняя доля гипофиза (нейрогипофиз) имеют нейральное происхождение и фактически являются частью гипоталамуса. Косая штриховка: эпителиальная часть гипофиза (аденогипофиз) развивается из эктодермы ротовой бухты. Роль гипоталамо–гипофизарной системы для эндокринной регуляции функций организма столь велика, что её иногда называют «президентом эндокринного общества».


Гипоталамус

В нейросекреторных нейронах гипоталамуса синтезируются нейропептиды, поступающие как в переднюю (рилизинг–гормоны), так и в заднюю (окситоцин и вазопрессин) доли гипофиза.
Рилизинг–гормоны

Гипоталамические рилизинг–гормоны (от англ. releasing hormone) — группа нейрогормонов, мишенями которых являются эндокринные клетки передней доли гипофиза. С функциональной точки зрения рилизинг–гормоны подразделяют на либерины (рилизинг–гормоны, способствующие усилению синтеза и секреции соответствующего гормона в эндокринных клетках передней доли гипофиза) и статины (рилизинг гормоны, подавляющие синтез и секрецию гормонов в клетках–мишенях). К гипоталамическим либеринам относятся соматолиберин, гонадолиберин, тиреолиберин и кортиколиберин, а статины представлены соматостатином и пролактиностатином.

 Соматостатин — циклический тетрадекапептид C₇₆H₁₀₄N₁₈O₁₉S₂ (мол. масса 1637,9) — синтезируется многими нейронами ЦНС (в том числе нейронами околожелудочковой области гипоталамуса),  клетками островков Лангерханса поджелудочной железы, эндокринными клетками ЖКТ и ряда других внутренних органов.

 Функции. Соматостатин — мощный регулятор функций эндокринной и нервной систем, ингибирует синтез и секрецию множества гормонов и секретов.

 Передняя доля гипофиза. Соматостатин подавляет синтез и секрецию гормона роста, АКТГ и тиреотропного гормона.

 Островки Лангерханса. Соматостатин подавляет секрецию инсулина и глюкагона.

 Энтероэндокринная система. Соматостатин ингибирует секрецию гастрина, холецистокинина, секретина.

 Почка. Соматостатин подавляет секрецию ренина.

 Желудок. Соматостатин ингибирует желудочную секрецию.

 Рецепторы. Соматостатин реализует эффекты через связанные с G белком мембранные высокоаффинные рецепторы (ингибирование аденилатциклазы  цАМФ ...  уменьшение [Ca²⁺] в цитозоле  блокада экзоцитоза секреторных пузырьков). Идентифицировано не менее 5 подтипов рецепторов соматостатина, имеющих выраженную органную специфичность распределения.

 Соматолиберин (соматокринин) — пептид, содержащий 44 аминокислотных остатка, синтезируется нейросекреторными нейронами дугового ядра (n. arcuatus) гипоталамуса и некоторыми опухолями островковых клеток поджелудочной железы (соматолибриномы).

 Функция. Гипоталамический соматолиберин стимулирует секрецию гормона роста в передней доле гипофиза.

 Рецептор соматолиберина относят к семейству связанных с G белком рецепторов типа секретина (стимуляция аденилатциклазы  цАМФ  протеинкиназа A  активация кальциевых каналов типа L  увеличение [Ca²⁺] в цитозоле  экзоцитоз секреторных пузырьков).

 Гонадолиберин (люлиберин) и пролактиностатин. Ген LHRH кодирует аминокислотные последовательности для гонадолиберина и пролактиностатина.

 Мишени гонадолиберина — гонадотрофы, а пролактиностатина — лактотрофы передней доли гипофиза.

 Функции. Гонадолиберин — ключевой нейрорегулятор репродуктивной функции, стимулирует синтез и секрецию ФСГ и ЛГ в продуцирующих гонадотрофы клетках, а пролактиностатин подавляет секрецию пролактина из лактотрофных клеток передней доли гипофиза.

 Рецепторы люлиберина — трансмембранные гликопротеины, связанные с G белком. Активирование G белка приводит к образованию инозитолтрифосфата и диацилглицерола, что в конечном итоге стимулирует секрецию ФСГ и ЛГ.

 Тиреолиберин — трипептид, синтезируется многими нейронами ЦНС (в том числе нейросекреторными нейронами паравентрикулярного ядра).

 Мишени тиреолиберина — тиреотрофы и лактотрофы передней доли гипофиза.

 Пролактин. Тиреолиберин стимулирует секрецию пролактина из лактотрофов.

 Тиреотропный гормон. Тиреолиберин стимулирует секрецию тиреотропина из тиреотрофов.

 СТГ. В патологических ситуациях тиреолиберин стимулирует секрецию гормона роста из соматотрофов.

 Рецепторы. Связывание тиреолиберина с рецепторами активирует в клетках–мишенях G белок, что приводит к активации фосфолипазы A₂ и синтезу производных арахидоновой кислоты.

 Кортиколиберин — пептид из 41 аминокислотного остатка — синтезируется в нейросекреторных нейронах паравентрикулярного ядра гипоталамуса, плаценте, Т-лимфоцитах.

 Влияние глюкокортикоидов на синтез кортиколиберина

 Гипоталамус. Глюкокортикоиды подавляют синтез гипоталамического кортиколиберина.

 Плацента. Глюкокортикоиды стимулируют синтез плацентарного кортиколиберина.

 Функции кортиколиберина многочисленны.

 Передняя доля гипофиза. Стимуляция синтеза и секреции АКТГ и других продуктов экспрессии гена проопиомеланокортина.

 Стресс. Кортиколиберин — координатор эндокринных, нейровегетативных и поведенческих ответов в стрессовых ситуациях. Последние всегда затрагивают ось «кора головного мозга–гипоталамус–гипофиз–надпочечник».

 Плацента. На сроке 18 нед беременности по содержанию в крови кортиколиберина можно выделить группы беременных с преждевременными и поздними родами. К предсказанному сроку содержание в крови кортиколиберина резко возрастает. Возможно, этот гормон является сигналом начала родов.

 Рецепторы кортиколиберина относят к семейству связанных с G белком рецепторов типа секретина (стимуляция аденилатциклазы  цАМФ  протеинкиназа A  активация кальциевых каналов типа L  увеличение [Ca²⁺] в цитозоле  экзоцитоз секреторных пузырьков).

 Меланостатин — L-пролил-L-лейцилглицинамид — подавляет образование меланотропинов.

Либерины и статины по аксонам гипоталамических нейронов достигают срединного возвышения, где секретируются в кровеносные сосуды портальной системы кровотока (рис. 18–2), далее по воротным венам гипофиза эти нейрогормоны поступают в переднюю долю гипофиза и регулируют активность её эндокринных клеток (табл. 18-1, см. также рис. 18–4).