- •По вопросам приобретения книги
- •Глава 1
- •Глава 2 физиология мышц
- •Глава 3 физиология синаптической передачи
- •Глава 4 процессы управления в живых системах
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7 физиология вегетативной нервной системы
- •Глава 8 сенсорные системы мозга
- •Глава 9 учение о высшей нервной деятельности
- •Глава 10
- •1. Механизм действия стероидных гормонов.
- •2. Механизм действия тнреондных гормонов.
- •3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотоннна, гистамвна.
- •Глава 11
- •Глава 12
- •11 .Физиология человека
- •Глава 13 физиология крови
- •1) Фагоцитоз; 2) внутриклеточное переваривание; 3) цитотоксическое действие; 4) дег-рануляция с выделением лизосомальных ферментов.
- •Азкц — антителозависимая клеточная цитотоксичность — реализуется с участием к-клеток, т-лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и при наличии антител к данной чуже родной клетке.
- •Глава 14 группы крови. Свертывание крови
- •А нтигены
- •Кровезаменители дезинтоксикационного действия: гемодез, полидез или неогемодез,
- •Препараты для белкового парентерального питания: гидролиэат казеина, гидроли- эин, аминопептид, аминокровин, аминокислоты в смеси (полиамин, левамин, амнион).
- •Глава 15 физиология сердца. Гемодинамика
- •Глава 16
- •15. Физиология человека
- •16. Физиология человека
- •Глава 17 регуляция кровообращения
- •2. Гетерометрический и гомеометрические механизмы саморегуляция: деятельности сердца. А. Закон сердца, или закон Франка-Старлинга: чем больше растянута мышца сердца,
- •2. Пример, поясняющий роль вазокардиальных рефлексов: при повышении кровяного давления в области дуги аорты или в области каротидного синуса, где имеется большое
- •17. Физиология чедежка
- •Глава 18 органное кровообращение
- •Глава 19
- •2) При форсированном (глубо ком) вдохе человек может допол нительно вдохнуть определенный
- •После максимального выдоха в легких остается определенный объем, который ни при каких условиях не покидает легкие, — остаточный объем легких (оол), в среднем он. Ра вен 1200 мл.
- •18. Физиология человека
- •Дыхательная апраксия. Наблюдается при поражении нейронов лобных долей. Боль* ной не способен произвольно менять ритм и глубину дыхания, но обычный паттерн дыха ния у него не нарушен.
- •Нейрогенная гипервентиляция. Дыхание частое и глубокое. Возникает при стрессе, при физической работе, а также при нарушениях структур среднего мозга.
- •Глава 20
- •19. Физиология человека
- •Глава 21
- •Глава 22
- •20. Физиология человека
- •1. Сократительный термогенез — продукция тепла в результате сокращения скелетных мышц:
- •2. Несократительный термогенез, или недрожательный термогенез (продукция тепла в результате активации гликолиза, Лшкогенолиза и липолиза):
- •Паровые бани, например, русская баня. Иногда их называют «парильнями» (темпера тура 45—60°с, влажность — 90—100%);
- •Суховоздушные бани, например, финская баня или сауна (температура среды 90— 120°с, влажность —10—15%).
- •Глава 23
- •21. Физиология человека
- •Глава 24
- •22. Физиология человека
- •Глава 25
- •Желчные кислоты,
- •Желчные пигменты,
- •Холестерин.
- •Смешанные мицеллы. Такие мицеллы содержат холестерин, желчные кислоты и фос- фатидилхолин (мицеллярная фракция).
- •Внемицеллярный жидкостно-кристаллический холестерин в водном окружении желчи.
- •3) Твердокристаллический холестерин (осадок). Жидкостно-кристаллический холестерин нестабилен, он стремится перейти в одну из
- •Оценка гидролиза и всасывания
- •Глава 26 физиология питания
- •3) Физиологическое распределение количества пищи по ее приемам в течение дня (см. Выше).
- •2) Особенности пищевых рационов для работников умственного труда.
- •Глава 27 выделение. Физиология почки
- •25. Физиология человека
- •Глава 28
- •Глава 29
- •26. Физиология человека
- •Глава 30 время и функции организма
- •Ритмы высокой часто ты. К ним относятся все ко лебания с длительностью цик ла не более 0,5 часа.
- •Ритмы средней частоты: ультрадвый (ультрадианный)
- •3. Ритмы низкой частоты: циркавижинтанный (с 20- дневной длительностью), циркатригинтанный (соответ ствует лунному месяцу — около 30 дней), цирканнуаль- ный (годичный).
- •Глава 31 физиология трудовых процессов
- •28. Физиология человека
- •Глава 32 экология человека
- •Демографической структуры национальной и этнической структуры состояния здоровья населения
- •Глава 33 экология и продолжительность жизни
- •250 Тыс._ младенцев рождаются ежедневно. 1040 — в час, 3 — в секунду. За 21 день рождается столько, сколько составляет население большого города, за 8 месяцев — фрг, за 7 лет — Африки.
- •Глава 34 возрастная физиология*
- •31. Физиология человека
- •32. Физиология человека
- •Глава 35 физиология старения*
- •Оглавление
- •Глава 1 V 5
- •Глава 2 и
- •Глава 4 34
- •Глава 6 so
- •Глава 8 76
- •Глава 9 „ юз
- •Глава 11 131
- •Глава 12 ш
- •Глава 13 — из
- •Глава 14 ; 194
- •Глава 15 204
- •Глава 16 224
- •Глава 17 244
- •Глава 18 259
- •Глава 19 271
- •Глава 20 279
- •Глава 21 294
- •Глава 22 зог
- •Глава 24 .; 329
- •Глава 25 340
- •Глава 26 354
- •Глава 27 , 370
- •Глава 28 зев
- •Глава 29 „ - 396
- •Глава 30 407
- •Глава 31 , 418
- •Глава 32 : 4зв
- •Глава 33 4so
- •Глава 34 .... . «. 458
Глава 10
ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ (ОБЩАЯ ЭНДОКРИНОЛОГИЯ)
Понятие о железах внутренней секреции сформулировано И. Мюллером (1830). Немецкий физиолог Адольф Бертольд в 1849 году впервые установил, что пересадка кастрированному петуху в брюшную полость семенников другого петуха приводит к восстановлению исходных свойств у кастрата. Эту дату считают датой рождения эндокринологии. В 1889 г. Броун-Секар сообщил об опытах, проведенных на самом себе — вытяжки из семенников животных оказали на старческий организм ученого (а ему было 72 года) «омолаживающее» действие. Однако эффект омоложения длился недолго — через 2—3 месяца он пропадал. Но главное, что дали эти опыты — это мощный импульс для развития эндокринологии.
В 1901 г. русский исследователь Соболев Л. В. доказал, что панкреатическая железа обладает способностью секретировать физиологически активное вещество, которое было идентифицировано в 1921 г. Ф. Бантингом и Ч. Бестом как инсулин. В 1902 г. Старлинг и Бейлис выдвинули идею о существовании секрета, способствующего выделению панкреатического сока. Именно Старлинг дал ему название «гормон» — побуждаю к действию, к активности. В дальнейшем эндокринология интенсивно развивалась и продолжает развиваться в наши дни. Все больше становится очевидным, что продукция физиологически активных веществ — это функция не только желез внутренней секреции, но и многих традиционно неэндокринных органов. Желудочно-кишечный тракт, почки, печень, сердце продуцируют гормоны и гормоноиды.
Еще в конце прошлого века в кишечнике были обнаружены хромаффинные клетки, которые интенсивно окрашивались хромом. В последующем подобные клетки были выявлены в пищеводе, бронхах и других отделах дыхательной системы. Австрийский патолог Фейр-тер, обнаруживший эти клетки, объединил их в паракринную систему, считая, что в них продуцируются вещества, подобные гормонам. Английский гистолог Пирс в 50-х годах нашего века обнаружил, что асе эти клетки способны поглощать вводимые извне аминокислоты — предшественники гормонов, и расщеплять их путем декарбоксилирования, а из их остатков синтезировать гормоны. Он назвал этот процесс «Амине Прекурсор Аптейк энд декарбоксилейшн». Первые буквы четырех этих слов составили аббревиатуру — АПУД (1968 г.). Клетки получили название — «апудоциты». Сейчас уже известно более 50 типов апудоцитов, синтезирующих около 50 гормонов, в том числе — серотонин, мелатонин, адреналин, гистамин, инсулин, гастрин, секретин, панкреозимин (холецистокинин), вазоак-тивный интестинальный гормон, бомбезин, энкефалины, эндорфины, инсулин и многие другие. В целом, системе АПУД уделяют большое внимание в связи с тем, что без апудоцитов нарушается нормальная деятельность организма.
ТИПЫ ГУМОРАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ
Эндокринология — наука, изучающая развитие, строение и функции желез внутренней секреции и клеток-продуцентов гормонов, биосинтез, механизм действия и особенности гормонов, их секрецию в норме и при патологии, а также болезни, возникающие в результате нарушения продукции гормонов.
Различают следующие варианты действия гормонов (по классификации Балаболки-наМ.М.,1989).
123
Гормональное — или собственно эндокринное: гормон выделяется из клетки-проду цента, попадает в кровь и с током крови подходит к органу-мишени, действуя на расстоя нии от места продукции гормона.
Паракринное действие — из места синтеза гормон попадает во внеклеточное прост ранство, а из него — воздействует на клетки-мишени, расположенные в округе.
Изокринное действие — аналогично 2), но в данном случае контакт клетки-продуцен та гормона и клетки-мишени очень тесный.
Нейрокринное действие — это действие гормона, подобное действию медиатора.
Аутокринное действие — клетка продуцирует гормон, который сам и воздействует на эту же клетку-продуцент, т. е. клетка-мишень = клетка-продуцент.
Главное, следует четко различать эндокринный и паракринный эффекты.
ФУНКЦИИ ГОРМОНОВ
Их много. Но главные из них — это обеспечение роста, физического, полового и интеллектуального развития (1), обеспечение адаптации организма в различных условиях (2), поддержание гомеостаза (3). Гормоны оказывают метаболический эффект и тем самым реализуют указанные функции. Более детально функции гормонов рассматриваются при изложении частных вопросов эндокринологии.
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ГОРМОНОВ И ДРУГИХ БАВ
Все гормоны с точки зрения их химической структуры делятся на 3 класса — белковые, стероидные (липндные) и производные аминокислот.
Группа белковых гормонов представлена, во-первых, гормонами-протеидами (сложными белками). Это глкжопротеиды. К этой группе относятся тиреотропный гормон (ТГГ), фолли-кулостимулирующий гормон (ФСГ), лютешшзирующий гормон (ЛГ). Вторая группа — это пептидные гормоны, состоящие из 30—90 аминокислотных остатков. К этой группе относятся адренокортикотропный гормон (АКТГ), соматотропный гормон (СТГ), меланоцитстиму-лирующий гормон (МСГ), пролактин, паратгормон, инсулин, глюкагон. Например, АКТГ содержит 39 аминокислотных остатков, СТГ— 191, пролактин— 198. Третья группа белковых гормонов — это группа олигопептидов (малых пептидов), она представлена гормонами, состоящими из небольшого числа аминокислотных остатков: это либерины, статины, гормоны желудочно-кишечного тракта. Например, соматостатин содержит 14 аминокислот, гона-долиберин — 10 аминокислот, окситоцин содержит 9 аминокислотных остатков.
Важно отметить, что белковые гормоны, во-первых, являются гидрофильными и потому они не способны проходить пассивно через фосфолипидные барьеры (плазматические мембраны), во-вторых, их гидрофильность позволяет самостоятельно транспортироваться с кровью, так как они растворимы в крови.
Стероидные, или липндные, гормоны представляют собой производные холестерина (холестерин переходит в прегненолон, из которого происходят все основные стероидные гормоны) — кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестины, эстрадиол, эстриол, эстрон, тестостерон, стеролы витамина Д. Кроме того, к этой группе гормонов относятся арахидо-новая кислота и ее производные — простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейко-триены. Для всех этих гормонов характерна гидрофобность. Поэтому они хорошо проходят из мест своего синтеза через клеточную мембрану и попадают беспрепятственно в другие среды (кровь, межклеточное пространство). В крови они требуют специальных носителей, так как гидрофобный
Группа гормонов — производных аминокислот, представлена такими гормонами, как адреналин, норадреналин, дофамин, тироидные гормоны (трийодтиронин, тироксин) — все они являются производными аминокислоты тирозин. Серотонин — производное триптофана, гистамин — производное гистидина. Только тиреоидные гормоны способны проходить
124
через клеточные барьеры, все остальные производные аминокислот не могут проходить через плазматическую мембрану внутрь клетки.
В целом, знание химической природы гормона позволяет в определенной степени понять отдельные этапы сложного процесса, который возникает при воздействии гормона на орган-мишень.
СИНТЕЗ И ТРАНСПОРТ ГОРМОНОВ
1. Белковые гормоны (белково-пептидные гормоны) образуются путем процессинга бел ковых предшественников (прогормонов) или даже нрепрогормонов. Как правило, синтез осуществляется в рибосомах шероховатого ретикулюма эндокринной клетки. Принцип син теза таков — во внутреннем пространстве ретикулюма на рибосомах синтезируется пре- прогормон. Затем от него отщепляется 20—25 аминокислотных остатков и в таком виде образовавшийся прогормон отшнуровывается от ретикулюма в виде везикул или гранул и попадает в аппарат Гольджи. В этом аппарате содержимое гранул (везикул) высвобождает ся, происходит отщепление от прогормона лишних аминокислотных фрагментов и таким образом образуется гормон. Этот синтезированный гормон окружается мембранами и вы носится в виде везикулы к плазматической мембране. По мере транспорта везикулы в ней происходит дозревание гормона, например, ацетилирование его конца. После слияния ве зикулы с плазматической мембраной происходит разрыв везикулы и излитие гормона в ок ружающую среду — происходит явление экзоцитоза.
Вот пример синтеза инсулина: в результате рибосомального синтеза на мембранах шероховатого ретикулюма образуется пропроинсулин — 109 аминокислотных остатков; здесь же, в ретикулюме, от него отщепляется гидрофобный фрагмент, состоящий из 23 аминокислотных остатков, и остается проинсулин. Везикула с проинсулином переносится в аппарат Гольджи, где мембранная протеиназа выщепляет из молекулы проинсулина (1-86) фрагмент 31-65. В результате образуется инсулин — две цепи А и В, соединенные между собой двумя S-S мостиками. Здесь же в аппарате Гольджи заготовленная заранее везикула захватывает инсулин, а также ионы цинка. После присоединения везикулы к плазматической мембране ее содержимое — инсулин — выбрасывается в межклеточное пространство. Синтез молекулы происходит за 1 —2 минуты, транспорт проинсулина от ретикулюма до аппарата Гольджи занимает 10—20 минут, а «созревание» везикул, несущих инсулин от аппарата Гольджи до плазматических мембран, происходит за 1—2 часа.
В целом от начала синтеза белковых гормонов до момента их появления в местах секреции проходит 1—3 часа. Самое «улкое» место — это процесс секреции — процесс от эндо-плазматического ретикулюма до плазматической мембраны. Поэтому в основном регуляция уровня гормонов в крови осуществляется на этапах секреции, а не на этапах синтеза.
Некоторые гормоны образуются из общего предшественника, например, АКТГ, МСГ, липотропины, эндорфины, энкефалины образуются из общего предшественника — пропио-омеланокортина. Поэтому индукция или репрессия синтеза этого предшественника сказывается одновременно на каждом из перечисленных гормонов.
Белковые гормоны в силу их гидрофильности хорошо растворимы в крови и поэтому не требуют специальных переносчиков. Их разрушение в крови и тканях осуществляется с участием специфических протеиназ, содержащихся в клетках-мишенях, а также протеиназ крови, печени, почек. Например, окситоцин разрушается окситоциназой. Полупериод жизни их в крови составляет 10—20 минут и меньше.
2. Синтез стероидных гормонов. Он осуществляется в клетках, начиная с подготовки холестерина, основного источника всех стероидов. В клетках-продуцентах стероидов име ется холестерин, который частично поступает из плазмы. Обычно холестерин связан с жир ными кислотами. Поэтому первый этап синтеза — это отщепление жирных кислот, оно происходит под влиянием фермента холестеринэстеразы. Свободный холестерин поступа ет в митохондрии и здесь он превращается в прегненолон. В его образовании принимают
125
участие цитохром Р45О, десмолаза и другие ферменты. Затем, образованный прегненолон поступает из митохондрий в эндоплазматический ретикулюм и микросомы. Здесь вначале образуется прогестерон, из которого с помощью различных ферментов образуются все стероидные гормоны. Один путь — это превращение прогестерона в кортикостерон и альдос-терон. Второй путь — превращение прогестерона в кортизол, из которого образуются анд-рогены (тестостерон), которые в свою очередь превращаются в эстрогены. Суть всех превращений, начиная от процесса преобразования холестерина в прегненолон в митохондриях и последующих реакций в микросомах, заключается в гидроксилировании молекул стероидов. Эти процессы осуществляются специальными ферментами — гидроксилазами и оксидазами. Набор этих ферментов и определяет те стероидные гормоны, которые синтезируются в конкретной эндокринной клетке (глкжокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны, прогестины). Интенсивность синтеза стероидных гормонов контролируется АКТГ и ЛГ, которые за счет изменения уровня цАМФ и (как следствие этого) повышения активности протеинкиназ активируют ферменты, участвующие в стероидогенезе, усиливая скорость образования соответствующих гормонов.
Период полужизни в крови для стероидов примерно равен 0,5—1,5 часа. Транспорт осуществляется транскортином (для кортикостероидов), тестостерон-эстроген-связывающим глобулином.
3. Синтез катехоламинов. Он осуществляется за счет последовательного превращения аминокислоты тирозина в ДОФА (диоксифенилаланин), дофамин, норадреналин, адреналин. Превращение тирозина в ДОФА происходит в цитоплазме хромаффинной клетки под влиянием фермента тироэингидроксилазы. Это наиболее медленная стадия в биосинтезе катехоламинов. Инсулин, глюкокортикоиды, ацетилхолин повышают активность этого фермента и ускоряют процесс образования катехоламинов. Образовавшийся ДОФА в цитоплазме превращается в дофамин. Дофамин проникает в специально образованные гранулы (везикулы), в которых при наличии фермента дофамин-бета-оксидазы и кофакторов превращается в норадреналин. Из этих везикул норадреналин может выбрасываться в синаптическую щель (если речь идет о синапсе) или в цитоплазму. В цитоплазме с помощью фермента метилазы образуется адреналин, который поступает в специальные гранулы (везикулы) и с помощью этих гранул секретируется клеткой во внеклеточное пространство. Считается, что полу период жизни катехоламинов в крови человека I—3 минуты. Катехоламины в крови связываются белками и лишь 5—10% их находится в свободном состоянии. Благодаря этому белки выполняют функцию буфера, поддерживая на постоянном уровне концентрацию гормона в крови.
РЕЦЕПТОРЫ ГОРМОНОВ
Гормональные рецепторы — а число идентифицированных рецепторов в настоящее время достигло 60, в 50% случаев локализуются на мембранах клетки-мишени, а в остальных случаях — внутри клетки. Гормоны, которые не способны проникать через плазматическую мембрану, должны иметь рецепторы на поверхности клетки. Плазматические рецепторы имеют белковые гормоны — ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гормон, СТГ, пролактин, хорионический соматотропин (плацентарный лактоген), инсулин, инсулиноподобный фактор роста I и Н, соматомедин, релаксин, гастрин, холецистокинин, глюкагон, ВИП, АКТГ, альфа-МСГ, энкефалины, эндорфины, бета-липотропин, окситошш, вазопрессин (АДГ), эпидермальный фактор роста, паратирин (паратгормон), кальцитонин, тиролиберин, гонадо-либерин, соматостатин, соматолиберин. На поверхности клетки имеются рецепторы для восприятия катехоламинов (альфа- и бета-адренорецепторы), простагландинов (пока идентифицировано лишь 6 видов рецепторов), серотонина, нейротензина, вещества Р, гистамина.
Внутриклеточные рецепторы служат для восприятия стероидных гормонов — глюко-кортикоидов, минералокортикоидов, эстрогенов, андрогенов, прогестинов, а также тирео-идных гормонов — тироксина и трийодтиронина.
126
Ко многим гормонам рецепторы еще не выявлены.
Все гормональные рецепторы представляют собой специфические структуры клетки, связывание с которыми — обязательное условие для проявления эффектов гормонов. Рецепторы обладают высоким средством и избирательностью к гормонам, но в то же время они могут связывать структурные аналоги гормонов. Поэтому в литературе принято такое понятие: вещества, имитирующие действие гормона — это агонисты, или миметики, а вещества, которые связываются с рецепторами, но при этом не вызывают биологического эффекта или препятствуют связыванию гормона — антагонисты, или литики.
В одной и той же клетке и даже на одной и той же мембране клетки могут располагаться десятки разных типов рецепторов. Рецепторы представляют собой белковые структуры. Их синтез происходит в эндоплазматическом ретикулюме (в рибосомах). После образования они проходят «дозревание» в аппарате Гольджи, откуда транслоцируются в плазматические мембраны или в цитозоль. Количество рецепторов одного и того же типа, например, адренорецепторов, на поверхности клетки варьирует. Существуют несколько видов регуляции концентрации рецепторов. Один из них — это регуляция за счет изменения синтеза рецепторов. Например, при беременности у женщин в миометрии существенно меняется концентрация окситоциновых, серотониновых рецепторов, холино- и адренорецепторов. Так, согласно нашим данным, при беременности миометрии женщин лишается М-холино-рецепторов, но в то же время в нем возрастает концентрация окситоциновых, серотониновых и гистаминовых рецепторов, повышается концентрация бета-адренорецепторов и снижается уровень альфа-адренорецепторов. Все эти изменения, вероятнее всего, происходят под влиянием эстрогенов и прогестерона.
Концентрация рецепторов на поверхности клетки зависит также от уровня гормонов. Например, когда содержание в крови гормона возрастает, то число рецепторов для этого гормона на поверхностной мембране снижается. Этим самым как бы происходит снижение чувствительности клетки к гормону, находящемуся в крови в избыточном состоянии. И наоборот, если уровень гормона в крови снижается, то концентрация рецепторов для этого гормона возрастает, повышается чувствительность клетки к данному гормону. Этот принцип регуляции числа гормональных рецепторов внутри и на поверхности клетки-мишени получил название «даун-регуляции».
Для взаимодействия гормона с рецептором важно его сродство к этому рецептору. Эта величина тоже может модулироваться. Например, при закислении среды с рН 7,4 до 7,0 связывание инсулина с инсулиновыми рецепторами снижается на 50%. Установлено, что «пустые» рецепторы имеют высокое сродство к гормону, когда же «оккупированы», то их сродство к гормону снижается.
Сродство к гормону, или количество функционально активных рецепторов, может регулироваться (в условиях патологии) за счет появления аутоантител к специфическим рецепторам. Например, при некоторых формах сахарного диабета несмотря на достаточно высокий уровень инсулина в крови имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата — часть инсулиновых рецепторов оккупирована антителами.
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ
Взаимодействие гормона с рецептором — это обязательный начальный этап, запускающий целый каскад реакций, в результате которого гормон оказывает свой физиологический эффект, например, повышение синтеза специфических белков-рецепторов, повышение синтеза гормона, сокращение гладкомышечных клеток и т. п. Рассмотрим более конкретно эти каскады.