Физиологическая роль тиреоидных гормонов и их регуляция
Щитовидная железа секретирует два тироидных гормона – тироксин (Т4) и трийодитиронин (Т3), а также гормон кальцитонин, который участвует в метаболизме Са2+.
На Т4 приходится 90% секретируемого гормона, а на Т3 – 10%. Далее Т4 в тканях превращается в Т3, поэтому оба гормона являются функционально важными. Функции этих гормонов являются качественно сходными, но отличаются по быстроте и интенсивности действия. Т3 обладает в 4 раза более сильным действием, чем Т4, но присутствует в крови в значительно меньших количествах.
Синтез и секреция тиреоидных гормонов.
Первым этапом синтеза тиреоидных гормонов является транспорт йода из экстраклеточной жидкости в эпителиоидные клетки щитовидной железы и фолликулы.
Базальные мембраны эпителиоидных клеток обладают способностью захватывать йод и транспортировать его внутрь клетки.
Тиреоидные клетки синтезируют и секретируют в фолликулы большой гликопротеин, называемый тироглобулином. Каждая молекула тироглобулина содержит 140 аминокислотных остатков тирозина, которые после их йодирования и образуют тироидные гормоны. То есть тиреогормоны образуются и хранятся в молекулах тироглобулина. Йод, используемый для йодирования тирозиновых остатков тироглобулина, предварительно подвергается окислению. Это обеспечивается действием фермента пероксидазы. Затем окисленный йод под действием фермента йодиназы связывается с остатками тирозина, образуя моно- и дийодтирозин. Связывание монойодтирозина в молекуле тироглобулина приводит к образованию Т3, а связывание дийод и дийодтирозина вызывает образование Т4. В таком виде молекула тироглобулина хранится в каллоиде фолликула.
Процесс секреции тироидных гормонов осуществляется следующим образом. Микроворсинки апикальной поверхности эпителиоидных клеток (обращенной к коллоиду) «отрывают» мелкие кусочки каллоида от основного запаса. Они подвергаются эндоцитозу. В цитоплазме происходит слияние капель, содержащих коллоид, с лизосомами и образуются фаголизосомы.
Внутри фаголизосом происходит гидролиз тироглобулина и продукты гидролиза, в том числе Т4 и Т3, диффундируют в водную среду клетки. Затем Т4 и Т3 поступают из клетки в кровь. Монойодтирозин и дийодтирозин, которые тоже являются продуктами гидролиза тироглобулина, дейодируются под действием дегалогеназы. Йод и тирозин вновь используются клеткой.
Транспорт Т4 и Т3 к тканям.
Поступившие в кровь тироидные гормоны немедленно связываются с одним из нескольких транспортных белков. 80% из них связывается тироксин-связывающим глобулином, 10-15% – с тироксин-связывающим преальбумином, а оставшееся количество – с альбумином.
Физиологические действия тиреоидных гормонов.
Периферические ткани, в частности, гипофиз, печень и почки содержат дейодиназный ферментный комплекс, превращающий Т4 в Т3. Поэтому большая часть содержащегося в крови Т3 образуется из Т4 в перефирических тканях. При этом в тканях, чувствительных к Т4, присутствуют 2 различных дейодирующих фермента: дейодиназа наружного кольца, которая катализирует образование Т3, и дейодиназаы внутреннего кольца, катализирующая образование реверсивного Т3 (р-Т3). Реверсивный Т3 может противодействовать влиянию Т3 и уменьшать переферические эффекты тироидных гормонов.
Общий эффект тироидных гормонов практически на все клетки организма человека заключается в том, что они после проникновения в клетку и ядро вызывают транскрипцию большого числа генов. В ядрах чувствительных к тиреогормонам клеток обнаружены рецепторы с высоким сродством к Т3. Сродство этих рецепторов к Т4 меньше.
Влияние на скорость метаболизма. Тиреогормоны увеличивают метаболическую активность всех или почти всех тканей тела. Базальная скорость метаболизма может увеличиваться на 60-100% выше нормального.
Т4 и Т3 оказывают выраженное влияние на митохондрии. Они увеличивают число митохондрий и их величину. Общая поверхность мембраны митохондрий увеличивается пропорционально повышению скорости метаболизма.
При введении в организм черезвычайно высоких концентраций тироидных гормонов наблюдается разобщение окисления и фосфорилирования с образованием большого количества тепла.
Тироидные гормоны увеличивают активность Na+-К+ АТФазы клетки. Это, в свою очередь, увеличивает скорость транспорта Nа+ и К+ через мембрану, что требует АТФ и может быть важным в увеличении скорости метаболизма при действии тирогормонов.
Влияние на рост. При уменьшении секреции тироидных гормонов скорость роста снижается. При повышении секреции тироидных гормонов отмечается быстрый рост детей, но т.к. в этом случае наблюдается раннее окостенение эпифизарных хрящей, то в конечном итоге рост может оказаться меньше обычного. Тироидные гормоны имеют важное значение в процессах роста и развития мозга у плода и в первые несколько лет после рождения.
Влияние на метаболизм:
1) тироидные гормоны стимулируют все виды углеводного метаболизма (увеличивают поступление глюкозы в клетку, активируют гликолиз, глюконеогенез, всасывание глюкозы в кишечнике, стимулируют секрецию инсулина);
2) тироидные гормоны увеличивают все виды метаболизма липидов. Повышение содержания тироидных гормонов приводит к снижению холестерина и фосфолипидов в плазме крови. Это происходит из-за того, что усиливается секреция холестерина с желчью в кишечнике. При снижении секреции тироидных гормонов увеличивается концентрация холестерина, фосфолипидов и триглицеридов в крови, что способствует развитию атеросклероза;
3) так как тироидные гормоны увеличивают количество многих ферментов, а витамины являются либо составной частью ферментов, либо коэнзимами, то эти гормоны увеличивают потребность в витаминах;
4) тироидные гормоны оказывают выраженное влияние на сердечно-сосудистую систему. Они увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, что является результатом повышения числа b-адренорецепторов в миокарде;
5) изменение дыхания под влиянием тирогормонов связано с повышением утилизации О2 и увеличением образования СО2. В результате этого увеличивается частота и глубина дыхания.
Нарушение функции щитовидной железы.
Гипотиреоз. Возникает у взрослых в результате многочисленных заболеваний щитовидной железы или может быть вторичным в связи с недостаточностью гипофизарной функции. При этом уменьшается температура тела, выпадают волосы, кожа желтеет, голос изменяется.
Если гипотериоз развивается у детей с момента рождения, то возникает кретинизм. Эти дети маленького роста, психически отсталые.
Гипертиреоз. Характеризуется появлением нервозности, потери веса, гиперфагии, увеличивается частота сердечных сокращений, повышается основной обмен. Очень часто у людей появляется экзофтальм и увеличение щитовидной железы.
Эндемический зоб. Когда содержание йода в пище и воде падает ниже, чем 10 мкг/100 мл, уменьшается синтез и секреция гормонов щитовидной железы. В результате увеличивается секреция тиротропина и развивается гипертрофия железы, что компенсирует недостаток секреции тирогормонов. С целью профилактики эндемического зоба в соль добавляют йод.
99% кальция, содержащегося в организме, находится в костной ткани, а 1% содержится в жидкостях организма. Общая концентрация Са2+ в сыворотке крови в норме составляет 2,3 - 2,7 мМ/л. 60% сывороточного кальция способно легко фильтроваться (т.е. проходить через стенку капилляров). Около 4/5 этой части сывороточного кальция представляет собой ионизированный Са2+, а 1/5 часть представляет собой комплексы (фосфат Са2+, цитрат Са2+ и др.). Оставшиеся 40% сывороточного кальция связаны с протеинами и не могут легко фильтроваться. Степень связывания кальция с белками зависит от уровня рН в крови. Она увеличивается при алкалозе и уменьшается при ацидозе. По этой причине алкалоз (например, при гипервентиляции) может приводить к тетании.
С балансом Са2+ тесно связан баланс фосфатов. Концентрация фосфата в сыворотке крови в норме равна 0,8 - 1,4 мМ/л. Увеличение концентрации фосфата в сыворотке крови приводит к уменьшению концентрации Са2+ из-за отложения фосфата кальция в кости (или в других органах). С другой стороны, уменьшение концентрации фосфата в сыворотке крови вызывает гиперкальциемию вследствие освобождения Са2+ из кости.
Для поддержания баланса Са2+ необходимо, чтобы потеря и поступление Са2+ должны быть равны. Дневное поступление Са2+ составляет 12-35 мМ. Молоко, сыр, яйца и жёсткая вода особенно богаты кальцием. В нормальных условиях 9/10 от поступающего в организм Са2+ выделяется с калом и мочой. Потребность в Са2+ возрастает при беременности и лактации. Баланс кальция регулируется посредством трёх гормонов: паратирина, кальцитонина и Д-гормона (кальцийтриола). Они действуют на три органа: кишечник, почки и кости.
Паратин (паратироидный гормон).
Является пептидным гормоном, образуемым паращитовидной железой. Синтез и секреция гормона регулируется концентрацией Са2+ в плазме крови. Если концентрация Са2+ в плазме падает ниже нормальной, то больше паратирина выделяется в кровь, тогда как увеличение концентрации Са2+ имеет обратный эффект.
Все эффекты паратина на кость, кишечник и почки направлены на повышение уровня Са2+:
а) в кости активируются остеокласты, что приводит к рассасыванию костей и освобождению Са2+;
б) в кишечнике увеличивается всасывание Са2+ в результате стимулирующего действия паратина на образование Д-гормона;
в) в почках увеличивается реабсорбция Са2+. Кроме того, паратинин ингибирует реабсорбцию фосфата. Возникающая гипофосфатемия стимулирует освобождение Са2+ из костной ткани и предотвращает отложение фосфата Са2+.
Тирокальцитонин.
Подобно паратирину он тоже является пептидным гормоном. Тирокальцитонин образуется в парафолликулярных, или С-клетках щитовидной железы. При гиперкальциемии концентрация этого гормона в крови увеличивается во много раз выше нормальной, тогда как при концентрации Са2+ ниже 2мМ/л уровень кальцитонина снижается до уровня, который невозможно определить.
Тирокальцитонин понижает содержание Са2+ в крови, главным образом, за счет действия на костную ткань, где он ингибирует активность остеокластов и приводит к увеличению включения Са2+ в костную ткань.
Витамин Д (кальцитриол).
Этот гормон образуется в коже при действии на нее ультрафиолетовых лучей из предшественника (7-дигидрохолестерола), синтезируемого печенью. При отсутствии достаточного ультрафиолетового облучения количество образуемого холикальциферола недостаточно и требуется поступление с пищей (обычно витамина Д2). В печени холикальциферол превращается в 25-гидроксихолекальциферол, из которого в почках при действии фермента 1a-гидроксилазы образуется кальцитриол (1,25-дигидрооксихолекальциферол). Активность 1a-гидроксилазы в почках (т.е. образование кальцитриола) повышается под действием паратирина, гипокальциемии, гипофосфатемии, но активность этого фермента блокируется кальцитриолом.
Кальцитриол, подобно стероидным гормонам, проникает в клетки мишени, связывается с внутриклеточными белковыми рецепторами и далее действует на ядро. Кальцитриол увеличивает всасывание Са2+ в кишечнике. Он вызывает образование в клетках кишечного эпителия кальцийсвязывающих белков, которые и обеспечивают транспорт Са2+ из кишечника в клетки эпителия. В почках кальцитриол, стимулирует реабсорбцию Са2+ и фосфатов.
Это небольшой белок с М.в.=5808, содержащий 2 аминокислотные цепи, соединенные между собой дисульфидными связями. Синтезируется b-клетками островков Лангерганса. Инсулин не имеет в плазме транспортного белка, поэтому время его полужизни менее, чем 3-5 минут.
Для инициации эффектов на клетку-мишень инсулин первоначально связывается и активирует мембранный рецептор. Рецептор представляет белок, содержащий две a-субъединицы, расположенные на внешней стороне мембраны и две b-субъединицы, которые пронизывают мембрану. Инсулин связывается с альфа-субъединицами, что вызывает аутофосфорилирование b-субъединиц и появление у них активности тирозинкиназы, которая фосфорилирует ряд белков цитозоля. Это приводит к следующим эффектам:
1) Через несколько секунд после взаимодействия инсулина с рецепторами мембраны мышечных клеток, жировых клеток и др.клеток становятся прницаемыми для глюкозы. В результате глюкоза поступает в клетку и в ней немедленно фосфорилируется, включаясь в метаболизм углеводов. Полагают, что увеличение проницаемости для глюкозы является результатом открытия каналов для глюкозы.
2) Мембраны становятся проницаемыми также для аминокислот, К+, Мg2+, фосфора.
3) Через 10-15 минут после взаимодействия инсулина с рецептором изменяется активность многих внутриклеточных ферментов в результате их фосфорилирования.
4) Еще более отдаленные эффекты заключается в изменении трансляции и транскрипции.
Влияние инсулина на метаболизм углеводов.
На Т4 приходится 90% секретируемого гормона, а на Т3 – 10%. Далее Т4 в тканях превращается в Т3, поэтому оба гормона являются функционально важными. Функции этих гормонов являются качественно сходными, но отличаются по быстроте и интенсивности действия. Т3 обладает в 4 раза более сильным действием, чем Т4, но присутствует в крови в значительно меньших количествах.
Синтез и секреция тиреоидных гормонов.
Первым этапом синтеза тиреоидных гормонов является транспорт йода из экстраклеточной жидкости в эпителиоидные клетки щитовидной железы и фолликулы.
Базальные мембраны эпителиоидных клеток обладают способностью захватывать йод и транспортировать его внутрь клетки.
Тиреоидные клетки синтезируют и секретируют в фолликулы большой гликопротеин, называемый тироглобулином. Каждая молекула тироглобулина содержит 140 аминокислотных остатков тирозина, которые после их йодирования и образуют тироидные гормоны. То есть тиреогормоны образуются и хранятся в молекулах тироглобулина. Йод, используемый для йодирования тирозиновых остатков тироглобулина, предварительно подвергается окислению. Это обеспечивается действием фермента пероксидазы. Затем окисленный йод под действием фермента йодиназы связывается с остатками тирозина, образуя моно- и дийодтирозин. Связывание монойодтирозина в молекуле тироглобулина приводит к образованию Т3, а связывание дийод и дийодтирозина вызывает образование Т4. В таком виде молекула тироглобулина хранится в каллоиде фолликула.
Процесс секреции тироидных гормонов осуществляется следующим образом. Микроворсинки апикальной поверхности эпителиоидных клеток (обращенной к коллоиду) «отрывают» мелкие кусочки каллоида от основного запаса. Они подвергаются эндоцитозу. В цитоплазме происходит слияние капель, содержащих коллоид, с лизосомами и образуются фаголизосомы.
Внутри фаголизосом происходит гидролиз тироглобулина и продукты гидролиза, в том числе Т4 и Т3, диффундируют в водную среду клетки. Затем Т4 и Т3 поступают из клетки в кровь. Монойодтирозин и дийодтирозин, которые тоже являются продуктами гидролиза тироглобулина, дейодируются под действием дегалогеназы. Йод и тирозин вновь используются клеткой.
Транспорт Т4 и Т3 к тканям.
Поступившие в кровь тироидные гормоны немедленно связываются с одним из нескольких транспортных белков. 80% из них связывается тироксин-связывающим глобулином, 10-15% – с тироксин-связывающим преальбумином, а оставшееся количество – с альбумином.
Физиологические действия тиреоидных гормонов.
Периферические ткани, в частности, гипофиз, печень и почки содержат дейодиназный ферментный комплекс, превращающий Т4 в Т3. Поэтому большая часть содержащегося в крови Т3 образуется из Т4 в перефирических тканях. При этом в тканях, чувствительных к Т4, присутствуют 2 различных дейодирующих фермента: дейодиназа наружного кольца, которая катализирует образование Т3, и дейодиназаы внутреннего кольца, катализирующая образование реверсивного Т3 (р-Т3). Реверсивный Т3 может противодействовать влиянию Т3 и уменьшать переферические эффекты тироидных гормонов.
Общий эффект тироидных гормонов практически на все клетки организма человека заключается в том, что они после проникновения в клетку и ядро вызывают транскрипцию большого числа генов. В ядрах чувствительных к тиреогормонам клеток обнаружены рецепторы с высоким сродством к Т3. Сродство этих рецепторов к Т4 меньше.
Влияние на скорость метаболизма. Тиреогормоны увеличивают метаболическую активность всех или почти всех тканей тела. Базальная скорость метаболизма может увеличиваться на 60-100% выше нормального.
Т4 и Т3 оказывают выраженное влияние на митохондрии. Они увеличивают число митохондрий и их величину. Общая поверхность мембраны митохондрий увеличивается пропорционально повышению скорости метаболизма.
При введении в организм черезвычайно высоких концентраций тироидных гормонов наблюдается разобщение окисления и фосфорилирования с образованием большого количества тепла.
Тироидные гормоны увеличивают активность Na+-К+ АТФазы клетки. Это, в свою очередь, увеличивает скорость транспорта Nа+ и К+ через мембрану, что требует АТФ и может быть важным в увеличении скорости метаболизма при действии тирогормонов.
Влияние на рост. При уменьшении секреции тироидных гормонов скорость роста снижается. При повышении секреции тироидных гормонов отмечается быстрый рост детей, но т.к. в этом случае наблюдается раннее окостенение эпифизарных хрящей, то в конечном итоге рост может оказаться меньше обычного. Тироидные гормоны имеют важное значение в процессах роста и развития мозга у плода и в первые несколько лет после рождения.
Влияние на метаболизм:
1) тироидные гормоны стимулируют все виды углеводного метаболизма (увеличивают поступление глюкозы в клетку, активируют гликолиз, глюконеогенез, всасывание глюкозы в кишечнике, стимулируют секрецию инсулина);
2) тироидные гормоны увеличивают все виды метаболизма липидов. Повышение содержания тироидных гормонов приводит к снижению холестерина и фосфолипидов в плазме крови. Это происходит из-за того, что усиливается секреция холестерина с желчью в кишечнике. При снижении секреции тироидных гормонов увеличивается концентрация холестерина, фосфолипидов и триглицеридов в крови, что способствует развитию атеросклероза;
3) так как тироидные гормоны увеличивают количество многих ферментов, а витамины являются либо составной частью ферментов, либо коэнзимами, то эти гормоны увеличивают потребность в витаминах;
4) тироидные гормоны оказывают выраженное влияние на сердечно-сосудистую систему. Они увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, что является результатом повышения числа b-адренорецепторов в миокарде;
5) изменение дыхания под влиянием тирогормонов связано с повышением утилизации О2 и увеличением образования СО2. В результате этого увеличивается частота и глубина дыхания.
Нарушение функции щитовидной железы.
Гипотиреоз. Возникает у взрослых в результате многочисленных заболеваний щитовидной железы или может быть вторичным в связи с недостаточностью гипофизарной функции. При этом уменьшается температура тела, выпадают волосы, кожа желтеет, голос изменяется.
Если гипотериоз развивается у детей с момента рождения, то возникает кретинизм. Эти дети маленького роста, психически отсталые.
Гипертиреоз. Характеризуется появлением нервозности, потери веса, гиперфагии, увеличивается частота сердечных сокращений, повышается основной обмен. Очень часто у людей появляется экзофтальм и увеличение щитовидной железы.
Эндемический зоб. Когда содержание йода в пище и воде падает ниже, чем 10 мкг/100 мл, уменьшается синтез и секреция гормонов щитовидной железы. В результате увеличивается секреция тиротропина и развивается гипертрофия железы, что компенсирует недостаток секреции тирогормонов. С целью профилактики эндемического зоба в соль добавляют йод.
Роль гормонов околощитовидной и щитовидной желез в регуляции кальциевого обмена
Кальций играет ключевую роль в процессах роста и развития клеток, а также является внутриклеточным посредником действия многих гормонов. Он влияет на проницаемость мембран, процессы свёртывания крови и мышечного сокращения, на протекание ряда ферментных реакций и др. 99% кальция, содержащегося в организме, находится в костной ткани, а 1% содержится в жидкостях организма. Общая концентрация Са2+ в сыворотке крови в норме составляет 2,3 - 2,7 мМ/л. 60% сывороточного кальция способно легко фильтроваться (т.е. проходить через стенку капилляров). Около 4/5 этой части сывороточного кальция представляет собой ионизированный Са2+, а 1/5 часть представляет собой комплексы (фосфат Са2+, цитрат Са2+ и др.). Оставшиеся 40% сывороточного кальция связаны с протеинами и не могут легко фильтроваться. Степень связывания кальция с белками зависит от уровня рН в крови. Она увеличивается при алкалозе и уменьшается при ацидозе. По этой причине алкалоз (например, при гипервентиляции) может приводить к тетании.
С балансом Са2+ тесно связан баланс фосфатов. Концентрация фосфата в сыворотке крови в норме равна 0,8 - 1,4 мМ/л. Увеличение концентрации фосфата в сыворотке крови приводит к уменьшению концентрации Са2+ из-за отложения фосфата кальция в кости (или в других органах). С другой стороны, уменьшение концентрации фосфата в сыворотке крови вызывает гиперкальциемию вследствие освобождения Са2+ из кости.
Для поддержания баланса Са2+ необходимо, чтобы потеря и поступление Са2+ должны быть равны. Дневное поступление Са2+ составляет 12-35 мМ. Молоко, сыр, яйца и жёсткая вода особенно богаты кальцием. В нормальных условиях 9/10 от поступающего в организм Са2+ выделяется с калом и мочой. Потребность в Са2+ возрастает при беременности и лактации. Баланс кальция регулируется посредством трёх гормонов: паратирина, кальцитонина и Д-гормона (кальцийтриола). Они действуют на три органа: кишечник, почки и кости.
Паратин (паратироидный гормон).
Является пептидным гормоном, образуемым паращитовидной железой. Синтез и секреция гормона регулируется концентрацией Са2+ в плазме крови. Если концентрация Са2+ в плазме падает ниже нормальной, то больше паратирина выделяется в кровь, тогда как увеличение концентрации Са2+ имеет обратный эффект.
Все эффекты паратина на кость, кишечник и почки направлены на повышение уровня Са2+:
а) в кости активируются остеокласты, что приводит к рассасыванию костей и освобождению Са2+;
б) в кишечнике увеличивается всасывание Са2+ в результате стимулирующего действия паратина на образование Д-гормона;
в) в почках увеличивается реабсорбция Са2+. Кроме того, паратинин ингибирует реабсорбцию фосфата. Возникающая гипофосфатемия стимулирует освобождение Са2+ из костной ткани и предотвращает отложение фосфата Са2+.
Тирокальцитонин.
Подобно паратирину он тоже является пептидным гормоном. Тирокальцитонин образуется в парафолликулярных, или С-клетках щитовидной железы. При гиперкальциемии концентрация этого гормона в крови увеличивается во много раз выше нормальной, тогда как при концентрации Са2+ ниже 2мМ/л уровень кальцитонина снижается до уровня, который невозможно определить.
Тирокальцитонин понижает содержание Са2+ в крови, главным образом, за счет действия на костную ткань, где он ингибирует активность остеокластов и приводит к увеличению включения Са2+ в костную ткань.
Витамин Д (кальцитриол).
Этот гормон образуется в коже при действии на нее ультрафиолетовых лучей из предшественника (7-дигидрохолестерола), синтезируемого печенью. При отсутствии достаточного ультрафиолетового облучения количество образуемого холикальциферола недостаточно и требуется поступление с пищей (обычно витамина Д2). В печени холикальциферол превращается в 25-гидроксихолекальциферол, из которого в почках при действии фермента 1a-гидроксилазы образуется кальцитриол (1,25-дигидрооксихолекальциферол). Активность 1a-гидроксилазы в почках (т.е. образование кальцитриола) повышается под действием паратирина, гипокальциемии, гипофосфатемии, но активность этого фермента блокируется кальцитриолом.
Кальцитриол, подобно стероидным гормонам, проникает в клетки мишени, связывается с внутриклеточными белковыми рецепторами и далее действует на ядро. Кальцитриол увеличивает всасывание Са2+ в кишечнике. Он вызывает образование в клетках кишечного эпителия кальцийсвязывающих белков, которые и обеспечивают транспорт Са2+ из кишечника в клетки эпителия. В почках кальцитриол, стимулирует реабсорбцию Са2+ и фосфатов.
Эндокринная функция поджелудочной железы
Инсулин. Это небольшой белок с М.в.=5808, содержащий 2 аминокислотные цепи, соединенные между собой дисульфидными связями. Синтезируется b-клетками островков Лангерганса. Инсулин не имеет в плазме транспортного белка, поэтому время его полужизни менее, чем 3-5 минут.
Для инициации эффектов на клетку-мишень инсулин первоначально связывается и активирует мембранный рецептор. Рецептор представляет белок, содержащий две a-субъединицы, расположенные на внешней стороне мембраны и две b-субъединицы, которые пронизывают мембрану. Инсулин связывается с альфа-субъединицами, что вызывает аутофосфорилирование b-субъединиц и появление у них активности тирозинкиназы, которая фосфорилирует ряд белков цитозоля. Это приводит к следующим эффектам:
1) Через несколько секунд после взаимодействия инсулина с рецепторами мембраны мышечных клеток, жировых клеток и др.клеток становятся прницаемыми для глюкозы. В результате глюкоза поступает в клетку и в ней немедленно фосфорилируется, включаясь в метаболизм углеводов. Полагают, что увеличение проницаемости для глюкозы является результатом открытия каналов для глюкозы.
2) Мембраны становятся проницаемыми также для аминокислот, К+, Мg2+, фосфора.
3) Через 10-15 минут после взаимодействия инсулина с рецептором изменяется активность многих внутриклеточных ферментов в результате их фосфорилирования.
4) Еще более отдаленные эффекты заключается в изменении трансляции и транскрипции.
Влияние инсулина на метаболизм углеводов.
- Инсулин увеличивает проницаемость мышечных клеток для глюкозы и увеличивает отложение в них гликогена.
- Он увеличивает захват глюкозы клетками печени и отложение в них гликогена. Это важно, так как между приемами пищи печень может поставлять глюкозу в кровь и поэтому поддерживать концентрацию глюкозы в крови.
- Если количество глюкозы, поступающей в печень, превышает возможность отложить ее в виде гликогена, то инсулин способствует превращению избытка глюкозы в жирные кислоты, которые затем транспортируются липопротеинами очень низкой плотности в жировую ткань и откладывается как жир.
- Инсулин ингибирует глюконеогенез. Это происходит из-за снижения активности ферментов. Частично это связано с тем, что инсулин снижает освобождение аминокислот из мышц и других внепеченочных тканей, а это уменьшает доступность предшественников для глюконеогенеза.
- Необходимо отметить, что инсулин не оказывает эффекта на захват и использование глюкозы клетками мозга. Мембраны клеток мозга проницаемы для глюкозы без влияния инсулина. Поскольку клетки мозга, в отличие от других клеток, используют только глюкозу для получения энергии, то вполне понятно, что контроль уровня глюкозы в крови принципиально важен для адекватной функции мозговых клеток.
- Инсулин, увеличивает утилизацию глюкозы тканями организма, автоматически уменьшает использования жира и способствует его отложению в жировой ткани. Кроме того, инсулин содействует синтезу жирных кислот.
- Инсулин приводит к сохранению в тканях белков. Это связано с ингибированием распада белков, увеличением синтеза белка, снижением скорости глюконеогенеза.
- Инсулин участвует в регуляции роста.
Контроль секреции инсулина.
Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 3,3-5,5 мМ/л.
Если концентрация глюкозы внезапно возрастает выше нормального уровня, то это вызывает секрецию инсулина. Наблюдается 2 стадии секреции инсулина:
1. Концентрация инсулина в плазме увеличивается через 3-5 минут после внезапного повышения глюкозы в крови. Это является результатом выброса инсулина, содержащегося в b-клетках. Однако к 5-10 минуте уровень инсулина снижается.
2. Приблизительно через 15 минут вновь увеличивается секреция инсулина, достигая плато через 2-3 часа. Эта секреция связана как с освобождением инсулина, содержащегося в b-клетках, так и с синтезом нового инсулина.
Выделившийся инсулин увеличивает поступление глюкозы в печень, мышцы и другие клетки, что снижает концентрацию глюкозы в крови, а это в свою очередь уменьшает секрецию инсулина.
В регуляции секреции инсулина принимает участие и другие факторы. Так, a-адренергические агонисты, особенно адреналин, блокируют высвобождение инсулина даже в условиях стимуляции этого процесса глюкозой. b-адренергические агонисты стимулируют высвобождение инсулина, вероятно, из-за увеличения внутриклеточного ц-АМФ. Перерезка блуждающего нерва снижает секрецию инсулина, а ацетилхолин повышает ее.
Недостаток инсулина.
У человека недостаток инсулина приводит к развитию сахарного диабета.
Диабет характеризуется полиурией, полидипсией, потерей веса вопреки полифагии, гипергликемией, глюкозурией, кетозом, ацидозом и возможным развитием комы.
Основными нарушениями при диабете являются:
1. Снижение поступления глюкозы в переферические ткани;
2. Увеличение высвобождения глюкозы в кровь из печени (печеночный гликогенез).
В связи с этим во внеклеточной жидкости имеется избыток глюкозы, а во многих клетках - дефицит глюкозы (голодание среди избытка).
При сахарном диабете имеется абсолютная или относительная гиперсекреция глюкагона.
3. Еслибольной с сахарным диабетом не получает терапии инсулином, то у него обнаруживается усиление липолиза и уменьшение поступления в клетку аминокислот.
Жировой обмен. Сниждется липогенез и усиливается липолиз. Это вызывает гиперлипидемию. В отсутствие инсулина превращение жирных кислот в кетоны не подавляется, следовательно начинается кетонемия и кетонурия. Это приводит к выраженному метаболическому ацидозу.
Ьелковый обмен. Снижается утилизация аминокислот и синтез белков. Повышается интенсивность распада белков и увеличивается содержание аминокислот в крови и моче. В результате развивается отрицательный азотистый баланс. В итоге пациент теряет большое количество калорий. С мочой выделяются аминокислоты, вода и бикарбонаты, что проявляется потерей веса, сабостью, выраженным ацидозом, а затем гипергликемической комой и смертью.
Глюкагон.
Это одноцепочечный пептид (М.в.= 3485). Глюкагон синтезируется альфа-клетками островков Лангерганса.
В крови глюкагон циркулирует в свободной форме, т.к. он не связывается с транспортными белками. Его период полураспада приблизительно 5 минут.
Эффекты глюкагона. Глюкагон оказывает два главных эффекта: 1)активирует расщепление гликагена в печени (гликогенолиз) и 2) увеличивает глюконеогенез в печени. Оба эти эффекта повышают доступность глюкозы для тканей.
Наиболее выраженный эффект глюкагона – это стимуляция гликогенолиза в печени, что приводит к увеличению глюкозы в крови в течение нескольких минут.
Механизм стимуляции гликогенолиза. Глюкагон активирует аденилатциклазу мембраны печёночной клетки, что приводит к образованию ц-АМФ, затем к активации протеинкиназы и превращению фосфорилазы В в фосфорилазу А. Это, в свою очередь, вызывает разрушение гликогена с образованием глюкозы и её освобождением из клеток печени.
Глюконеогенез в печени стимулируется под действием глюкагона из-за активации ферментов глюконеогенеза. Кроме того, глюкагон повышает экстракцию аминокислот из крови клетками печени.
Регуляция секреции. Снижение концентрации глюкозы в крови стимулирует освобождение глюкагона, который повышает концентрацию глюкозы, а это ингибирует секрецию глюкагона.
Высокие концентрации аминокислот в крови также стимулируют освобождение глюкагона. В этом случае глюкагон стимулирует превращение аминокислот в глюкозу, повышая доступность глюкозы для ткани.
Стимуляция секреции глюкагона наблюдается при физической работе и препятствует падению глюкозы в крови.
Другие гормоны островков Лангерганса.
Кроме инсулина и глюкагона островками поджелудочной железы секретируются соматостотин и панкреатический полипептид.
Соматостатин. Обнаружен в Д-клетках поджелудочной железы. Соматостатин блокирует высвобождение инсулина, глюкагона и панкреатического полипептида и действует местно в области клеток островков в паракринной манере. Секреция соматостатина стимулируется теми же агентами, что усиливают высвобождение инсулина, т.е. глюкозой, аминокислотами, особенно аргинином и лейцином. Его секреция стимулируется холецистокинином.
Панкреатический полипептид. Секреция этого гормона усиливается под влиянием еды, содержащей белок и жир, физической нагрузки и гипогликемии. Его секреция снижается под влиянием внутривенного введения глюкозы и соматостатина. Точная физиологическая функция его неизвестна.
Организация панкреатических островков. Наличие в островках гормонов, которые регулируют секрецию других гормонов, предполагает, что островки функционируют как секреторные единицы, принимающие участие в регуляции гомеостаза питательных веществ. Клетки, синтезирующие соматостатин и панкреатический полипептид, располагаются по периферии островков.
Корковое вещество имеет три зоны:
1) клубочковую зону (альдостерон)
2) пучковую зону (кортизол, кортикостерон, в незначительной степени андростендион, тестостерон и эстрадиол).
3) сетчатую зону (андростендион, тестостерон, эстрадиол, в незначительной степени образуют также глюкокортикоиды).
Минералокортикоиды.
1. Альдостерон (очень сильный, даёт более 95% минералокортикоидной активности).
2. Дезоксикортикостерон (имеет 1/5 от активности альдостерона, секретируется в очень маленьких количествах).
3. Незначительной минералокортикоидной активностью обладают глюкокортикоиды.
Эффекты минералокоротидов.
1. Они усиливают реабсорбцию Nа+ и одновременно экскрецию К+ клетками эпителия канальцев дистальных отделов канальцев и собирательных трубочек.
Стимуляторами синтеза альдостерона являются ангиотензин II, высокая концентрация К+ и низкая Nа+, простагландин Е. Ингибиторами синтеза и секреции альдостерона являются предсердный натрийуретический пептид и высокие концентрации Nа+.
Механизм действия альдостерона (см. лекцию «Выделение»).
Глюкокортикоиды.
Глюкокортикоиды связываются в крови с транскортином (образуется в печени). Несвязанная фракция составляет около 8% от общего количества плазменного кортизола и представляет собой биологически активную фракцию кортизола.
Эффекты глюкокортикоидов.
1. Влияние на глюконеогенез.
Они усиливают образование глюкозы печенью вследствие:
а) увеличение скорости глюконеогенеза;
б) освобождение аминокислот (субстрат для глюконеогеонеза) из периферических тканей;
в) обеспечение «пермессивного» (разрешающего) действия других гормонов в стимуляции глюконеогенеза;
г) ингибируют захват глюкозы клетками внепеченочных тканей;
2. Влияние на содержание гликогена:
Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 3,3-5,5 мМ/л.
Если концентрация глюкозы внезапно возрастает выше нормального уровня, то это вызывает секрецию инсулина. Наблюдается 2 стадии секреции инсулина:
1. Концентрация инсулина в плазме увеличивается через 3-5 минут после внезапного повышения глюкозы в крови. Это является результатом выброса инсулина, содержащегося в b-клетках. Однако к 5-10 минуте уровень инсулина снижается.
2. Приблизительно через 15 минут вновь увеличивается секреция инсулина, достигая плато через 2-3 часа. Эта секреция связана как с освобождением инсулина, содержащегося в b-клетках, так и с синтезом нового инсулина.
Выделившийся инсулин увеличивает поступление глюкозы в печень, мышцы и другие клетки, что снижает концентрацию глюкозы в крови, а это в свою очередь уменьшает секрецию инсулина.
В регуляции секреции инсулина принимает участие и другие факторы. Так, a-адренергические агонисты, особенно адреналин, блокируют высвобождение инсулина даже в условиях стимуляции этого процесса глюкозой. b-адренергические агонисты стимулируют высвобождение инсулина, вероятно, из-за увеличения внутриклеточного ц-АМФ. Перерезка блуждающего нерва снижает секрецию инсулина, а ацетилхолин повышает ее.
Недостаток инсулина.
У человека недостаток инсулина приводит к развитию сахарного диабета.
Диабет характеризуется полиурией, полидипсией, потерей веса вопреки полифагии, гипергликемией, глюкозурией, кетозом, ацидозом и возможным развитием комы.
Основными нарушениями при диабете являются:
1. Снижение поступления глюкозы в переферические ткани;
2. Увеличение высвобождения глюкозы в кровь из печени (печеночный гликогенез).
В связи с этим во внеклеточной жидкости имеется избыток глюкозы, а во многих клетках - дефицит глюкозы (голодание среди избытка).
При сахарном диабете имеется абсолютная или относительная гиперсекреция глюкагона.
3. Еслибольной с сахарным диабетом не получает терапии инсулином, то у него обнаруживается усиление липолиза и уменьшение поступления в клетку аминокислот.
Жировой обмен. Сниждется липогенез и усиливается липолиз. Это вызывает гиперлипидемию. В отсутствие инсулина превращение жирных кислот в кетоны не подавляется, следовательно начинается кетонемия и кетонурия. Это приводит к выраженному метаболическому ацидозу.
Ьелковый обмен. Снижается утилизация аминокислот и синтез белков. Повышается интенсивность распада белков и увеличивается содержание аминокислот в крови и моче. В результате развивается отрицательный азотистый баланс. В итоге пациент теряет большое количество калорий. С мочой выделяются аминокислоты, вода и бикарбонаты, что проявляется потерей веса, сабостью, выраженным ацидозом, а затем гипергликемической комой и смертью.
Глюкагон.
Это одноцепочечный пептид (М.в.= 3485). Глюкагон синтезируется альфа-клетками островков Лангерганса.
В крови глюкагон циркулирует в свободной форме, т.к. он не связывается с транспортными белками. Его период полураспада приблизительно 5 минут.
Эффекты глюкагона. Глюкагон оказывает два главных эффекта: 1)активирует расщепление гликагена в печени (гликогенолиз) и 2) увеличивает глюконеогенез в печени. Оба эти эффекта повышают доступность глюкозы для тканей.
Наиболее выраженный эффект глюкагона – это стимуляция гликогенолиза в печени, что приводит к увеличению глюкозы в крови в течение нескольких минут.
Механизм стимуляции гликогенолиза. Глюкагон активирует аденилатциклазу мембраны печёночной клетки, что приводит к образованию ц-АМФ, затем к активации протеинкиназы и превращению фосфорилазы В в фосфорилазу А. Это, в свою очередь, вызывает разрушение гликогена с образованием глюкозы и её освобождением из клеток печени.
Глюконеогенез в печени стимулируется под действием глюкагона из-за активации ферментов глюконеогенеза. Кроме того, глюкагон повышает экстракцию аминокислот из крови клетками печени.
Регуляция секреции. Снижение концентрации глюкозы в крови стимулирует освобождение глюкагона, который повышает концентрацию глюкозы, а это ингибирует секрецию глюкагона.
Высокие концентрации аминокислот в крови также стимулируют освобождение глюкагона. В этом случае глюкагон стимулирует превращение аминокислот в глюкозу, повышая доступность глюкозы для ткани.
Стимуляция секреции глюкагона наблюдается при физической работе и препятствует падению глюкозы в крови.
Другие гормоны островков Лангерганса.
Кроме инсулина и глюкагона островками поджелудочной железы секретируются соматостотин и панкреатический полипептид.
Соматостатин. Обнаружен в Д-клетках поджелудочной железы. Соматостатин блокирует высвобождение инсулина, глюкагона и панкреатического полипептида и действует местно в области клеток островков в паракринной манере. Секреция соматостатина стимулируется теми же агентами, что усиливают высвобождение инсулина, т.е. глюкозой, аминокислотами, особенно аргинином и лейцином. Его секреция стимулируется холецистокинином.
Панкреатический полипептид. Секреция этого гормона усиливается под влиянием еды, содержащей белок и жир, физической нагрузки и гипогликемии. Его секреция снижается под влиянием внутривенного введения глюкозы и соматостатина. Точная физиологическая функция его неизвестна.
Организация панкреатических островков. Наличие в островках гормонов, которые регулируют секрецию других гормонов, предполагает, что островки функционируют как секреторные единицы, принимающие участие в регуляции гомеостаза питательных веществ. Клетки, синтезирующие соматостатин и панкреатический полипептид, располагаются по периферии островков.
Гормоны коры надпочечников
Надпочечник – это парная эндокринная железа, состоящая из коркового и мозгового вещества. Корковое вещество имеет три зоны:
1) клубочковую зону (альдостерон)
2) пучковую зону (кортизол, кортикостерон, в незначительной степени андростендион, тестостерон и эстрадиол).
3) сетчатую зону (андростендион, тестостерон, эстрадиол, в незначительной степени образуют также глюкокортикоиды).
Минералокортикоиды.
1. Альдостерон (очень сильный, даёт более 95% минералокортикоидной активности).
2. Дезоксикортикостерон (имеет 1/5 от активности альдостерона, секретируется в очень маленьких количествах).
3. Незначительной минералокортикоидной активностью обладают глюкокортикоиды.
Эффекты минералокоротидов.
1. Они усиливают реабсорбцию Nа+ и одновременно экскрецию К+ клетками эпителия канальцев дистальных отделов канальцев и собирательных трубочек.
Стимуляторами синтеза альдостерона являются ангиотензин II, высокая концентрация К+ и низкая Nа+, простагландин Е. Ингибиторами синтеза и секреции альдостерона являются предсердный натрийуретический пептид и высокие концентрации Nа+.
Механизм действия альдостерона (см. лекцию «Выделение»).
Глюкокортикоиды.
Глюкокортикоиды связываются в крови с транскортином (образуется в печени). Несвязанная фракция составляет около 8% от общего количества плазменного кортизола и представляет собой биологически активную фракцию кортизола.
Эффекты глюкокортикоидов.
1. Влияние на глюконеогенез.
Они усиливают образование глюкозы печенью вследствие:
а) увеличение скорости глюконеогенеза;
б) освобождение аминокислот (субстрат для глюконеогеонеза) из периферических тканей;
в) обеспечение «пермессивного» (разрешающего) действия других гормонов в стимуляции глюконеогенеза;
г) ингибируют захват глюкозы клетками внепеченочных тканей;
2. Влияние на содержание гликогена:
- увеличивают образование гликогена в печени, т.к. активируют гликогенсинтетазу.
3. Обмен липидов.
Избыток глюкокортикоидов ускоряет липолиз в одних клетках тела (конечности) и липогенез в других (лицо и туловище). Следовательно, имеется определенная тканевая специфичность действия этих гормонов.
4. Белковый обмен.
Глюкокортикоиды обладают анаболическим эффектом на белки клеток печени и катаболическим эффектом в мышцах, лимфоидной ткани, жировой ткани, коже, костях.
5. Иммунный ответ.
Избыток глюкокортикоидов ускоряет липолиз в одних клетках тела (конечности) и липогенез в других (лицо и туловище). Следовательно, имеется определенная тканевая специфичность действия этих гормонов.
4. Белковый обмен.
Глюкокортикоиды обладают анаболическим эффектом на белки клеток печени и катаболическим эффектом в мышцах, лимфоидной ткани, жировой ткани, коже, костях.
5. Иммунный ответ.
- вызывают инволюцию лимфоидной ткани,
- нарушают полиферацию лимфоцитов к антигенам,
- нарушают обработку антигена макрофагами, продукцию антител В-лимфоцитами, функцию супрессоров и хелперов,
- подавляют активацию системы комплемента.
6. Воспаление:
- ингибируют образование простагландинов,
- стабилизируют мембраны лизосом,
- уменьшает сосудистую проницаемость,
- подавляет функцию фагоцитов,
- уменьшает лихорадку.
Половые гормоны сетчатой зоны коры надпочечников. Полагают, что они имеют большое значение в детском и старческом возрасте, когда функция гонад еще не проявилась или прекратилась.
Первичная гонада эмбриона происходит из генитального гребешка и состоит из коркового и мозгового вещества.
До 6-ой недели развития плода эти структуры являются одинаковыми у обоих полов. У плода с генетическим мужским полом (ХУ- хромосомы) мозговое вещество развивается на 7-8-ой неделе в яичко, а корковое регрессирует. В яичке появляются клетки Лейдига, которые начинают синтезировать тестерон. Кроме того, в яичке клетки Сертоли образуют фактор, ингибирующий мюллеров проток.
У плода с генетическим женским полом (ХХ хромосомы) корковое вещество развивается в яичник, а мозговое регрессирует.
На 7-ой неделе внутриутробного развития эмбрион имеет мужские и женские первичные гениталии.
В 12-14-летнем возрасте, когда возрастает гормональная активность половых эндокринных желез возрастает в крови уровень половых гормонов. В это время начинают развиваться вторичные половые признаки (оволосение и отложение жира по мужскому или женскому типу, развитие молочных желез и половых органов).
Мужские половые гормоны (андрогены).
В яичках образуются несколько андрогенов: тестостерон, дигидротестостерон и андростендион. Местом их синтеза в яичке является клетки Лейдинга. В яичках образуется также незначительное количество эстрадиола, но все же большая часть эстрадиола у мужчин образуется в периферических тканях из тестотерона путем реакции ароматизации. Роль эстрадиола у мужчин неизвестна, но этот гормон может участвовать в регуляции секреции ФСГ.
После освобождения тестостерона из яичек он связывается с b-глобулином, который называется сексгормон-связывающий глобулин, в меньшей степени тестостерон связывается с альбумином.
Наиболее значительным метаболитом тестостерона является дигидротестостерон, так как во многих тканях, включая семенные пузырьки, простату, наружные гениталии именно дигидротестостерон является активной формой гормона. Вторым метаболитом тестостерона является андростендиол (также сильный андроген). Третьим метаболитом тестостерона является эстрадиол.
Функции тестостерона. В целом тестостерон является ответственным за появление и существование отличительных признаков мужского пола. Он определяет формирование простаты, семенных пузырьков, семявыносящих протоков, полового члена, мошонки и участвует в процессе опускания яичек в мошонку. Кроме этого:
1) он вызывает рост волос на лице, груди, вдоль белой линии живота до пупа, иногда на спине;
2) при наличии генетической предрасположенности вызывает облысение головы;
3) изменяет голос;
4) увеличивает толщину кожи, а также повышает активность желез кожи, что может приводить к появлению угрей:
5) обладает анаболическим эффектом, что приводит к развитию мышечной ткани и росту костей:
6) увеличивает основной обмен, вероятно, за счет анаболического действия.
Женские половые гормоны.
Яичник является сложным органом, который продуцирует эстрогены и прогестины, а также яйцеклетки.
Эстрогены образуются из андрогенов путем ароматизации их молекул.
Кроме яичников, эстрогены образуются в плаценте, корковом веществе надпочечников и клетками Лейдинга в яичках у мужчин.
Наиболее активным эстрогеном является эстрадиол, меньшую активность проявляет эстрон и эстриол. Прогестерон образуется, кроме яичников, в жёлтом теле, плаценте, а у мужчин в корковом веществе надпочечников.
В плазме эстрогены связываются с сексгормон-связывающим глобулином, а прогестерон с кортикостероид-связывающим глобулином.
Эффекты эстрогенов.
1. В яичниках эстрадиол способствует созреванию фолликулов и яйцеклеток.
2. В матке эстрадиол стимулирует пролиферацию слизистой оболочки матки и усиливает сокращение мышц матки.
3. В шейке матки: эстрогены изменяют консистенцию слизи в слизистой пробке, расположенной в шейке матки во время овуляции. Это приводит к тому, что миграция спермы облегчается и жизнеспособность сперматозоидов увеличивается.
4. Эстрадиол контролирует скорость миграции яйцеклетки по фаллопиевой трубе и подготавливает сперму для проникновения в яйцеклетку.
5. Эстрогены увеличивают свертывающую способность крови.
6. Эстрадиол приводит к задержке воды и натрия почками.
7. У женщин до наступления менопаузы атеросклероз встречается редко. Частично это связано со способностью эстрадиола уменьшать содержание холестерина в плазме крови.
8. Эстрогены влияют на сексуальное и социальное поведение, а также психические реакции.
Эффекты прогестерона. Для практически всех проявлений прогестерона необходимым является предшествующее влияние эстрадиола.
Матка является наиболее важным органом-мишенью для прогестерона. После подготовительного действия эстрадиола, прогестерон стимулирует рост мышцы матки, приводит к секреторным изменениям слизистой матки.
Длительное действие прогестерона приводит к атрофии эндометрия и она становится неподходящей для укрепления оплодотворенного яйца. Прогестерон изменяет консистенцию слизистой пробки шейки матки, так что она становиться непроницаемой для спермы. В молочных железах прогестерон вместе с пролактином содействует развитию молочных протоков.
В центральной нервной системе большие дозы прогестерона оказывают анестезиологический эффект. Прогестерон обладает способностью повышать базальную температуру тела и, вероятно, вызывает психические расстройства и депрессию перед менструацией и в конце беременности.
Функция человеческого хорионического гонадотропина.
Это гликопротеид, М.в.= 39000.
Секреция гормона начинается вскоре после того как бластоцист имплантируется в эндометрий.
Человеческий хорионический гонадотропин поддерживает функцию жёлтого тела, секретирующего прогестерон и эстрогены, которые необходимы для нормального протекания беременности. Если инволюция жёлтого тела происходит до 12 недель беременности, то происходит спонтанный аборт. При нормально протекающей беременности во время инволюции жёлтого тела плацента начинает синтезировать достаточное количество прогестерона и эстрогенов.
Функция эстрогенов при беременности:
1) увеличивают матку;
2) увеличивают молочные железы;
3) увеличиваются наружные гениталии;
4) увеличивается релаксация связок малого таза
5) влияют на скорость клеточного деления эмбриона в ранней стадии его развития.
Функция прогестерона при беременности:
1) увеличивается секреция слизи в фаллопиевых трубах;
2) предупреждает сокращение матки;
3) способствует эстрогенам в подготовке молочных желез к лактации.
Функции релаксина.
1. Он вызывает расслабление сочленения тазовых костей, но этот эффект не является выраженным.
2. Предполагается, что релаксин размягчает ткани шейки матки во время родов.
Эпифиз
В эпифизе из триптофана образуется гормон меланотонин. На скорость его секреции оказывает влияние освещённость сетчатки глаза. При этом повышение освещённости тормозит выделение мелатонина из-за торможения выброса норадреналина симпатическими нервными окончаниями, контактирующими с пинеолоцитами. Стимулом повышения скорости синтеза (секреции) мелатонина служит норадреналин.
Действие освещённости глаза на эпифиз реализуется через следующий нейронный путь:
сетчатка глаза → ретиногипоталамический тракт → симпатические ганглии → эпифиз.
Функции мелатонина. Основным эффектом мелатонина является торможение секреции гонадотропинов. Считают, что торможение осуществляется на двух уровнях:
1) на уровне клеток, контролирующих активность тех пептидэргических нейронов, которые секретируют гонадотропин – рилизинг-фактор в воротные сосуды гипофиза;
2) непосредственно на уровне самого гипофиза.
У мальчиков к началу полового созревания происходит резкое снижение уровня мелатонина в сыворотке крови. Возможно, это снижение составляет часть сложного сигнала, запускающего период полового созревания.
Кроме торможения секреции гонадотропинов, мелатонин снижает продукцию тероидных гормонов, гормонов надпочечников, гормона роста.
1) увеличивается артериальное давление;
2) увеличивается кровоток в мышцах, со снижением кровотока в таких органах как ЖКТ, почки и т.д.
3) увеличивается интенсивность обмена в клетках;
4) в крови возрастает содержание глюкозы;
5) усиливается гликолиз в печени и в мышцах;
6) увеличивается сила мышц;
7) увеличивается психическая активность;
8) увеличивается скорость свёртывания крови.
В сумме эти эффекты позволяют человеку достичь большей физической активности, чем при обычных условиях. Большинство этих эффектов находится под контролем симпато-адреналовой системы.
Наиболее сильно симпатическая система активируется при эмоциональном стрессе. Например, в состоянии гнева, через стимуляцию гипоталамуса возникает сигнал, который передаётся вниз к ретикулярной формации ствола мозга и затем к спинному мозгу, чтобы вызвать активацию симпатической нервной системы и все вышеописанные феномены. Это называется стадией в тревоги.
При длительном стрессе возникает стадия резистентности, при которой организм становится устойчивым к различным воздействиям. Если стресс продолжается очень долго, то наступает стадия истощения.
Половые железы
Мужские и женские гормоны и их роль в формировании пола и регуляции процессов размножения. Первичная гонада эмбриона происходит из генитального гребешка и состоит из коркового и мозгового вещества.
До 6-ой недели развития плода эти структуры являются одинаковыми у обоих полов. У плода с генетическим мужским полом (ХУ- хромосомы) мозговое вещество развивается на 7-8-ой неделе в яичко, а корковое регрессирует. В яичке появляются клетки Лейдига, которые начинают синтезировать тестерон. Кроме того, в яичке клетки Сертоли образуют фактор, ингибирующий мюллеров проток.
У плода с генетическим женским полом (ХХ хромосомы) корковое вещество развивается в яичник, а мозговое регрессирует.
На 7-ой неделе внутриутробного развития эмбрион имеет мужские и женские первичные гениталии.
В 12-14-летнем возрасте, когда возрастает гормональная активность половых эндокринных желез возрастает в крови уровень половых гормонов. В это время начинают развиваться вторичные половые признаки (оволосение и отложение жира по мужскому или женскому типу, развитие молочных желез и половых органов).
Мужские половые гормоны (андрогены).
В яичках образуются несколько андрогенов: тестостерон, дигидротестостерон и андростендион. Местом их синтеза в яичке является клетки Лейдинга. В яичках образуется также незначительное количество эстрадиола, но все же большая часть эстрадиола у мужчин образуется в периферических тканях из тестотерона путем реакции ароматизации. Роль эстрадиола у мужчин неизвестна, но этот гормон может участвовать в регуляции секреции ФСГ.
После освобождения тестостерона из яичек он связывается с b-глобулином, который называется сексгормон-связывающий глобулин, в меньшей степени тестостерон связывается с альбумином.
Наиболее значительным метаболитом тестостерона является дигидротестостерон, так как во многих тканях, включая семенные пузырьки, простату, наружные гениталии именно дигидротестостерон является активной формой гормона. Вторым метаболитом тестостерона является андростендиол (также сильный андроген). Третьим метаболитом тестостерона является эстрадиол.
Функции тестостерона. В целом тестостерон является ответственным за появление и существование отличительных признаков мужского пола. Он определяет формирование простаты, семенных пузырьков, семявыносящих протоков, полового члена, мошонки и участвует в процессе опускания яичек в мошонку. Кроме этого:
1) он вызывает рост волос на лице, груди, вдоль белой линии живота до пупа, иногда на спине;
2) при наличии генетической предрасположенности вызывает облысение головы;
3) изменяет голос;
4) увеличивает толщину кожи, а также повышает активность желез кожи, что может приводить к появлению угрей:
5) обладает анаболическим эффектом, что приводит к развитию мышечной ткани и росту костей:
6) увеличивает основной обмен, вероятно, за счет анаболического действия.
Женские половые гормоны.
Яичник является сложным органом, который продуцирует эстрогены и прогестины, а также яйцеклетки.
Эстрогены образуются из андрогенов путем ароматизации их молекул.
Кроме яичников, эстрогены образуются в плаценте, корковом веществе надпочечников и клетками Лейдинга в яичках у мужчин.
Наиболее активным эстрогеном является эстрадиол, меньшую активность проявляет эстрон и эстриол. Прогестерон образуется, кроме яичников, в жёлтом теле, плаценте, а у мужчин в корковом веществе надпочечников.
В плазме эстрогены связываются с сексгормон-связывающим глобулином, а прогестерон с кортикостероид-связывающим глобулином.
Эффекты эстрогенов.
1. В яичниках эстрадиол способствует созреванию фолликулов и яйцеклеток.
2. В матке эстрадиол стимулирует пролиферацию слизистой оболочки матки и усиливает сокращение мышц матки.
3. В шейке матки: эстрогены изменяют консистенцию слизи в слизистой пробке, расположенной в шейке матки во время овуляции. Это приводит к тому, что миграция спермы облегчается и жизнеспособность сперматозоидов увеличивается.
4. Эстрадиол контролирует скорость миграции яйцеклетки по фаллопиевой трубе и подготавливает сперму для проникновения в яйцеклетку.
5. Эстрогены увеличивают свертывающую способность крови.
6. Эстрадиол приводит к задержке воды и натрия почками.
7. У женщин до наступления менопаузы атеросклероз встречается редко. Частично это связано со способностью эстрадиола уменьшать содержание холестерина в плазме крови.
8. Эстрогены влияют на сексуальное и социальное поведение, а также психические реакции.
Эффекты прогестерона. Для практически всех проявлений прогестерона необходимым является предшествующее влияние эстрадиола.
Матка является наиболее важным органом-мишенью для прогестерона. После подготовительного действия эстрадиола, прогестерон стимулирует рост мышцы матки, приводит к секреторным изменениям слизистой матки.
Длительное действие прогестерона приводит к атрофии эндометрия и она становится неподходящей для укрепления оплодотворенного яйца. Прогестерон изменяет консистенцию слизистой пробки шейки матки, так что она становиться непроницаемой для спермы. В молочных железах прогестерон вместе с пролактином содействует развитию молочных протоков.
В центральной нервной системе большие дозы прогестерона оказывают анестезиологический эффект. Прогестерон обладает способностью повышать базальную температуру тела и, вероятно, вызывает психические расстройства и депрессию перед менструацией и в конце беременности.
Эндокринная функция плаценты
В плаценте образуются следующие гормоны: 1) человеческий хорионический гонадотропин, 2) эстрогены, 3) прогестерон, 4) релаксин, 5) проопиомеланокортин. Функция человеческого хорионического гонадотропина.
Это гликопротеид, М.в.= 39000.
Секреция гормона начинается вскоре после того как бластоцист имплантируется в эндометрий.
Человеческий хорионический гонадотропин поддерживает функцию жёлтого тела, секретирующего прогестерон и эстрогены, которые необходимы для нормального протекания беременности. Если инволюция жёлтого тела происходит до 12 недель беременности, то происходит спонтанный аборт. При нормально протекающей беременности во время инволюции жёлтого тела плацента начинает синтезировать достаточное количество прогестерона и эстрогенов.
Функция эстрогенов при беременности:
1) увеличивают матку;
2) увеличивают молочные железы;
3) увеличиваются наружные гениталии;
4) увеличивается релаксация связок малого таза
5) влияют на скорость клеточного деления эмбриона в ранней стадии его развития.
Функция прогестерона при беременности:
1) увеличивается секреция слизи в фаллопиевых трубах;
2) предупреждает сокращение матки;
3) способствует эстрогенам в подготовке молочных желез к лактации.
Функции релаксина.
1. Он вызывает расслабление сочленения тазовых костей, но этот эффект не является выраженным.
2. Предполагается, что релаксин размягчает ткани шейки матки во время родов.
Эпифиз
В эпифизе из триптофана образуется гормон меланотонин. На скорость его секреции оказывает влияние освещённость сетчатки глаза. При этом повышение освещённости тормозит выделение мелатонина из-за торможения выброса норадреналина симпатическими нервными окончаниями, контактирующими с пинеолоцитами. Стимулом повышения скорости синтеза (секреции) мелатонина служит норадреналин.
Действие освещённости глаза на эпифиз реализуется через следующий нейронный путь:
сетчатка глаза → ретиногипоталамический тракт → симпатические ганглии → эпифиз.
Функции мелатонина. Основным эффектом мелатонина является торможение секреции гонадотропинов. Считают, что торможение осуществляется на двух уровнях:
1) на уровне клеток, контролирующих активность тех пептидэргических нейронов, которые секретируют гонадотропин – рилизинг-фактор в воротные сосуды гипофиза;
2) непосредственно на уровне самого гипофиза.
У мальчиков к началу полового созревания происходит резкое снижение уровня мелатонина в сыворотке крови. Возможно, это снижение составляет часть сложного сигнала, запускающего период полового созревания.
Кроме торможения секреции гонадотропинов, мелатонин снижает продукцию тероидных гормонов, гормонов надпочечников, гормона роста.
Роль эндокринной системы в развитии стресса (Г.Селье)
Когда большая часть симпатического отдела автономной нервной системы активируется, то организм становится способным выполнять большую физическую работу. Это происходит из-за того, что: 1) увеличивается артериальное давление;
2) увеличивается кровоток в мышцах, со снижением кровотока в таких органах как ЖКТ, почки и т.д.
3) увеличивается интенсивность обмена в клетках;
4) в крови возрастает содержание глюкозы;
5) усиливается гликолиз в печени и в мышцах;
6) увеличивается сила мышц;
7) увеличивается психическая активность;
8) увеличивается скорость свёртывания крови.
В сумме эти эффекты позволяют человеку достичь большей физической активности, чем при обычных условиях. Большинство этих эффектов находится под контролем симпато-адреналовой системы.
Наиболее сильно симпатическая система активируется при эмоциональном стрессе. Например, в состоянии гнева, через стимуляцию гипоталамуса возникает сигнал, который передаётся вниз к ретикулярной формации ствола мозга и затем к спинному мозгу, чтобы вызвать активацию симпатической нервной системы и все вышеописанные феномены. Это называется стадией в тревоги.
При длительном стрессе возникает стадия резистентности, при которой организм становится устойчивым к различным воздействиям. Если стресс продолжается очень долго, то наступает стадия истощения.
Last modified: Friday, 3 January 2020, 10:34 AM