ГОРМОНЫ. Учебнометодическое пособие по курсу нормальной физиологии Общие закономерности гормональной регуляции
 Скачать 1.75 Mb.
|
Регуляция концентрации кальция в кровиКальций является одним из важнейших ионов организма, который принимает участие в регуляции свертывания крови, мышечном сокращении, синаптической передаче нервного импульса, является вторичным внутриклеточным посредником в реализации эффектов многих гормонов и БАВ, определяет жесткость и прочность костей. Основное количество кальция идет именно на построение скелета, который одновременно играет роль и основного депо кальция. В организме взрослого человека содержится около 1000 г кальция. 99% всего кальция находится в костях. Около 99% кальция костей входит в состав кристаллов гидроксиапатита. Лишь 1% кальция костей находится в виде фосфатных солей, именно эти соли легко обмениваются между костью и кровью и играют роль буфера («обменный кальций») при изменениях концентрации кальция в плазме крови. Регуляция концентрации кальция в крови путем депонирования его в кости или мобилизации из костей определяется двумя гормонами с противоположными эффектами: кальцитонин парафолликулярных клеток щитовидной железы и паратгормон (паратиреоидный гормон, паратирин) околощитовидных желез. Человек имеет 2 пары околощитовидных желез, расположенных на задней поверхности или погруженных внутрь щитовидной железы. Главные, или оксифильные, клетки этих желез вырабатывают паратгормон, Кроме того, в регуляции концентрации кальция и, главное, в его депонировании в кости принимает участие еще один гуморальный фактор - активная форма витамина Д3. Кальцитонин и паратгормон регулируют концентрацию кальция в крови в зависимости от его концентрации – по принципу отклонения. КАЛЬЦИТОНИН - пептидный гормон парафолликулярных клеток щитовидной железы, кроме этого он образуется в тимусе и легких. Стимулом для секреции является значительное повышение концентрации кальция в крови (выше 4,5 мМоль/л) гормоны желудочно-кишечного тракта, особенно гастрин. Этот гормон вместе с паратирином и кальцитриолом регулирует уровень кальция в крови, так же, как и два другие гормона основные эффекты оказывает на кости, кишечник и почки. В костях облегчает минерализацию и подавляет резорбцию костной ткани. Это происходит в результате действия гормона на костную ткань, где он активирует функцию остеобластов и усиливает процессы минерализации. Функция остеокластов, разрушающих костную ткань, напротив, угнетается. В почках - снижает реабсорбцию кальция и усиливает обратное всасывание фосфатов. В кишечнике эффекты в норме выражены очень слабо и заключаются в снижении всасывания кальция. ПАРАТИРИН - гормон околощитовидных желез. Стимулом для выделения служит снижение концентрации кальция в крови ниже 2 мМоль/л. Инактивация гормона тоже происходит под влиянием концентрации кальция - при повышении концентрации иона в плазме просто происходит разрушение гормона. По физиологическим эффектам - антагонист кальцитонина, вместе с которым регулирует уровень кальция в крови. Рецепторы ПТГ — трансмембранные гликопротеины, связанные с G белком — в значительном количестве содержатся в костной ткани (остеобласты) и корковой части почек (эпителий извитых канальцев нефрона). Основной эффект паратирина - повышение концентрации кальция в крови (рисунок 20).  Рисунок 21. Эффекты паратиреоидного гормона, увеличивающие концентрацию ионов кальция в крови В костях этот гормон повышает резорбцию костной ткани несколькими путями: 1) стимулирует активность остеокластов и увеличивает их количество, 2) прерывает цикл Кребса на стадии образования лимонной кислоты, в результате местного ацидоза снижается активность щелочной фосфатазы и скорости минерализации, 3) избыток кислот «вымывает» кальций из костной ткани в кровь в виде растворимых солей. В почках снижает реабсорбцию кальция в проксимальных канальцах, но усиливает в дистальных, что препятствует потере кальция с мочой и увеличивает его концентрацию в крови. Влияя на обмен кальция, паратгормон одновременно воздействует и на обмен фосфора в организме: он угнетает обратное всасывание фосфатов и усиливает их выведение с мочой (фосфатурия). В кишечнике стимулирует всасывание кальция, этот эффект осуществляется преимущественно через стимуляцию образования в почках кальцитриола. Паратирин вызывает в почках диурез и натриурез. Таблица 10 Сравнение эффектов паратирина и кальцитонина
Гиперфункция паращитовидных желез (гиперпаратиреоз) может быть вызвана развитием в них опухоли. Гиперпаратиреоз характеризуется гиперкальциемией, гипофосфатемией, деминерализацией костей, гиперкальциурией и образованием в почках камней, содержащих кальций. КАЛЬЦИТРИОЛ - активный метаболит витамина Д3, который образуется в организме из провитамина в коже под влиянием солнечных лучей. Под влиянием паратгормона происходит его активация в печени и почках. В почках под влиянием 1-гидроксилазы осуществляется гидроксилирование биологически менее активной формы 25(ОН) витамина D в активную форму-1, 25(ОН)2 витамина D. Основной эффект: активация всасывания кальция в кишечнике. Под влиянием кальцитриола стимулируются все этапы всасывания: захват ворсинчатой поверхностью клетки, внутриклеточный транспорт, выброс кальция через базолатеральную мембрану в кровь. Механизм действия состоит в стимулировании синтеза энтероцитами специальных кальций-связывающих белков - кальбайндинов. Под влиянием кальцитриола происходит и увеличение всасывания и фосфатов. В почках стимулируется реабсорбция кальция и фосфатов. В костях кальцитриол стимулирует функцию остеобластов. На фоне увеличения концентрации кальция в крови происходит включение его в костную ткань. Вопросы и задания
“ Гормоны, регулирующие концентрацию кальция в крови”.
Приложение 1 Эффекты гормонов, не представленных в тексте АДРЕНОМЕДУЛЛИН - недавно выделенный гормон, который освобождается мозговым веществом надпочечника, эндотелиальными и гладкомышечными клетками сосудов. Было обнаружено, пока только в экспериментальных работах, что адреномедуллин увеличивает выделение натрия и воды почками, снижает артериальное давление, уменьшает прием жидкости, снижает секрецию АКТГ и альдостерона. Рецепторы, специфичные к этому веществу, были обнаружены в эндотелиальных и гладкомышечных клетках сосудов. Часть вазодилататорного эффекта адреномедуллина обусловлена его способностью стимулировать выделение сосудистой стенкой оксида азота. АНГИОГЕНИНЫ – факторы роста сосудов, которые секретируются эндотелием сосудистой стенки. Выделены: васкулотропин, монобутирин, тромбоспондин. Эти факторы участвуют в пролиферации эндотелия, образовании трубки сосуда, синтезе коллагена. Под действием ангиогенинов происходит образование базальной мембраны и адгезия (прилипание) к ней эндотелия. БРАДИКИНИН - биологически активное вещество семейства кининов. Образуется в плазме крови из неактивных предшественников - кининогенов под влиянием протеолитических ферментов - кининаз. Обладает выраженным вазодилататорным эффектом, стимулирует синтез простагландинов. Брадикинин осуществляет первичный, срочных запуск защитных реакций в месте повреждения: гиперемию, хемотаксис и миграцию в поврежденный участок иммунокомпетентных клеток и фагоцитов. Брадикини усиливает свертываемость крови, стимулирует выделение гистамина тучными клетками кожи, легких, базофилов. В ЦНС – стимулирует запуск механизма сократительного термогенеза. В почках увеличивает фильтрацию, благодаря вазодилатации приносящих артериол клубочков, усиливает диурез и натриурез. ГАСТРИН - секретируется G клетками пилорической части желудка, двенадцатиперстной кишки, и панкреатических островков. В ЦНС в структурах обонятельного мозга, латеральном гипоталамусе, комплексе ядер блуждающего нерва. Связывание гормона с рецептором приводит к активации Gq - белка и фосфолипазы С с последующим увеличение внутриклеточного содержания Ca++. Это и определяет эффекты гастрина - в гладкомышечных клетках - сокращение, в секреторных - Ca++ зависимый экзоцитоз. В слизистой кишечника и экзокринной части поджелудочной железы гастрин стимулирует секрецию ферментов гидролиза белков. В желудке активирует секрецию гистамина (следовательно и гистаминзависимого образования HCl) и пепсиногена. Гастрин стимулирует перистальтику, особенно переход пищи из желудка в тонкий кишечник. Сокращение гладких мышц стимулируется двумя путями: прямая стимуляция сокращения путем увеличения концентрации кальция в клетках и стимуляция выделения ацетилхолина нейронами метасимпатической системы желудочно-кишечного тракта, поэтому гастрин может стать причиной голодной перистальтики. В ЦНС вызывает пищевое поведение, повышает аппетит. Основные эффекты гастрина
ГИСТАМИН - (-имидозалин-4-5)-этиламин) - биогенный, физиологически активный гетероциклический амин. В организм человека и животных гистамин в незначительных количествах (менее 5 %) поступает с пищей (например: молоко содержит его 0,5 мкг/ мл, мясо - 0,5 мкг/г, хлеб - 0,1 мкг/г). Часть гистамина образуется в кишечнике из гистидина под влиянием бактериальной гистидин декарбоксилазы. Большая часть гистамина образуется в клетках организма путем декарбоксилирования гистидина тканевой гистидиндекарбоксилазой. Гистамин, образованный в клетках, называют эндогенным гистамином. Почти все органы человека и животных содержат гистамин. Количество его сильно варьирует в разных тканях и у разных видов животных: в легких обезьяны до 100 мкг/г, в коже человека около 30 мкг/г. В мозге больше всего гистамина обнаружено в гипоталамусе и гипофизе. Мало его в таламусе, в продолговатом и спинном мозге. Основная масса гистамина в тканях находится в неактивном состоянии в виде лабильных комплексов с белками, гепарином, сернокислыми полисахаридами, нуклеиновыми кислотами, фосфатидами. Различают две формы депонированного связанного гистамина. Первая - депонирование в тучных клетках соединительной ткани, где связь гистамина с белковогепариновым комплексом относительно устойчива и освобождение его происходит под влиянием определенных веществ, так называемых либераторов. Вторая форма - депониронирование в тканях, бедных тучными клетками, в клетках самого органа, например, в легких, слюнных железах, слизистой оболочке желудка. Эти органы обычно имеют высокую гистаминообразующую способность и гистамин освобождается из клеток под влиянием физиологических стимулов, например под влиянием раздражения холинергических нервных волокон. В крови гистамин преимущественно связан с гранулами базофилов и эозинофилов, часть гистамина может образовывать комплекс с гаммоглобулинами. Небольшие количества гистамина постоянно находятся в крови и других биологических жидкостях в свободном состоянии. Содержание свободного гистамина в цельной крови здоровых людей колеблется от 20 до 100 нг/мл, в плазме от 0 до 5 нг/мл. Физиологическая роль гистамина не совсем ясна и продолжает изучаться. Действие гистамина проявляется в месте его образования и освобождения. Физиологической активностью в наибольшей степени обладает эндогенный гистамин, образующийся вне тучных клеток. Известны два типа рецепторов гистамина Н1 и Н2. Гистамин в желудке через активацию Н2 рецепторов стимулирует синтез и секрецию соляной кислоты. Гладкие мышцы сосудов содержат оба типа рецепторов, их активация приводит к расширению сосудов. В важном эффекте гистамина - повышении проницаемости сосудистой стенки - основная роль принадлежит Н1 рецепторам. Велика роль гистамина в регуляции проходимости бронхов и их секреторной деятельности. Под влиянием гистамина усиливается секреторная деятельность слизистой оболочки бронхов, увеличивается выделение слизи и скорость ее передвижения (Н2 - эффект), гистамин вызывает сужение бронхов (Н1 - эффект). Есть сведения об участии гистамина в регуляции процессов роста ( эмбрионального роста, регенерации тканей). МЕЛАНОЦИТСТИМУЛИРУЮЩИЙ ГОРМОН (МСГ) В 1916 году Смит и Аллен впервые отметили обесцвечивание кожи головастиков после гипофизэктомии, спустя три года Атвелл, помещая головастиков в раствор неочищенного экстракта гипофиза, обнаружил потемнение их кожи. Было установлено, что потемнение кожи амфибий вызывают экстракты промежуточной доли гипофиза, действующее начало экстракта было названо меланоцитстимулирующим гормоном (МСГ). У некоторых млекопитающих (крыса, кролик, овца) промежуточная зона хорошо развита, однако у человека и других млекопитающих она практически отсутствует. Лишь в переднем сегменте задней доли удается обнаружить небольшое число клеток, продуцирующих МСГ, общее содержание гормона в крови незначительно. МЕЛАТОНИН - синтезируется в эпифизе. Стимулом для секреции является снижение освещенности, избыток света тормозит выделение гормона. Мелатонин у земноводных, амфибий и рыб вызывает посветление кожи, чешуи. У человека на пигментацию не влияет. Основной физиологический эффект мелатонина заключается в подавлении секреции гонадотропинов. В меньшей степени снижает секрецию других тропных гормонов гипофиза. Основные эффекты мелатонина
ОКСИД АЗОТА (NO). Установлено, что в регуляции тонуса кровеносных сосудов важную роль играют физиологически активные вещества, образуемые эндотелием сосудов. Эндотелий продуцирует и выделяет целый ряд веществ, оказывающих как сосудорасширяющее, так и сосудосуживающее действие. Одним из таких веществ является оксид азота – NO – один из самых мощных на сегодняшний день вазодилататоров. Источником образования NO в организме служит L-аргинин. Образуясь в эндотелии под действием фермента NO - синтазы, NO диффундирует в гладкие мышцы сосудов и приводит к их релаксации. Это соединение вызывает активацию фермента гуанилатциклазы и стимулирует образование циклического гуанозин-3',5'-моно-фосфата (цГМФ), являющегося медиатором вазодилатации. Затем следует влияние на фосфориллирование белка и на обмен ионов Са2+, а также на другие процессы, завершающиеся релаксацией сосудистой стенки. Кроме того, NO ингибирует агрегацию тромбоцитов, а также вызывает дезагрегацию агрегированных тромбоцитов, что связано с активацией образования цГМФ. Стимулом для выделения NO может быть очень широкий круг влияний, например: физическая работа, активация системы свертывания крови, повышение АД, увеличение линейной скорости кровотока, воспаление, влияние ацетилхолина, гистамина, норадреналина, серотонина и других веществ. Большинство исследователей считает, что основной стимул для выделения NO – это увеличение линейной скорости кровотока, или напряжения сдвига. Основные эффекты NO
ОКСИТОЦИН - гормон нейрогипофиза, основным стимулом для выделения является акт сосания и растяжение матки в начале родовой деятельности и во время родов. Основные эффекты окситоцина
Перед родами стимулирует активность иммунокомпетентных клеток. ПРОСТАГЛАНДИНЫ - короткоживущие гистогормоны, которые у позвоночных образуются во всех типах клеток. Все эти соединения - окисленные производные полиненасыщенных жирных кислот С20, содержащие циклопентановое кольцо (классифицируются по структуре этого кольца - А, В, С, и т.д.). ПГ обладают высокой и разнообразной биологической активностью: стимулируют сокращение матки, бронхов и миокарда, тормозят желудочную секрецию и агрегацию тромбоцитов, вызывают вазодилатацию, а некоторые вазоконстрикцию, обладают провоспалительным действием, стимулируют лизис желтого тела, включаются в эффекты многих гормонов и БАВ. ПГ нашли применение в медицине: для вызывания абортов, стимуляции родов, торможения гемостаза, лечения язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Ингибиторы синтеза ПГ широко используются в качестве противовоспалительных и анальгезирующих средств. РЕТИНОЕВАЯ КИСЛОТА - гормональное производное витамина А (ретинола). Ретинол поступает в организм с животной пищей или образуется из растительных каротиноидов, в печени окисляется сначала в ретиналь, а затем в карбоксилированную форму витамина А, которая и является ретиноевой кислотой. Эта кислота и ее производные (продукты гидроксилирования - гормональные производные - обладают еще более выраженными эффектами) оказывает важнейшие системные эффекты на рост костей и мягких тканей, синтез хондроитин-сульфата, дифференцировку слизистой кишечника, влагалища, почечных канальцев, желез, кожи. Производное витамина А - ретиналь - входит в состав родопсина сетчатки. СЕРОТОНИН. У млекопитающих и человека 90 % серотонина содержится в энтерохромаффинных клетках кишечника, много серотонина в тромбоцитах, тучных клетках кожи, тканях легких, селезенки, почек, печени. В ЦНС в наибольших количествах содержится в области гипоталамуса и среднего мозга, в эпифизе. Клетки, способные синтезировать и накапливать серотонин относятся к APUD-системе, серотонин в них синтезируется из триптофана. Согласно экспериментальным данным влияние серотонина на сердечно-сосудистую систему характеризуется главным образом изменениями сердечного ритма и АД. Действуя на рефлексогенные зоны сердца и легких, серотонин вызывает брадикардию и гипотензию, а его прямое воздействие на гладкую мускулатуру приводит к спазму сосудов и повышению АД. Влияние серотонина ан желудочно-кишечный тракт проявляется в основном повышением секреции пепсина и муцина слизистой оболочкой желудка и усилением перистальтики кишечника. Серотонин имеет важное значение в механизмах гемостаза, так как высвобождение депонированного в тромбоцитах серотонина сопровождается их агрегацией и спазмом поврежденного сосуда. Кроме того, серотонин повышает тромбопластическую активность, а также активность II, V и VI факторов свертывания крови. В связи с этим серотонин используют в клинической практике в качестве гемостатического средства. ТРОМБОКСАНЫ - короткоживущие гистогормоны, эти соединения - окисленные производные полиненасыщенных жирных кислот С20, содержат в своем составе 6-членный гетероцикл, по структуре гетероцикла выделяют А и В тромбоксаны. Тромбоксан А2 усиливает тромбообразование, агрегацию тромбоцитов, вызывает местную вазоконстрикцию. ХОЛЕЦИСТОКИНИН-ПАНКРЕОЗИМИН (хцк-пз) - секретируется в L клетках эпителия тонкого кишечника, белой пульпе селезенки. Широко распространен в ЦНС и метасимпатической системе кишечника. В структурах головного мозга в качестве нейромедиатора чаще встречается фрагмент холецистокинина из 8 и 4 аминокислот. Стимулом для секреции ХК в тонком кишечнике являются жиры и продукты их гидролиза и аминокислоты. Гормон стимулирует секрецию ферментов поджелудочной железой, особенно липаз и пептидаз, тормозит секрецию соляной кислоты в желудке, усиливает сокращение желчного пузыря и желчевыделение, усиливает моторику тонкого кишечника. В ЦНС формирует чувство насыщения, снижает возбудимость структур ЦНС, вызывает сон. В лимфоидных органах пищеварительного тракта стимулирует синтез иммуноглобулинов. ЭНДОТЕЛИНЫ – пептидные гормоны (22аминокислоты, с постоянным С-концевым участком) выделены из эндотелия сосудов, однако это не единственный источник: много эндотелинов в легких и гипофизе. Стимулируют выделение эндотелинов вазопрессин и тромбин. Основные эффекты – местные, вазомоторные. Рецепторы локализованы и в клетках эндотелия и в гладкомышечных клетках. Прямое действие на гладкомышечные клетки вызывает вазоконстрикцию, обусловленную поступлением в клетку кальция. Опосредованный эффект реализуется через рецепторы, локализованные в эндотелии – гормоны вызывают увеличение синтеза оксида азота (NO) и простагландинов, которые вызывают вазодилатацию. Эндотелины стимулируют пролиферацию эндотелия и фибробластов, снижают агрегацию тромбоцитов. В сердце увеличивают секрецию предсердного натриуретического фактора, в почках усиливают диурез и натриурез, снижают секрецию ренина, подавляют реабсорбцию воды, вызванную вазопрессином. ЭРИТРОПОЭТИН – гликопротеидный гормон, который образуется преимущественно в почках, меньше в печени и слюнных железах. Основным стимулом секреции является гипоксия. Главной клеткой мишенью для эритропоэтина является ядерный эритроидный предшественник костного мозга. Эритропоэтин увеличивает синтез гемоглобина, образование и выход эритроцитов, вызывает гиперплазию костного мозга. Основные эффекты эритропоэтина
Приложение 2 Гормоны, регулирующие энергетический обмен
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||