Гормональная регуляция физиологических функций. 09-Гормональная регуляция физиологических функций. Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра нормальной физиологии Гормональная регуляция физиологических функций План
 Скачать 5.19 Mb.
|
|
Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра нормальной физиологии Гормональная регуляция физиологических функций План 1. Типы гуморальных влияний. 2. Функции гормонов. 3. Химическая природа гормонов. 4. Рецепторы и механизм действия гормонов. 5. Гормоны гипофиза, поджелудочной железы, щитовидной железы. 6. Гормоны надпочечников. 7. Стресс или общий адаптационный синдром. 8. Половые железы. Мужские и женские половые гормоны. 9. Физиология репродуктивной системы человека. 1. Типы гуморальных влияний Исторический экскурс в эндокринологию Понятие о железах внутренней секреции сформулировано Иоганнесом Мюллером (1830). Немецкий физиолог Адольф Бертольд (1849) установил, что пересадка кастрированному петуху в брюшную полость семенников другого петуха приводит к восстановлению исходных свойств у кастрата. Исторический экскурс в эндокринологию В 1889 году Броун-Секар сообщил об опытах, провёденных на самом себе. Вытяжки из семенников животных оказали на старческий организм (учёному было 72 года) «омолаживающее действие», но эффект омоложения длился недолго – через 2-3 месяца он пропадал. В 1901 году Леонид Васильевич Соболев доказал секрецию панкреатической железой инсулина (Бантинг, Ч. Бест, 1921). Определение эндокринологии Эндокринология – наука, изучающая развитие, строение, функции желез внутренней секреции и клеток-продуцентов гормонов, биосинтез, механизм действия и особенности гормонов, их секрецию в норме и при патологии, а также болезни, возникшие в результате нарушения продукции гормонов. Классификация механизмов действия гормонов (Балаболкин М.М., 1989) Гормональное (собственно эндокринное) — гормон выделяется из клетки-продуцента, попадает в кровь и с током крови подходит к органу-мишени, действуя на расстоянии от места продукции гормона. Паракринное – из места синтеза гормон попадает во внеклеточное пространство, из него – воздействует на окружающие клетки- мишени. Аутокринное – клетки продуцируют гормон, который сам и воз- действует на эту же клетку-продуцент, то есть клетка-мишень = клетка-продуцент. Классификация механизмов действия гормонов (Балаболкин М.М., 1989) Изокринное – аналогично паракринному, но в данном случае контакт клетки-продуцента гормона и клетки-мишени очень тесный. Нейрокринное – действие гормона, подобное действию медиатора. 2. Функции гормонов Функции гормонов • Обеспечение роста, физического, полового и интеллектуального развития. • Обеспечение адаптации организма в различных условиях. • Поддержание гомеостаза. 3. Химическая природа гормонов Классификация гормонов по химической структуре • Белковые (гормоны-протеиды): гликопротеиды (ТТГ – тиреотропный; ФСГ – фолликулостимулирующий гормон, ЛГ – лютеинизирующий гормон); пептидные гормоны (АКТГ – адренокортикотропный гормон, СТГ соматотропный гормон, МСГ – меланоцитстимулирующий гормон, пролактин, паратгормон, инсулин, глюкагон); олигопептиды – гормоны ЖКТ, либерины, статины, окситоцин. Классификация гормонов по химической структуре Особенности белковых гормонов • Являются гидрофильными – не способны проходить пассивно через фосфолипидные барьеры (плазматическую мембрану). • Транспортируются кровью самостоятельно, так как растворимы в крови. Классификация гормонов по химической структуре • Стероидные (липидные) – производные холестерина – кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестины, эстрадиол, эстриол, эстрон, тестостерон, стеролы, витамин Д). Арахидоновая кислота и её производные – простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Классификация гормонов по химической структуре Особенности стероидных гормонов Гидрофобны, хорошо проходят из мест своего синтеза через клеточную мембрану. В крови требуют специальных носителей, так как гидрофобны. Классификация гормонов по химической структуре • Производные аминокислот: адреналин, норадреналин, дофамин, тиреоидные гормоны – производные тирозина (способны проходить через клеточный барьер, остальные не могут проходить); серотонин – производные триптофана; гистамин – производные гистидина. 4. Рецепторы и механизм действия гормонов Рецепторы к гормонам В 50 % случаев локализуются на мембранах клетки-мишени, в остальных – внутри клетки. Гормоны, не способные проникать через плазматическую мембрану, должны иметь рецепторы на поверхности клетки. Рецепторы к гормонам Плазматические рецепторы имеют белковые гормоны – ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический соматотропин (плацентарный лактоген), инсулин, соматомедин, релаксин, гастрин, холецистокинин, глюкагон, ВИП, АКТГ, энкефалины, эндорфины, бета- липотропин, окситоцин, вазопрессин, паратгормон, кальцитонин, тиреолиберин, гонадолиберин, соматостатин, соматолиберин. На поверхности клетки имеются рецепторы для восприятия катехоламинов (альфа- и бета-адренорецепторы), простагландинов (6 видов рецепторов) серотонина, нейротензина, гистамина, витамина Р. Рецепторы гормонов • Внутриклеточ- ные рецепторы служат для восприятия стероидных гормонов – глюкокортикоидов, минералокортикоидов, эстрогенов, андрогенов, прогестинов, тироксина и трийодтиронина. • Гормональные рецепторы – специфические структуры, связывание с которыми – обязательное условие проявления эффектов гормонов. На одной и той же мембране могут располагаться десятки разных типов рецепторов. Количество рецепторов одного и того же типа на поверхности клетки варьирует. Регуляция концентрации рецепторов • Регуляция за счёт изменения синтеза рецепторов: при беременности у женщин в миометрии повышается концентрация окситоциновых, серотониновых, холино- и адренорецепторов, гистаминовых, -адренорецепторов; миометрий лишается М-холинорецепторов; понижается концентрация -адренорецепторов. Эти изменения происходят под влиянием эстрогенов и прогестерона. Регуляция концентрации рецепторов • Концентрация рецепторов зависит от уровня гормонов: при повышении содержания в крови гормона число рецепторов снижается для этого гормона, то есть происходит как бы снижение чувствительности клетки к гормону, находящемуся в избытке; при снижении уровня гормона → концентрация рецепторов повышается → повышается чувствительность. Этот принцип регуляции получил название «даун-регуляции». Регуляция концентрации рецепторов • В условиях патологии количество функционально активных рецепторов может регулироваться за счёт появления аутоантител к специфическим рецепторам (при некоторых формах сахарного диабета несмотря на высокий уровень инсулина в крови имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата – часть инсулинового рецептора окружённого антителами). Механизм действия гормонов Механизм действия стероидных гормонов – гормон легко проникает внутрь клетки через плазматическую мембрану в силу своей липофильности и взаимодействует в цитизоле со специфическими рецепторами → комплекс «гормон- рецептор» движется в ядро → распадается → гормон взаимодействует с ядерным хроматином → взаимодействует с ДНК → индуцирует синтез матричной РНК. Итак, 1-й этап действия стероидных гормонов – активация процесса транскрипции. Одновременно активируется РНК-полимераза, осуществляющая синтез рибосомальной РНК → образуется дополнительное количество рибосом, связанных с мембранами эндоплазматического ретикулума – образуются полисомы. Механизм действия гормонов Вследствие транскрипции и трансляции спустя 2-3 часа после воздействия стероида наблюдается усиленный синтез индуцированных белков. В одной клетке стероид влияет на синтез 5-7 белков, а также может вызвать индукцию синтеза одного белка и репрессию синтеза другого. Механизм действия гормонов Механизм действия тиреоидных гормонов. Рецепторы находятся в цитоплазме и ядре. Тиреоидные гормоны связываются с ядерным хроматином и индуцируют синтез 10-12 белков, что приводит к активации механизма трансляции. Тиреоидные гормоны: индуцируют синтез ферментов; участвуют в метаболизме и активируют процессы энергообразования; увеличивают транспорт аминокислот и глюкозы; увеличивают доставку аминокислот в рибосомы для биосинтеза белка. Механизм действия гормонов • Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотонина, гистамина. Гормоны взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клетки. Конечным эффектом могут быть: сокращение, усиление ферментативных процессов (гликогенолиза, повышение синтеза белка, повышение секреции). Механизм действия гормонов Процесс формирования белков-регуляторов осуществляется с участием ферментов – протеинкиназ, которые в клетке находятся в неактивном состоянии. Активация осуществляется за счёт гормонов, которые действуют на поверхностно расположенные рецепторы. При этом сигнал от рецептора (после взаимодействия гормона с рецептором) к протеинкиназе передаётся с участием специфического посредника или вторичного мессенджера. Вторичные мессенджеры Вторичным мессенджером может быть: цАМФ; ионы Са++; диацилглицерин; другие факторы неизвестной природы. Таким образом, протеинкиназы могут быть: цАМФ-зависимые; Са-зависимые; диацилглицеринзависимые. Вторичные мессенджеры В роли вторичного посредника цАМФ выступает при действии АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионического гонадотропина, МСГ, А ДГ, катехоламинов, глюкагона, паратгормона, кальцитонина, секретина, гонадотропина, тиролиберина, метотропина. Вторичные мессенджеры Гормоны, действующие за счёт цАМФ, вызывают изменение активности аденилатциклазы, имеющей регуляторную и каталитическую субъединицы. В конечном итоге это вызывает активацию протеинкинаы (цАМФ-зависимой протеинкиназы), что в дальнейшем вызывает фосфорилирование, приводящее к физиологическому эффекту (например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников продуцируют глюкокортикоиды. Под влиянием адреналина в гладко-мышечных клетках повышается содержание бета-адренорецепторов происходит активация Са-насоса и расслабление ГМК. Вторичные мессенджеры Итак, гормон + рецептор → активация аденилатциклазы → активация протеинкиназы → фосфорилирование белка (например АТФ-азы). Вторичные мессенджеры Вторичный мессенджер – ионы Са++. Группа гормонов, для которых мессенджером является Са++: окситоцин, вазопрессин, гастрин, холецистокинин, ангиотензин, катехоламины. Вторичные мессенджеры Под влиянием гормонов происходит изменение содержания в клетке Са++ (это может происходить за счёт повышения проницаемости мембраны клетки для Са++ или за счёт освобождения Са++ из внутренних депо). Са++ может вызывать ряд процессов, например, повышение проницаемости мембраны для Са++, Nа+, может вызвать активацию протеинкиназ, зависимых от ионов Са++. Процесс активации протеинкиназ связан со взаимодействием Са++ с регуляторным белком клетки – кальмодулином. Вторичные мессенджеры В условиях «покоя» кальмодулин неактивен и не способен оказывать своё регулирующее воздействие на ферменты, в том числе — протеинкиназы. В присутствии Са кальмодулин активируется → в результате активируются протеинкиназы → фосфорилирование белков. Вторичные мессенджеры Цикл: Адреналин + бета-адренорецепторы → ↑ внутриклеточный кальций → повышает активность кальмодулина → активация киназы фосфорилазы (протеинкиназы) → активация фосфорилазы В → активная форма А → начало гликогенолиза. Или: Гормон + рецептор → повышение уровня Са2+ в клетке → активация кальмодулина → фосфорилирование белка- регулятора → физиологическая активность. Вторичные мессенджеры Мессенджер – диацилглицерин В мембранах клеток имеются фосфолипиды. При взаимодействии гормона с рецептором фосфолипид разрывается на 2 осколка: диацилглицерин и инозитолтрифосфат. Диацилглицерин активирует протеинкиназу → фосфорилирование белков клетки → физиологический эффект. Вторичные мессенджеры Другие мессенджеры В роли мессенджеров могут выступать простагландины и их производные. Каскад реакций: рецептор + гормон → активация фосфолипазы А2→ разрушение фосфолипидов мембраны с образованием арахидоновой кислоты→ образование простагландинов (PG Е, PG F), тромбоксанов, простациклинов, лейкотриенов → физиологический эффект. Вторичные мессенджеры Регуляция секреции гормонов • Гормональная регуляция В гипоталамусе вырабатывается 6 либеринов и 3 статина. Либерины: кортиколиберин; тиреолиберин; гонадолиберин; меланолиберин; пролактолиберин; соматолиберин. Регуляция секреции гормонов Статины: соматостатин, меланостатин, пролактостатин. Через портальную систему гипофиза → в аденогипофиз и/или: усиливают (либерины) тормозят (статины) Регуляция секреции гормонов Гормоны аденогипофиза – АКТГ, ЛГ, СТ Г, ТТГ вызывают изменение продукции гормонов: ТТГ – увеличивает продукцию тиреоидных гормонов в щитовидной железе; мелатонин модулирует функцию надпочечников, щитовидной железы, половых желез. Регуляция секреции гормонов • Регуляция продукции гормона по пр обратной связи. отрицательная обратная связь – продукция тиреоидных гормонов щитовидной железы регулируется тиролиберином гипоталамуса, воздействует на аденогипофиз, продуцирующий ТТГ, увеличивающий продукцию тиреоидных гормонов. Выйдя в кровь Т3 и Т4 воздействуют на гипоталамус и аденогипофиз и тормозят (если уровень тиреоидных гормонов высокий) продукцию тиролиберинов и ТТГ. положительная обратная связь – повышение продукции эстрогенов вызывает рост продукции ЛГ в гипофизе. Принцип обратной связи получил название «плюс-минус- взаимодействие» по М. М. Завадскому. |