Механизм действия гормонов

Гормоны - носители химической информации. Они вырабатываются секреторными клетками и выделяются в кровь, доставляющую их к органу-мишени. Характерный признак органа-мишени - способность считывать информацию, закодированную в гормоне. Восприятие информации в этих органах возможно благодаря белковым молекулам-рецепторам, расположенным в мембране, цитоплазме и ядрах клеток. Они распознают и связывают определённый гормон. В результате взаимодействия рецептора с гормоном образуется гормонрецепторный комплекс (внутри клетки или на её поверхности). Если этот комплекс образуется внутри клетки, то он может непосредственно влиять на геном, стимулируя или подавляя синтез белка. Комплекс, образуемый на мембране клетки, воздействует на активность ферментов клетки, обеспечивающих её метаболизм. Если взаимодействие гормона с рецептором органа-мишени не осуществилось, то он расщепляется в печени, почках, лёгких и мозге.

Выделяясь в чрезвычайно малом количестве, гормоны вызывают значительный физиологический эффект. Одни гормоны влияют на разнообразные типы клеток (инсулин и тироксин), другие (например, половые гормоны) - только на клетки определённого типа.

Под влиянием гормонов находятся те функции организма, для запуска или регуляции которых необходимо сравнительно продолжительное время - минуты или часы. Таким образом, передача гормональной информации осуществляется гораздо медленнее, чем нервная передача, с помощью которой организм может немедленно реагировать на воздействия внешней или внутренней среды. Гормоны контролируют (активизируют и тормозят) важнейшие процессы организма: активность генов, процессы онтогенеза, рост и развитие тканей, размножение, формирование пола, половые циклы мужчин и женщин.

 

Эндокринные железы подразделяют на зависимые и не зависимые от передней доли гипофиза. К первым относятся щитовидная железа, надпочечники (корковое вещество), половые железы. Взаимоотношения между передней долей гипофиза и зависящими от нее железами строятся по типу прямых и обратных связей. Тропные (от греч. tropos - направление) гормоны передней доли гипофиза активируют деятельность указанных желез, а их гормоны, в свою очередь, воздействуют на гипофиз, угнетая образование и выделение соответствующего гормона. Остальные железы (мозговое вещество надпочечников, паращитовидные, панкреатические островки, параганглии) не подчинены непосредственному влиянию передней доли гипофиза. По химическому строению гормоны делятся на стероидные (производные холестерина), гликопротеидные и производные аминокислот. Последние представляют большую группу веществ, включающую модифицированные аминокислоты - олигопептиды, пептиды и белки.

Рис. 1. Положение эндокринных желез в теле человека: 1 - гипофиз и эпифиз; 2 - паращитовидные железы; 3 - щитовидная железа; 4 - надпочечники; 5 - панкреатические островки; 6 - яичник; 7 - яичко

 

Воздействие гормонов на клетки осуществляется двумя путями, в зависимости от их химической структуры. Стероидные гормоны воспринимаются рецепторами цитоплазматической мембраны, а затем проходят сквозь нее и взаимодействуют с внутриклеточными рецепторными белками цитоплазмы клеток-мишеней, образуя с ними комплексы, которые перемещаются в ядро, где воздействуют на определенный участок ДНК. Гормоны, являющиеся производными аминокислот, воздействуют на соответствующие клетки-мишени через систему циклических мононуклеотидов. Эндокринные железы и их гормоны представлены в табл. 1.

Высшим центром регуляций эндокринных функций является гипоталамус, в состав которого входит более 30 пар ядер. Он объединяет нервные и эндокринные регуляторные механизмы в общую нейроэндокринную систему, координирует нервные и гормональные механизмы регуляции функций внутренних органов (рис. 2). Принято считать, что вместе с гипоталамусом в регуляции функций эндокринных желез принимает участие эпифиз.

Согласно принципу функциональной взаимозависимости, железы внутренней секреции подразделяют на четыре группы.

• Группа аденогипофиза: щитовидная железа, корковое вещество надпочечников (пучковая и сетчатая зоны), эндокринная часть половых желёз.

• Эндокринные железы, не зависимые от аденогипофиза: паращитовидные железы, эндокринная часть поджелудочной железы, надпочечники (клубочковая зона).

• Эндокринные железы нейроглиального происхождения: эпифиз, нейрогипофиз.

• Нейроэндокринные образования: нейросекреторные клетки ядер гипоталамуса, мозговое вещество надпочечников, эндокринные клетки в стенке желудка и кишечника.

Функция желёз внутренней секреции может быть снижена (гипофункция) или же увеличена (гиперфункция). Избыточная или недостаточная продукция гормонов вызывает тяжелейшие обменные нарушения и заболевания организма.

 

Таблица1. Эндокринные железы и их гормоны

Гипоталамус - отдел промежуточного мозга, высший нервный центр, регулирующий работу эндокринной системы. Здесь демонстрируется непосредственное взаимодействие нервной и эндокринной систем. Кроме собственных нейронов, в гипоталамусе находятся секреторные нервные клетки. Они способны не только продуцировать гормоны, но и осуществлять функцию, присущую нейронам, - передачу возбуждения в виде потенциалов действия. В них вырабатываются следующие нейрогормоны: вазопрессин, окситоцин и рилизинг-гормоны.

Вазопрессин, или антидиуретический гормон, повышает артериальное давление (АД) и регулирует процесс обратного всасывания в канальцах нефрона.

Окситоцин усиливает перистальтику органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), стимулирует сокращение мышц матки, способствует быстрому родовому акту, стимулирует выделение молока.

Рилизинг-гормоны влияют на аденогипофиз через кровь и способны как стимулировать, так и тормозить выработку гипофизом тропных гормонов. В том случае, если они стимулируют образование тропных гормонов, их называют либеринами, а если обладают тормозящим действием - статинами.

Таким образом, выделение каждого гормона гипофиза регулируется как минимум двумя рилизинг-гормонами - возбуждающим и тормозящим. Синтез гормонов гипоталамуса, в свою очередь, контролируется импульсами лимбической системы.

Гипофиз - нижний придаток мозга, массой менее 1 г; находится в полости черепа, в гипофизарной ямке турецкого седла, и связан с гипоталамусом воронкой. Гипофиз - центральная железа внутренней секреции, регулирует функции зависимых от него эндокринных желёз.

Различают две доли гипофиза: переднюю - аденогипофиз и заднюю - нейрогипофиз. Железистые клетки аденогипофиза вырабатывают тропные гормоны.

• Соматотропный гормон (гормон роста) стимулирует обмен веществ, рост костей, мышц, органов. Выделение этого гормона носит эпизодический характер. У детей он выделяется в большем количестве, чем у взрослых. При избыточной продукции этого гормона у детей происходит усиление роста - гигантизм, а при недостатке гормона - пропорциональная карликовость с нормальным развитием психики (рис. 10.2). Гиперпродукция этого гормона во взрослом возрасте вызывает увеличение в размерах выступающих частей скелета - костей лица, надбровных дуг, кистей и стоп. Эту болезнь называют акромегалией (рис. 10.3).

• Тиреотропный гормон выделяется постоянно и стимулирует выделение щитовидной

железой гормонов тироксина и трийодтиронина. Уровень этого гормона регулируется по принципу обратной связи: его количество зависит от количества гормонов, выделяемых щитовидной железой.

• Адренокортикотропный гормон (АКТГ) активизирует функцию коры надпочечников.

• Гонадотропные гормоны:

- фолликулостимулирующий гормон стимулирует у женщин рост фолликулов яичников, у мужчин он активизирует сперматогенез;

- пролактин, или лютеотропный гормон, стимулирует образование гормона беременности (прогестерона) в желтом теле яичников;

- лютеинизирующий гормон регулирует овуляцию и образование желтого тела, стимулирует развитие и созревание половых клеток, секрецию половых гормонов.

• Меланотропный гормон контролирует синтез меланина, распределение этого пигмента в коже и сетчатке глаз.

Нейрогипофиз состоит из клеток нейроглиального происхождения, которые контактируют с отростками нейросекреторных клеток гипоталамуса. К клеткам задней доли гипофиза транспортируются нейрогормоны гипоталамуса, которые там накапливаются и затем поступают в кровь.

 

Рис. 10.2. Гигантизм. Три мальчика одного возраста (14 лет). Слева - гипофизарный карлик (рост 100 см); справа - гипофизарный гигант (рост 187 см); в центре - нормальный мальчик (рост 148 см).

Рис. 10.3. Больной акромегалией. Характерно разрастание нижней челюсти, носа, кистей и стоп.

НАДПОЧЕЧНИКИ

Это парный орган, массой 12-13 г, прилежащий к верхнему полюсу почек и состоящий из коркового и мозгового вещества. Мозговой слой вырабатывает два гормона: адреналин и норадреналин.

Адреналин увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, сужает периферические сосуды, а сердечные и лёгочные - расширяет; тормозит перистальтику пищеварительного тракта, расширяет зрачок, влияет на углеводный обмен как антагонист инсулина, повышающий уровень глюкозы в крови. Он ускоряет окислительные процессы в клетках, увеличивает силу мышечных сокращений, мобилизует организм к немедленной реакции на изменения во внешней среде. Именно поэтому адреналин называют «аварийным гормоном».

Норадреналин поддерживает тонус кровеносных сосудов, способствует расщеплению гликогена и жиров, замедляет ЧСС.

Корковый слой по гистологическому строению делят на три обособленные зоны: наружную - клубочковую, среднюю - пучковую и внутреннюю - сетчатую. Гормоны коркового слоя носят общее название кортикостероидов. К ним относят три группы гормонов: минералокортикоиды, образующиеся в клубочковой зоне, глюкокортикоиды, выделяемые пучковой зоной, и половые гормоны, вырабатываемые клетками сетчатой зоны.

Минералокортикоиды (альдостерон) регулируют минеральный состав крови и, в первую очередь, концентрацию натрия и калия в плазме крови. Задерживая натрий в крови, минералокортикоиды способствуют выделению калия с мочой, повышают АД, усиливают воспалительные процессы.

При гиперфункции минералокортикоидов возникает мышечная слабость, гипертония, полиурия, нарушение солевого обмена - синдром Кона.

При гипофункции минералокортикоидов возникает Аддисонова, или бронзовая болезнь. Ранними её признаками - бронзовая окраска кожи, особенно на руках, шее, лице, повышенная утомляемость, потеря аппетита, тошнота, рвота, гипотония.

Глюкокортикоиды (кортикостерон, кортизол, гидрокортизол, кортизон) регулируют углеводный, жировой и белковый обмен. Они способствуют усилению синтеза глюкозы в печени, повышают уровень сахара в крови. Они также ослабляют воспалительные процессы, уменьшая выработку медиаторов воспаления - гистамина и серотонина, повышают устойчивость к инфекции.

Половые гормоны играют существенную роль в развитии половых органов в детском возрасте. При гиперфункции половых гормонов происходят изменения в половой сфере: у детей - раннее половое созревание, у взрослых - изменения в скелете, мышцах, распределении волосяного покрова тела, психике (феминизация мужчин, маскулинизация женщин).