Загальна система гормональної регуляцііметаболізма - студопедія
Більшість залоз ендокринної системи організму об'єднані в загальну регуляторну систему, вищим центром якої є гіпоталамус. ключова роль
гіпоталамуса в ендокринної регуляції метаболізму визначається двома моментами: по-перше, саме гіпоталамус, головним чином, опосередковано, через гіпофіз контролює діяльність більшості решти залоз внутрішньої секреції; по-друге, гіпоталамус, будучи частиною центральної нервової системи, служить центром, що здійснює об'єднання нервової і ендокринної регуляції функцій організму.
У ядрах гіпоталамуса синтезуються гормони, які є за своєю хімічною природою полипептидами. Гормони гіпоталамуса надходять у передню частку гіпофіза через спеціальну портальну систему, де регулюють головним чином виділення в кров гіпофізарних гормонів. Ці гормони гіпоталамуса діляться на три групи. Першу групу складають гормони, що стимулюють виділення гормонів гіпофіза в кров'яне русло, вони отримали назву рілізінггормонов або либеринов. Друга група гормонів гіпоталамуса пригнічує виділення гормонів гіпофіза в кров, їх зазвичай називають статинами. До теперішнього часу виділено такі гормони гіпоталамуса, що відносяться до двох зазначених груп:
а) рілізінггормона (ліберіни)
1. Тіроліберін (ТРГ) стимулює виділення тиреотропного гормону (ТТГ) гіпофіза.
2. Кортіколіберін (КРГ) стимулює виділення адренокортикотропного гормону (АКТГ) гіпофізу.
3. гонадолиберином (ГнРГ) стимулює виділення лютеїнізуючого (ЛГ) і фоллікулстімулірующего (ФСГ) гормонів гіпофіза.
4. Соматоліберин (СТГРГ) стимулює виділення соматотропного гормону (СТГ) гіпофіза.
Передбачається також існування в гіпоталамусі пролактоліберін (ПРЛРГ) і ліберинів меланоцітстімулірующего гормону (МСГРГ), проте до теперішнього часу отримати їх в високоочищеним вигляді не вдалося.
1.Соматостатін (СС), що інгібує виділення СТГ з гіпофіза; крім того, він пригнічує виділення ТТГ.
2. Гонадоліберінассоціірованний пептид (ГАП), що інгібує виділення пролактину (ПРЛ) з гіпофіза; крім того, виділення ПРЛ сильно відзначено зниження дофамином.
Іноді ГАП і дофамін об'єднують під назвою пролактінінгібірующіе гормони (ПИГ).
Передбачається також існування меланостатин (МСГС), проте його існування не було підтверджено.
Третю групу гормонів гіпоталамуса складаю два гормону окситоцин і вазопресин, які, синтезуючи в гіпоталамусі, надходять в задню частку гіпофізу, де тимчасово накопичуються, а потім надходять у кров'яне русло.Вторим рівнем системи гормональної регуляції є гіпофіз. Гормони гіпофіза також
можна поділити на три групи. Першу групу складають гормони передньої долі гіпофіза, що стимулюють діяльність периферичних залоз внутрішньої секреції. До них відносяться:
1. ТТГ, який стимулює синтез тетрайодтиронин (Т4) і тріїодтіроніна (Т3) в щитовидній залозі.
2. АКТГ, що стимулює синтез глюкокортикоїдів корою наднирників.
3. ЛГ і ФСГ, що стимулюють синтез статевих гормонів в сім'яниках і яєчниках.
До другої групи гормонів гіпофіза відносяться гормони, що впливають на клітини різних органів і тканин: СТГ, ПРЛ, МСГ, bліпотропний гормон (bЛПГ).
Третю групу гормонів складають вазопресин і окситоцин, які, як уже згадувалося, синтезуються в ядрах гіпоталамуса, але надходять в задню частку гіпофіза, звідки надходять в кров'яне русло. Ці два гормони також надають свою дію на клітини різних органів і тканин.
Нарешті, третій рівень системи гормональної регуляції утворюють периферичні залози внутрішньої секреції, які виділяють різні гормони, які надають регуляторні дію на рівні клітин різних органів і тканин.
У описану систему не включені такі залози внутрішньої секреції як підшлункова залоза, мозкова речовина надниркових залоз, тимус і епіфіз. Однак це зовсім не означає, що перераховані залози абсолютно автономні. Так, було повідомлення про виділення з тканини гіпофіза поліпептиду, що стимулює виділення інсуліну b клітини підшлункової залози; на виділення інсуліну підшлункової залози також впливає нейромедіатор ацетилхолін, а виділення адреналіну мозковим речовиною надниркових залоз контролюється волокнами чревного нерва.
Зміна швидкості активності проникності реплікації транскрипції трансляції ферментів мембран
2.4. Регуляція вмісту гормонів в крові
приводить до гальмування його синтезу, причому в реалізації петлі зворотного зв'язку
може бути задіяно кілька залоз внутрішньої секреції. Ця схема регуляції найбільш часто зустрічається в системі гіпоталамус ДД> гіпофіз ДД> периферична залоза внутрішньої секреції.
У гіпоталамусі синтезується рілізінггормона, який, впливаючи на гіпофіз, стимулює виділення в кров тропного гормону. Тропний гормон гіпофіза, в свою чергу, стимулює синтез в периферичної залозі її гормону. В результаті спрацьовування подібної ланцюга в крові підвищується рівень того чи іншого гормону периферичної залози внутрішньої секреції, що впливає на клітини мішені різних органів і тканин.
Підвищення вмісту в крові гормону периферичної ендокринної залози інгібує всю систему шляхом пригнічення синтезу рілізінггормона в гіпоталамусі, і тропного гормону в гіпофізі. Стимулюючий сигнал вимикається і в периферичної залозі внутрішньою секреції знижується продукцію свого гормону, а його постійно йде інактивація призводить до падіння вмісту гормону в крові. Цей регуляторний механізм відомий під назвою «довга петля негативного зворотного зв'язку».
Тропний гормон гіпофіза, виділення якого в кров стимулюється рілізінггормона гіпоталамуса, також може надавати інгібуючу дію на синтез рілізінггормона в гіпоталамусі, що в кінцевому підсумку призводить до загасання стимулюючого сигналу в системі. Цей механізм одержав назву «коротка зашморг негативного зворотного зв'язку». Обидва ці механізми представлені на наступній далі схемою:
2.5. Клітини мішені і рецептори гормонів
Загальна кількість клітин в організмі дорослої людини становить за оцінними даними величину близько 75 трильйонів, причому налічується близько 200 типів диференційованих клітин. Лише деякі з диференційованих клітин здатні продукувати гормони, але клітини практично всі типів знаходяться під контролем тих чи інших гормонів. Клітини, здатні тим чи іншим чином
відповідати на вплив будь-якого гормону отримали названіеклеток мішенейдля даного гормону. У свою чергу, органи або тканини, в яких вплив гормону викликає специфічну біохімічну або фізіологічну реакцію, отримали назву органи мішені або тканини мішені для даного гормону. Слід лише мати на увазі, що та чи інша тканина зазвичай містить кілька типів диференційованих клітин і далеко не всі вони реагують на вплив конкретного гормону. Так, на вплив тиреотропного гормону в його органомішені щитовидній залозі реагують тироцити, тоді як інші варіанти диференційованих клітин, наявних в залозі, на ТТГ не реагують. З іншого боку, гормони також розрізняються по широті спектру клітин, на яких вони роблять свій регулюючий вплив. Н-р, bМСГ діє переважно на меланоцити, стимулюючи в них синтез меланіну, тоді як інсулін впливає на багато типів клітин, збільшуючи. Для того щоб клітина реагувала на появу в навколишній її середовищі гормону або інший сигнальної молекули, вона повинна мати в своєму складі спеціалізовані структури, здатні розпізнавати ці сигнальні молекули. Такими спеціалізованими структурами є клітинні рецептори. За хімічною природою клітинні рецептори є складні білки глікопротеїди, що мають у своїй структурі спеціалізовані функціональні центри, здатні до виборчого взаємодії з тією чи іншою сигнальної молекулою.
Вибірковість взаємодії рецептора з гормоном (або інший сигнальної молекулою) базується на комплементарності поверхні центра зв'язування гормону і поверхні гормону або окремого його ділянки. Це зв'язування здійснюється за
рахунок слабких взаємодій: електростатичного або гідрофобного і тому можна зупинити.
Для рецепторів характерні три загальних властивості: по-перше, висока специфічність взаємодії рецепторів зі «своїми» сигнальними молекулами (висока афінність зв'язування). що дозволяє відбирати для взаємодії потрібні молекули з їх численного оточення; по-друге, висока чутливість. що дозволяє вловлювати у навколишньому середовищі «свої» сигнальні молекули в концентраціях порядку нано або навіть пікомоль;
По-третє, насичуваності зв'язування сигнальних молекул, обумовлена обмеженою кількістю молекул-рецепторів в складі клітини.
Всі рецептори є полідоменного білками. На одному з доменів розташовується центр зв'язування сигнальної молекули це так званий домен впізнавання. Крім домену впізнавання в складі рецепторів завжди є домен, який відповідає за запуск внутрішньоклітинних механізмів, що забезпечують відповідь клітки на зовнішній регуляторний сигнал це так званий домен сполучення. взаємодія центру
зв'язування рецептора з своєї сигнальної молекулою, наприклад з гормоном, змінює
конформацию домену впізнавання, хвиля конформаційних змін захоплює і домен сполучення, що призводить до «активації» рецептора і включенню внутрішньоклітинних механізмів реалізації зовнішнього регуляторного сигналу.
Кожна клітина має в своєму складі кілька різних рецепторів, тому вона може реагувати на вплив різних сигнальних молекул, включаючи і різні гормони. Набір рецепторів у кожного типу диференційованих клітин індивідуальний, тому кожен тип клітин реагує лише на певне коло сигнальних молекул. Рецептори для однієї і тієї ж сигнальної молекули у клітин різного типу можуть бути різними, тому один і той же гормон може викликати в різних клітинах різний відповідь. Нарешті, для реалізації зовнішніх регуляторних сигналів, які сприймаються за допомогою різних рецепторів, можна використовувати загальні внутрішньоклітинні механізми і в такому випадку клітина буде відповідати в якійсь мірі однаково на вплив різних сигнальних молекул. В результаті дії перерахованих факторів складається складна мозаїка функціонування регуляторних систем в багатоклітинних організмах.
2.6. Механізм дії гормонів та інших сигнальних молекул
Гормони, як і інші сигнальні молекули, впливають на клітини, коректуючи в них хід обмінних процесів. Ця корекція метаболізму може базуватися на зміні кількості різних білків в клітині: структурних білків, білків ферментів або транспортних білків, або ж на зміну функціональної активності клітинних білків, особливо на змінах ефективності каталізу і трансмембранного перенесення різних речовин.
Механізм дії гормонів в значній мірі залежить від фізико-хімічних властивостей молекул гормонів. Гормони білкової природи, гормони пептиди, гормони похідні амінокислот за винятком иодированная тіронінов, як і родинні по хімічній природі інші сигнальні молекули, володіючи гідрофільними властивостями, не здатні проникати через зовнішні мембрани клітин.
Рецептори цих біорегуляторів локалізовані на зовнішній стороні зовнішньої клітинної мембрани, тому потрібен спеціальний механізм, що забезпечує трансформацію позаклітинного регуляторного сигналу в сигнал внутрішньоклітинний. Як правило, це пов'язано з синтезом в клітці сполук, які виступають в якості внутрішньоклітинних месенджерів або «друге вісників», що забезпечують формування метаболічного відповіді клітин на зовнішній регуляторний сигнал.
Гормони стероїдної природи і иодированная тироніни, мають гідрофобні властивості, можуть проникати через зовнішню мембрану всередину клітин і, зв'язуючись зі своїми рецепторами в цитоплазмі або ядрі, самі беруть участь у формуванні метаболічного відповіді клітин на зовнішній регуляторний сигнал, в зв'язку з чим ці біорегулятори не потребують посередниках типу «друге вісників».
Регуляторний ефект гормонів першої групи базується в першу чергу на зміну функціональної активності вже наявних в клітці білків, тоді як в основі регуляторних ефектів гормонів стероїдів і иодированная тіронінов в першу чергу лежить зміна ефективності експресії генів і на цій основі зміна кількості білків в клітині. Безумовно, при впливі гормонів білків, гормонів пептидів і гормонів похідних амінокислот також може відбуватися зміна ефективності експресії генів, але це результат впливу на геном клітин модифікованих білків-регуляторів, структура яких зазвичай змінюється при опосередкованому участі внутрішньоклітинних месенджерів.