Лекція № 9. Фізіологія ендокринної системи. Поняття про залозах внутрішньої секреції і гормонах, їх класифікація
1. Загальні уявлення про ендокринних залозах
Залози внутрішньої секреції - спеціалізовані органи, які не мають вивідних проток і виділяють секрет в кров, церебральну рідину, лімфу через міжклітинні щілини.
Ендокринні залози відрізняються складною морфологічної структурою з хорошим кровопостачанням, розташовані в різних частинах організму. Особливістю судин, що живлять залози, є їх висока проникність, що сприяє легкому проникненню гормонів в міжклітинні щілини, і навпаки. Залози багаті рецепторами, иннервируются вегетативною нервовою системою.
Розрізняють дві групи ендокринних залоз:
1) здійснюють зовнішню і внутрішню секрецію зі змішаною функцією, (т. Е. Це статеві залози, підшлункова залоза);
2) здійснюють тільки внутрішню секрецію.
Ендокринні клітини також присутні в деяких органах і тканинах (нирках, серцевому м'язі, вегетативних гангліях, утворюючи диффузную ендокринну систему).
Загальною функцією для всіх залоз є вироблення гормонів.
Ендокринна функція - сложноорганизованная система, що складається з ряду взаємопов'язаних і тонко збалансованих компонентів. Ця система специфічна і включає в себе:
1) синтез і секрецію гормонів;
2) транспорт гормонів в кров;
3) метаболізм гормонів і їх екскрецію;
4) взаємодія гормону з тканинами;
5) процеси регуляції функцій залози.
Гормони - хімічні сполуки, що володіють високою біологічною активністю і в малих кількостях значних фізіологічних ефектом.
Гормони транспортуються кров'ю до органів і тканин, при цьому лише невелика їх частина циркулює в вільному активному вигляді. Основна частина знаходиться в крові в пов'язаної формі у вигляді оборотних комплексів з білками плазми крові і форменими елементами. Ці дві форми знаходяться в рівновазі один з одним, причому рівновагу в стані спокою значно зрушено в бік оборотних комплексів. Їх концентрація становить 80%, а іноді і більше від сумарної концентрації даного гормону в крові. Освіта комплексу гормонів з білками - спонтанний, неферментативне, оборотний процес. Компоненти комплексу пов'язані між собою нековалентними, слабкими зв'язками.
Гормони, які пов'язані з транспортними білками крові, мають прямий доступ до клітин і тканин. Паралельно протікають два процеси: реалізація гормонального ефекту і метаболічну розщеплення гормонів. Метаболічна інактивація важлива в підтримці гормонального гомеостазу. Гормональний катаболізм - механізм регуляції активності гормону в організмі.
За хімічною природою гормони розділені на три групи:
2) поліпептиди і білки з наявністю вуглеводного компонента і без нього;
3) амінокислоти та їх похідні.
Для всіх гормонів характерний відносно невеликий період напіввиведення - близько 30 хв. Гормони повинні постійно синтезуватися і секретироваться, діяти швидко і з великою швидкістю инактивироваться. Тільки в цьому випадку вони можуть ефективно працювати в якості регуляторів.
Фізіологічна роль залоз внутрішньої секреції пов'язана з їх впливом на механізми регуляції та інтеграції, адаптації, підтримання сталості внутрішнього середовища організму.
2. Властивості гормонів, механізм їх дії
Виділяють три основних властивості гормонів:
1) дистантний характер дії (органи і системи, на які діє гормон, розташовані далеко від місця його утворення);
2) сувору специфічність дії (відповідні реакції на дію гормону строго специфічні і не можуть бути викликані іншими біологічно активними агентами);
3) високу біологічна активність (гормони виробляються залозами в малих кількостях, ефективні в дуже невеликих концентраціях, невелика частина гормонів циркулює в крові у вільному активному стані).
Дія гормону на функції організму здійснюється двома основними механізмами: через нервову систему і гуморально, безпосередньо на органи і тканини.
Гормони функціонують як хімічні посередники, які переносять інформацію або сигнал в певне місце - клітину-мішень, яка має високоспеціалізований білковий рецептор, з яким зв'язується гормон.
По механізму впливу клітин з гормонами гормони діляться на два типи.
Перший тип (стероїди, тиреоїдні гормони) - гормони відносно легко проникають всередину клітини через плазматичні мембрани і не вимагають дії посередника (медіатора).
Другий тип - погано проникають всередину клітини, діють з її поверхні, вимагають присутності медіатора, їх характерна особливість - бистровознікающіе відповіді.
Відповідно до двома типами гормонів виділяють і два типи гормональної рецепції: внутрішньоклітинний (рецепторний апарат локалізований усередині клітини), мембранний (контактний) - на її зовнішній поверхні. Клітинні рецептори - особливі ділянки мембрани клітини, які утворюють з гормоном специфічні комплекси. Рецептори мають певні властивості. такі як:
1) високу спорідненість до певного гормону;
3) обмежена місткість до гормону;
4) специфічність локалізації в тканини.
Ці властивості характеризують кількісну та якісну виборчу фіксацію гормонів кліткою.
Зв'язування рецептором гормональних сполук є пусковим механізмом для освіти і звільнення медіаторів всередині клітини.
Механізм дії гормонів з клітиною-мішенню відбувається наступні етапи:
1) освіту комплексу «гормон-рецептор» на поверхні мембрани;
2) активацію мембранної аденілатциклази;
3) утворення цАМФ з АТФ у внутрішній поверхні мембрани;
4) освіту комплексу «цАМФ-рецептор»;
5) активацію каталітичної протеїнкінази з дисоціацією ферменту на окремі одиниці, що веде до фосфорилювання білків, стимуляції процесів синтезу білка, РНК в ядрі, розпаду глікогену;
6) інактивацію гормону, цАМФ і рецептора.
Дія гормону може здійснюватися і більш складним шляхом за участю нервової системи. Гормони впливають на інтерорецептори, які володіють специфічною чутливістю (хеморецептори стінок кровоносних судин). Це початок рефлекторної реакції, яка змінює функціональний стан нервових центрів. Рефлекторні дуги замикаються в різних відділах центральної нервової системи.
Виділяють чотири типи впливу гормонів на організм:
1) метаболічна дія - вплив на обмін речовин;
2) морфогенетическое вплив - стимуляція освіти, диференціації. зростання і метаморфози;
3) пусковий вплив - вплив на діяльність ефекторів;
4) коригуючий вплив - зміна інтенсивності діяльності органів або всього організму.
3. Синтез, секреція і виділення гормонів з організму
Біосинтез гормонів - ланцюг біохімічний реакцій, які формують структуру гормональної молекули. Ці реакції протікають спонтанно і генетично закріплені у відповідних ендокринних клітинах. Генетичний контроль здійснюється або на рівні освіти мРНК (матричної РНК) самого гормону або його попередників (якщо гормон - поліпептид), або на рівні освіти мРНК білків ферментів, які контролюють різні етапи освіти гормону (якщо він - Мікромолекули).
Залежно від природи синтезованого гормону існують два типи генетичного контролю гормонального біогенезу:
1) прямий (синтез в полісомах попередників більшості білково-пептидних гормонів), схема біосинтезу: «гени - мРНК - прогормони - гормони»;
2) опосередкований (внерібосомальний синтез стероїдів, похідних амінокислот і невеликих пептидів), схема:
«Гени - (мРНК) - ферменти - гормон».
На стадії перетворення прогормона в гормон прямого синтезу часто підключається другий тип контролю.
Секреція гормонів - процес звільнення гормонів з ендокринних клітин в міжклітинні щілини з подальшим їх надходженням в кров, лімфу. Секреція гормону строго специфічна для кожної ендокринної залози. Секреторний процес здійснюється як в спокої, так і в умовах стимуляції. Секреція гормону відбувається імпульсивно, окремими дискретними порціями. Імпульсивний характер гормональної секреції пояснюється циклічним характером процесів біосинтезу, депонування і транспорту гормону.
Секреція і біосинтез гормонів тісно взаємопов'язані між собою. Цей зв'язок залежить від хімічної природи гормону і особливостей механізму секреції. Виділяють три механізми секреції:
1) звільнення з клітинних секреторних гранул (секреція катехоламінів і білково-пептидних гормонів);
2) звільнення з белоксвязанной форми (секреція гормонів тропів);
3) відносно вільна дифузія через клітинні мембрани (секреція стероїдів).
Ступінь зв'язку синтезу і секреції гормонів зростає від першого типу до третього.
Гормони, надходячи в кров, транспортуються до органів і тканин. Пов'язаний з білками плазми і форменими елементами гормон акумулюється в кров'яному руслі, тимчасово вимикається з кола біологічної дії і метаболічних перетворень. Неактивний гормон легко активується і отримує доступ до клітин і тканин. Паралельно йдуть два процеси: реалізація гормонального ефекту і метаболічна інактивація.
В процесі обміну гормони змінюються функціонально і структурно. Переважна частина гормонів метаболізується, і лише незначна їх частина (0,5-10%) виводяться в незміненому вигляді. Метаболічна інактивація найбільш інтенсивно протікає в печінці, тонкому кишечнику і нирках. Продукти гормонального метаболізму активно виводяться із сечею і жовчю, жовчні компоненти остаточно виводяться каловими масами через кишечник. Невелика частина гормональних метаболітів виводиться з потом і слиною.
4. Регулювання діяльності ендокринних залоз
Всі процеси, що відбуваються в організмі, мають специфічні механізми регуляції. Один з рівнів регуляції - внутрішньоклітинний, що діє на рівні клітини. Як і багато багатоступінчасті біохімічні реакції, процеси діяльності ендокринних залоз в тій чи іншій мірі саморегулюються за принципом зворотного зв'язку. Згідно з цим принципом попередня стадія ланцюгова реакція або гальмує, або підсилює наступні. Цей механізм регуляції має вузькі межі і в змозі забезпечити мало змінюється початковий рівень діяльності залоз.
Першорядну роль в механізмі регулювання має міжклітинний системний механізм контролю, який ставить функціональну активність залоз в залежність від стану всього організму. Системний механізм регуляції обумовлює головну фізіологічну роль залоз внутрішньої секреції - приведення у відповідність рівня і співвідношення обмінних процесів до потреб всього організму.
Порушення процесів регуляції призводить до патології функцій залоз і всього організму в цілому.
Регуляторні механізми можуть бути стимулюючими (полегшують) і гальмують.
Провідне місце в регуляції ендокринних залоз належить центральній нервовій системі. Існує кілька механізмів регуляції:
1) нервовий. Прямі нервові впливу відіграють визначальну роль в роботі іннервіруємих органів (мозкового шару надниркових залоз, нейроендокринних зон гіпоталамуса і епіфіза);
2) нейроендокринний, пов'язаний з діяльністю гіпофіза і гіпоталамуса.
У гіпоталамусі відбувається трансформація нервового імпульсу в специфічний ендокринний процес, що приводить до синтезу гормону і його виділенню в особливих зонах нервово-судинного контакту. Виділяють два типи нейроендокринних реакцій:
а) освіту і секрецію релизинг-факторів - головних регуляторів секреції гормонів гіпофіза (гормони утворюються в дрібноклітинних ядрах подбугровой області, надходять в область серединного узвишшя, де накопичуються і проникають в систему портальної циркуляції аденогипофиза і регулюють їх функції);
б) освіту нейрогіпофізарного гормонів (гормони самі утворюються в крупноклітинних ядрах переднього гіпоталамуса, спускаються в задню частку, де депонуються, звідти надходять в загальну систему циркуляції і діють на периферичні органи);
3) ендокринний (безпосередній вплив одних гормонів на біосинтез і секрецію інших (гормони тропів передньої долі гіпофіза, інсулін, соматостатин));
4) нейроендокринний гуморальний. Здійснюється негормональними метаболітами, які надають регулюючу дію на залози (глюкозою, амінокислотами, іонами калію, натрію, простагландинами).