С нарушением функции коры надпочечников связаны многие заболевания. При туберкулезном поражении надпочечников развивается бронзовая болезнь (болезнь Адиссона), которая характеризуется усиленной пигментацией кожи, потерей аппетита, расстройствами кишечника, потерей массы тела, снижением устойчивости к заболеваниям.
В коре надпочечников вырабатываются стероидные гормоны, их около 100. Различают глюкокортикоиды кортикостероиды, оказывающие влияние на обмен углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот; минералокортикоиды – кортикостероиды, оказывающие влияние на обмен солей и воды. В основе их структуры лежит кольцо циклопентан-пергидрофенантрена.
Наиболее распространены:
Кортикостерон
Гидрокортизон Глюкокортикоиды
Кортизон
Дезоксикортикостерон
Альдостерон Минералокортикоиды
Преган Кортикостерон
Гидрокортизон (кортизол) Кортизон
Дезоксикортикостерон Альдостерон
Глюкокортикоиды влияют на обмен углеводов, белков и липидов. Широко известно противовоспалительное и противоаллергическое действие кортикостероидов, благодаря чему они широко применяются в клинике. Им принадлежит ведущая роль в функционировании гипоталамо-гипофизарноадреналовой системы, которая обеспечивает приспособляемость организма к экстремальным условиям среды в ходе развития адаптации.
Кортикостероиды инактивируются в печени. Продукты метаболизма выделяются с мочой.
Гормоны половых желез
Половые гормоны в основном образуются в семенниках, яичниках и плаценте.
Яичники выделяют два типа женских половых гормонов стероидной природы – эстрогены и прогестерон. Прогестерон образуется и в плаценте. Наиболее распространены – эстрадиол, эстрон, эстриол.
Эстрогены – необходимы для развития вторичных половых признаков, стимулирует рост эндометрия и желез матки, активность миометрия, рост молочных желез, регулируют рост костной ткани, определяя телосложение женского типа.
Семенники вырабатывают стероидные гормоны андрогены, наиболее активен тестостерон. Андрогены образуются в интерстициальных клетках Лейдига, необходимы для развития придаточных желез мужской половой системы и вторичных мужских половых признаков. Они вызывают ускорение роста тканей и синтеза белков. (Рис. 6.2.)
Андростерон Дегидроэпиандростерон
тестостерон
Прогестерон Эстрадиол
Эстрон Эстриол
Рис. 6.2. Мужские и женские половые гормоны
Гормоны тимуса (вилочковой железы)
Вилочковая железа, тимус, зобная железа – расположена на трахее, имеет дольчатое строения, наибольшего развития достигает в период половой зрелости, затем редуцируется. Функция тимуса связана с ростом, развитием, дифференциацией клеток и тканей организма, кроветворением и приобретением иммунитета. Считают, что в тимусе образуются ряд гормонов, отличающихся друг от друга по химической структуре и биологическому действию.
Тимозин – устойчивый к температуре полипептид с М.м. 3108 Да, состоящий из 28 аминокислотных остатков.
Тимопоэтин II – полипептид с М.м. 5562 Да, состоящий из 49 аминокислотных остатков.
Сывороточный тимусный фактор (СТФ) пептид из 9 аминокислотных остатков, М.м 859 Да
Лимфостимулирующий гормон (ЛСГ) – белок с М.м. 80000 Да.
Гормоны тимуса стимулируют образование лимфоцитов, активируют синтез антител, участвуют в синтезе ДНК и РНК, повышают иммунологическую реактивность организма
Гормоны тимуса применяются в животноводстве и ветеринарии для стимуляции защитных сил организма за счет образования Т-лимфоцитов, развития гуморальных и клеточных факторов организма
Гормоны местного действия
Указанные выше гормоны после секреции из эндокринных клеток попадают в кровь и через нее в органы мишени. Влияние гормонов местного действия обычно ограничено и распространяется только на близлежащие клетки. Гормоны местного действия образуются либо специализированными клетками, рассеянными в ткани, либо самими паренхиматозными клетками органа. Между истинными гормонами и гормонами местного действия нет принципиальной разницы, так как они выполняют роль химических сигналов, координирующих функцию клеток и тканей. Либерины и статины гипоталамуса можно отнести к гормонам местного действия, так как они регулируют функцию близко расположенного гипофиза. Гормонами местного действия являются гистамин и серотонин, производные от гистидина и триптофана, простагландины, кинины и гормоны пищеварительного тракта.
Простагландины – внутриклеточные регуляторы обмена веществ, синтезируются почти во всех органах и тканях из полиненасыщенных жирных кислот, линолевой, арахидоновой. Их Функция тесно взаимосвязана с системой аденилатциклаза – цАМФ, они обладают широким спектром действия; влияют на гемодинамику почек, сократительную функцию гладкой мускулатуры и др. Сейчас известно 14 простагландинов. Они нашли широкое применение в медицинской практике и в животноводстве.
Кинины – эта группа небольших пептидов, построенных из остатков 9 аминокислот. Основные из них это брадикинин и лизилбрадикинин (каллидин). Они образуются в тканях из предшественников пептидной природы – киногенов. Срок жизни кининов невелик – 20-30 сек. Действие их заключается в расслаблении
гладких мышц кровеносных сосудов, то есть обладают сосудорасширяющим действием. Брадикинин – самое сильное сосудорасширяющее вещество в организме, снижает кровяное давление. Кинины повышают проницаемость капилляров, вызывают боль, что сопровождает воспаление. Считают, что кинины, наряду с гистамином и простагландинами участвуют в развитии воспалительной реакции.
Опиоидные – эндогенные пептиды – эндорфины и энкефалины, являются индукторами ощущений удовольствия, приятного настроения, состояния эйфории в результате их прямого морфиноподобного действия на опиоидные рецепторы центральной нервной системы. Они же оказывают болеутоляющее действие, влияют на кровяное давление, двигательную функцию, температуру тела и т.д. Они являются пептидами от 5 до 31 аминокислотного остатка, образуются из предшественника проопиокортина – М.м. 29 кДа, 265 аминокислотных остатка, путем селективного гидролиза. Они могут образовываться и при гидролизе белков корма.
Гормоны желудочно-кишечного тракта – их известно более 20, наиболее изучены гастрин I и гастрин II – (из 17 и 14 аминокислотных остатков, соответственно). Они регулируют секрецию желудочного сока.
Прогастрин (из 34 аминокислотных остатков), секретин (из 27 аминокислотных остатков), сомастатин образуются в желудочно-кишечном тракте и участвуют в регулировании функции пищеварения.
Лептин, адреномедуллин, белки, родственные паратиреоидному гормону, факторы роста эндотелия сосудов, а также фибробластов, относятся по своему действию к гормонам. Гены этих гормонов активно экспрессируются в различных тканях, которые могут синтезировать и выделять соответствующие гормоны в межклеточное пространство и кровь. Лептин – гормон ожирения, синтезируется в адипоцитах. Органом-мишенью является центральная нервная система, через которую лептин снижает аппетит, снижает запасы жира в жировых депо. Адреномедуллин – гормон, состоящий из 52 аминокислотных остатков, обладает сильным сосудорасширяющим действием. Белки, родственные паратиреоидному гормону, кроме регуляции обмена кальция, обладают сосудорасширяющим действием в непосредственной близости от места своего синтеза.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Обмен веществ и энергии являются главной сущностью жизнедеятельности любого организма. В процессе обмена веществ образуется энергия и используется для поддержания температуры тела, совершения работы, роста и развития организма, обеспечения структур и функций всех клеточных элементов. Обмен веществ и энергии неразрывно связаны между собой и включают два процесса – ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм).
Катаболизм – это процесс расщепления сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры и белки, поступившие извне с кормами и присутствующие в самой клетке в качестве запасных веществ, распадаются в последовательных реакциях до таких соединений, как молочная кислота, CO2 и аммиак. Катаболические процессы сопровождаются освобождением свободной энергии, заключенной в сложной структуре больших органических молекул. Эта энергия запасается в молекулах АТФ (аденозинтрифосфата) и частично в богатых энергией водородных атомах кофермента НАДФН2 -никотинамидадениндинуклеотидфосфата, находящегося в восстановленной форме. Ферментативное расщепление белков, углеводов, липидов происходит последовательно через ряд этапов. На первой стадии полисахариды распадаются до моносахаридов, жиры – до жирных кислот, глицерина и других компонентов, а белки – до аминокислот. Все эти компоненты на второй стадии катаболизма превращаются в еще более простые соединения: гексозы, пентозы и глицерин расщепляются до пировиноградной кислоты (пируват), затем до активированной уксусной кислоты – ацетил-коэнзима А. Расщепление жирных кислот и большинства аминокислот также завершается с образованием ацетил-КоА. На третьей стадии катаболизма ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты, где происходит его окисление до CO2 и H2O. Схематическое изображение стадии катаболизма представлено на рис.7.1.
Анаболизм (ассимиляция) или биосинтез происходит одновременно с катаболизмом, при котором из малых молекул-предшественников синтезируются белки, нуклеиновые кислоты и другие макромолекулярные компоненты клетки, причем этот процесс требует затраты энергии. Источником энергии являются макроэргические молекулы АТФ, которые распадаются до АДФ и неорганического фосфата, а также НАДФН2. Биосинтез протекает также последовательно.
Рис. 7.1. Схематическое изображение стадий катаболизма (по Ленинджеру).
Синтез белков начинается с образования α-кетокислот и других предшественников. На второй стадии происходит аминирование α-кетокислот – образуются α-аминокислоты. Затем из аминокислот строятся полипептидные цепи и образуются различные белки. Таким же образом синтезируются липиды.
Клетка является основной единицей всех живых организмов, где происходит обмен веществ. В процессе эволюции возникли клеточные органеллы, которые обеспечивают последовательность основных химических реакций: ядро, митохондрии, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, лизосомы, микросомы (рис.7.2.).
Биохимические процессы происходят в клетке в определенной последовательности с участием ферментов. Ферменты локализованы в отдельных клеточных структурах, которые специализированы в обмене веществ.
ОСНОВНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ, В КОТОРЫХ
ПРОИСХОДЯТ БИОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ:
Рис.7.2. Строение эукариотической клетки
Ядро локализовано в средней части клетки, окружено двойной мембраной, содержит хроматин (ДНК+белок) – носитель генетической информации. Внутри ядра находится ядрышко, где синтезируется рибосомальная РНК. Наружная мембрана ядра связана с аппаратом Гольджи, где происходит секреция метаболитов.
Рибосомы расположены на поверхности эндоплазматической сети, где происходит синтез белковой молекулы.
Митохондрии имеют внутреннюю и внешнюю мембраны, это «энергетические станции» клетки. В них происходят окислительно-восстановительные реакции и синтез АТФ.
Лизосомы содержат гидролитические ферменты, где происходит расщепление белков, углеводов и других соединений, подлежащих лизису, а также веществ, поступивших путем пиноцитоза и фагоцитоза. Апоптоз – запрограммированная гибель клеток, лизис клеток, утративших свои функции, осуществляется с участием лизосомных ферментов.
Микросомы (пероксисомы) содержат оксидазы, окисляющие чужеродные вещества (лекарственные вещества, ароматические соединения – ксенобионты).
Цитозоль – цитоплазма - содержит ферменты различного назначения.
