ГОРМОНИ В СИСТЕМІ ІНТЕГРАЦІЇ ФУНКЦІЙ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ

ГОРМОНИ В СИСТЕМІ ІНТЕГРАЦІЇ ФУНКЦІЙ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ НЕЙРО-ГУМОРАЛЬНОЇ РЕГУЛЯЦІЇ ОБМІНУ РЕЧОВИН. МОЛЕКУЛЯРНО-КЛІТИННІ МЕХАНІЗМИ ДІЇ ГОРМОНІВ ПЕПТИДНО-БІЛКОВОЇ ПРИРОДИ НА КЛІТИНИ-МІШЕНІ. МОЛЕКУЛЯРНО-КЛІТИННІ МЕХАНІЗМИ ДІЇ КАТЕХОЛАМІНІВ ТА ІНШИХ БІОГЕННИХ АМІНІВ (ДОФАМІН, СЕРОТОНІН, ГІСТАМІН, МЕЛАТОНІН) НА КЛІТИНИ-МІШЕНІ

 

Загальні відомості про гормони

 

В організмі людини нараховується приблизно 100 трильйонів клітин різної будови і призначення, які формують цілий ряд високоспеціалізованих тканин, органів і систем. Єдність і цілісність функцій і реакцій орга­нізму забезпечується тим, що всі процеси, які перебігають у клітинах, тканинах, органах і системах органів, взаємозв'язані і взаємопідлеглі. Цей взаємозв'язок зумовлений наявністю в організмі двох систем регуляції і узгодження функцій: нервової і гормональної (ендокринної). Нервова система подібна до складної телефонної сітки, яка з допомогою дротів з'єднує джерело інформації з місцем її отримання і дії. Ендокринна система використовує кровообіг для передачі інформації у формі високоспе­­ціалізованих хімічних речовин, що називаються гормонами; ця система є "бездротовою".

http://www.youtube.com/watch?v=8fh2HmdxQjQ&feature=related

Термін "гормон" походить від грецького hormао, що означає "збуджувати", "приводити в рух". Назва введена Бейлісом і Старлінгом у 1905 р. при вивченні відкритого ними секретину, гормону шлунково- кишкового тракту. Ендокринна і нервова системи разом забезпечують постійність внутрішнього середовища, гомеостаз (Клод Бернар). Нейрогуморальні механізми реагують на різноманітні зміни зовнішнього і внутрішнього середовища та забезпечують адекватну реакцію організму на ці зміни. Гормони беруть участь у всіх важливих процесах життєдіяльності орга­нізму, зокрема у розмноженні, рості, диференціації і розвитку, адапта­ції до змін надходження поживних речовин, рідини, електролітів.

Отже, гормони – це біологічно активні речовини різноманітної хімічної природи, які виробляються в спеціалізованих клітинах залоз внутрішньої секреції, надходять безпосередньо в кров і здійснюють гуморальну регуляцію обміну речовин і функцій організму.

Концентрація гормонів в крові дуже низька, від мікромолярної (10‑6 моль/л) до пікомолярної (10-12 моль/л), але кількість молекул, яка відповідає цій концентрації, величезна – 1011-1017 молекул/л, практично трильйони молекул у 1 літрі крові. Ця величезна кількість молекул гормонів робить можливим їх вплив на кожну окрему клітину організму.  Але гормони діють не на всі клітини, а лише на клітини-мішені, що містять специ­фічні білки-рецептори, які зв'язують молекули гормонів із високою вибір­ковістю. Рецептори локалізовані у плазматичній мембрані клітин або їх цито­плазмі чи ядрі. Кількість рецепторів у клітині не постійна і регулю­ється або кількістю власного гормону, або дією іншого гормону. На плазматичній мембрані кількість рецепторів може досягати десятків тисяч.

Час життя гормонів у крові невеликий, причому для гормонів різних груп різний і складає, як правило, хвилини чи години, а для тиреоїдних гормонів щитовидної залози – дні. Як тільки минає необхідність у дії гормонів, вони швидко інактивуються під дією відповідних ферментів. Час, за який гормони викликають певну біологічну чи фізіологічну відповідь, також різний. Наприклад, печінка починає викидати глюкозу вже через декілька секунд після виділення адреналіну в кровообіг. Для інших гормонів реакція тканин-мішеней досягає максимуму через хвилину, години чи навіть дні (для тих же тиреоїдних гормонів щитовидної залози). Ці відмінності в часі, необхідному для відповіді, зумовлені механізмом дії гормону.

Крім гормонів, які виділяються у кров і діють на тканини, що віддалені від місця утворення, є гормони, які проявляють свою дію у тому ж органі, в якому вони синтезуються, тобто на невеликій відстані від місця синтезу (паракринна дія), або навіть діють на клітини, що їх секретують (автокринна дія). До гормонів місцевої дії відносять гормони шлунково-кишкового тракту, простагландини, тромбоксани і лейкотрієни, серотонін і гістамін.

http://www.youtube.com/watch?v=3LW7TSBcFjE&feature=related

 

Залози внутрішньої секреції

 

За́лози вну́трішньої секреції або ендокринні залози — це ті, які не мають вивідних проток, і виділяють свою «продукцію» — гормони, безпосередньо в кров, яка омиває ці залози. Саме через це їх називають залозами внутрішньої секреції (ендокринні залози). У людини до ендокринних залоз відносять: епіфіз, гіпофіз, щитоподібну, загрудинну, паращитоподібні, наднирники, острівці Лангерганса підшлункової залози та ендокринну частину статевих залоз (рис. 1). У зв'язку з цим підшлункову залозу та статеві залози відносять до змішаних залоз за типом секреції.

Більшість гормональних процесів регулюється гіпофізом, який виділяє тропні гормони, що регулюють діяльність інших залоз. В свою чергу, секреторну діяльність гіпофіза регулює гіпоталамус, нейрони якого продукують нейроендокринні трансмітери, що стимулюють або пригнічують роботу гіпофіза. Ці два органи утворюють єдину гіпоталамо-гіпофізарну систему, в якій перший виконує регулюючу роль, а інший — ефекторну.

 

 

Описание: Описание: Описание: Ендокринна система

 

Рис 1. Основні залози внутрішньої секреції

 

Гіпоталамус - є зоною головного мозку, яка регулює активність гіпофіза і периферійних ендокринних залоз шляхом продукції в нейросекреторних клітинах специфічних гіпоталамічних, гіпофізотропних гормонів та дії нейротрансмітерів, що контролюють функції підпорядкованих залоз внутрішньої секреції через симпатичну та парасимпатчну нервову систему.

Гіпофіз — залоза внутрішньої секреції, розташована при основі головного мозку (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Гіпофіз

 

Вона виробляє гормони, які мобілізують захисні сили організму, стимулюють функцію статевих залоз, регулюють ріст людини (гормон росту),  сприяє синтезу меланіну і зумовлює забарвлення шкіри, виконує функцію «депо» гормонів, які синтезуються в гіпоталамусі: вазопресин, або антидіуретичний гормон, і окситоцин.

Щитоподібна залоза (рис. 3) виробляє йодовмісні гормони тироксин і трийодтиронін та гормон кальцитонін. Тироксин і трийодтиронін стимулюють розвиток органів і тканин, особливо кісткової та нервової, крім того, вони прискорюють обмін речовин, а отже, й виділення енергії. Кальцитонін регулює вміст кальцію в крові і сприяє його збереженню в кістках. Порушення функції щитоподібної залози призводить до захворювань: кретинізму, мікседеми базедової хвороби тощо.

Описание: Описание: Описание: Щитоподібна залоза

Рис. 3. Щитоподібна залоза:

А – зовнішня будова: 1 – щитоподібний хрящ; 2 – щитоподібна залоза; 3 – трахея;

Б - мікроскопічна будова щитоподібної залози: 4 – артерії; 5 – фолікул;

6 – колоїд, в якому знаходять ся гормони; 7 – залозисті клітини –тироцити

 

Паращитоподібні залози  (рис. 4) виробляють лише один гормон паратгормон, який є антагоністом кальцитоніну. Якщо кальцитонін щитоподібної залози знижує рівень кальцію у плазмі крові, то паратгормон підвищує його.

Описание: Описание: Описание: Прищитоподібні залози

Рис. 4. Прищитоподібні залози:

1 – верхні прищитоподібні залози; 2 – нижні прищитоподібні залози;

 3 – трахея; 4 – щитоподібна залоза; 5 – щитоподібний хрящ

 

Вилочкова залоза або тимус (рис. 5) - відіграє основну роль у розвитку клітинного імунітету. Вона впливає на дозрівання клітин крові Т-лімфоцитів.

Описание: Описание: Описание: Схематичне зображення загруднинної залози

Рис. 5. Схематичне зображення загруднинної залози (тимусу)

 

Надниркові залози — це парні залози, що складаються з двох шарів: зовнішнього (кіркового) та внутрішнього (мозкового), які функціонують незалежно один від одного (рис. 6). Так, кірковий шар виробляє гормони, які регулюють водно-сольовий обмін, впливають на обмін натрію, калію, а також білків, жирів і вуглеводів.

 

Описание: Описание: Описание: http://zid.com.ua/wp-content/uploads/2011/09/1011.jpg

Рис.6.   Розміщення надниркових залоз

 

Мозковий шар виділяє гормони адреналін і норадреналін, які забезпечують термінову мобілізацію всіх ресурсів організму, активізацію функцій органів та їхніх систем, спрямовану на підвищення м'язової працездатності й виживання організму в стресових ситуаціях. Норадреналін має ознаки гормону і медіатору, оскільки здатен передавати збудження в синапсах.

Епіфіз синтезує гормон мелатонін, секреція якого залежить від подразнення фоторецепторів сітківки ока світлом. У темноті мелатоніну синтезується більше: світло гальмує його секрецію. Мелатонін впливає й на пігменти клітин шкіри (шкіра при цьому світлішає). Учені припускають, що епіфіз виконує роль внутрішнього годинника, що узгоджує зміни стану організму з циклічними змінами світлої і темної частини доби.

 

Кінцеві ефекти дії гормонів:

1.                 Зміна мембранної проникності. Змінюючи стан мембран, гормони можуть посилювати чи гальмувати швидкість переходу ферментів, коферментів чи субстратів в клітину і з клітини. В результаті може змінюватись швидкість і напрямок ферментативних процесів.

2.                 Зміна активності окремих ферментів. Ферменти мають алостеричні центри, а гормони можуть бути алостеричними ефекторами. Діючи на алостеричні центри, вони можуть змінити конформац3ію фермента, в тому чилі активного центру, тим самим пригнічуючи або активуючи дію ферменту. Зрозуміло, що так діяти можуть лише гормони, які проникають в клітину.

3.                 Зміна інтенсивності синтезу фермента, тобто, гормони можуть впливати на генетичний апарат клітини. Так діють кортикостероїди, андрогени, естрогени. Вони взаємодіють із специфічними рецепторами в цитоплазмі клітини. Комплекс  гормон-рецептор переходить в ядро, де зв»язується з негістоновими білками хроматину. Ці білки можуть набувати значного негативного заряду і витісняти з хроматину пістони. Ділянка ДНК звільняється (оперон), в цих місцях починається транскрипція і синтез певного ферменту.

4.                 Вплив на розпад ферментів, синтез коферментів.


Класифікація гормонів

 

Існують морфологічна, хімічна, фізіологічна класифікації гормонів. За морфологічною класифікацією гормони розділяють залежно від місця їх синтезу, наприклад, гормони гіпофіза, щитовидної залози, підшлункової залози, надниркових залоз, статевих залоз тощо. Але ряд фактів не відповідають такому поділу. Так, статеві гормони утворюються в різних місцях: статевих залозах, корі надниркових залоз.

Деякі гормони гіпоталамуса наявні в інших відділах мозку, шишкоподібній залозі, шлунково-кишковому тракті. А головним є те, що не тільки в ендокринних залозах, а майже у всіх органах і тканинах організму є клітини, в яких синтезуються гормони. Ці клітини різних органів об'єднуються в АПУД-систему і називаються апудоцитами. Апудоцити виробляють катехоламіни, гістамін, серотонін, мелатонін, деякі гормони гіпофіза, гастрин, секретин тощо.

 

За хімічною природою гормони поділяються на такі групи (табл. 1):

 Класи гормонів

Хімічна природа гормонів

Гормони ендокринних залоз, що належать до цього класу

(1) Білково-пептидні гормони

Прості білки; глікопротеїни; пептиди

Гіпоталамо-гіпофізарні гормони; гормони паращитовидної залози; гормони острівкової частини

підшлункової залози; гастроінтестинальні гормони; нейропептиди; численні тканинні

біорегулятори пептидної природи;

(2) Гормони похідні амінокислот

 

 Гормони щитовидної залози; гормони

мозкової частини наднирникових залоз (катехоламіни); інші нейромедіатори з

властивостями гістогормонів (серотонін, дофамін, гістамін); гормон епіфіза —

мелатонін; 

(3) Гормони стероїдної природи

похідні холестеролу 

Глюкокортикоїди та мінералокортикоїди кори

наднирникових залоз; чоловічі та жіночі статеві гормони; похідні вітаміну D;

(4) Біорегулятори похідні арахідонової кислоти

(ейкозаноїди):

Простагландини,

простацикліни, тромбоксани, лейкотрієни

 

За біологічними функціями гормони ділять на такі групи:

1. Гормони, що регулюють обмін вуглеводів, жирів, амінокислот: інсулін, глюкагон, глюкокортикоїди, адреналін.

2. Гормони, що регулюють водно-сольовий обмін: альдостерон, вазопресин, ангіотензин, натрійуретичний фактор передсердя.

3. Гормони, що регулюють обмін кальцію і фосфатів: паратгормон, кальцитонін, активні форми вітаміну D.

4. Гормони, що відповідають за репродуктивну функцію організму: андрогени, естрогени, прогестерон, гонадотропні гормони, пролактин.

5. Гормони, що регулюють функції периферичних ендокринних залоз: гормони гіпоталамуса, тропні гормони гіпофіза.

У цій класифікації не враховується поліфункціональність ряду гормонів. Наприклад, адреналін регулює не тільки обмін речовин, але й частоту серцевих скорочень, кров'яний тиск, зменшує спазм бронхів. Деякі гормони не включені в класифікацію за функціями, оскільки викликають різні зміни, серед яких не виділено первинних (тироксин, соматотропін).

 

Регуляція синтезу і секреції гормонів

Ендокринні залози є складовою частиною системи нейрогуморальної регуляції організму. Під впливом різноманітних зовнішніх і внутрішніх подразників виникають електричні імпульси (потенціали дії) у спеціалізованих дуже чутливих рецепторах, що передаються доцентровими нервовими волокнами до клітин ЦНС. Після обробки інформації в ЦНС сигнали передаються на периферію (рис. 7). Під прямим контролем нервової системи знаходяться гіпоталамус і мозкова речовина надниркових залоз. Інші ендокринні залози зв'язані з нервовою системою опосередковано через гормони гіпоталамуса і гіпофіза.

 

Рис. 7. Зв’язок ендокринної та нервової систем

(суцільні стрілки позначають синтез гормону, пунктирні – вплив гормону на органи мішені)

 

У відповідь на сигнали із ЦНС гіпоталамус синтезує і секретує гіпоталамічні регуляторні гормони двох типів – ліберини і статини, які через систему портального кровообігу гіпофіза надходять до клітин аденогіпофіза. Кожний гіпоталамічний гормон регулює секрецію якогось одного гормону передньої частки гіпофіза. Ліберини стимулюють секрецію гормону гіпофіза, а статини пригнічують. Гормони аденогіпофіза, які називаються тропними або тропінами, виділяються в кров, транспортуються до певної ендокринної залози, стимулюють утворення і секрецію нею гормонів. Гормони периферичних залоз діють на органи і тканини-мішені, викликаючи відповідні фізіологічні й біологічні зміни. Із точки зору переносу інформації багатоступеневий процес можна розглядати як "посилення потоку інформації".

Синтез і секреція гормонів всіх видів регулюються механізмами, що працюють за принципом позитивного і негативного зворотних зв'язків. Так, концентрація у крові гормонів периферичних залоз чи тропних гормонів гіпофіза впливає на секрецію гормонів гіпоталамуса і гіпофіза.

Наприклад, підвищений вміст у крові тироксину гальмує секрецію тиреоліберину гіпоталамусом і тиреотропіну гіпофізом. На швидкість секреції гормонів ендокринними залозами впливають також наявні у крові продукти метаболізму, іони. Секреція деяких гормонів підпорядковується певним біологічним ритмам. Таким чином, як тільки гормон починає діяти на чутливу до нього клітину чи групу клітин, одночасно виникає сигнал, котрий гальмує дію гормону. Цим сигналом є або підвищений вміст іншого гормону, або корекція показника гомеостазу, зміна якого була первинною причиною активації певної залози.

У результаті надлишкового чи недостатнього утворення гормонів розвиваються ендокринні захворювання. Підвищення продукції гормонів може бути наслідком злоякісного перетворення клітин ендокринної залози. Зниження продукції гормонів зв'язане з незворотними пошко­дженнями чи загибеллю клітин залози. Причиною порушень регуляції і синтезу гормонів є генетичні дефекти клітин ендокринної залози або білків рецепторів клітин-мішеней, але звичайно має місце не дефект якогось одного гена, як при більшості молекулярних хвороб, а вроджені порушення ряду генів, тобто спостерігається багатофакторна спадкова схильність до розвитку патологічного процесу.

Для біохімічної діагностики ендокринних захворювань визначають в крові та інших біологічних рідинах концентрацію гормонів, продуктів їх обміну, а також вміст метаболітів, іонів, що регулюється відповідними гормонами.

 

Механізм дії гормонів

 

Механізм дії гормонів залежить від здатності їх проникати через плазматичну мембрану клітини. Водорозчинні гормони білково-пептидної природи, а також адреналін не проходять через плазматичну мембрану, а взаємодіють із специфічними мембранними рецепторами. Внаслідок взаємодії включаються внутрішньоклітинні шляхи передачі інформації, які регулюють метаболізм клітини та різноманітні клітинні процеси. На рівні плазматичної мембрани передача інформації здійснюється шляхом послідовної зміни конформації мембранних білків (рецепторного, сполучного) і ферменту. Останній розміщений із внутрішньої сторони мембрани і каталізує утворення низькомолекулярної речовини – вторинного посередника, месенджера. Дифузія вторинного посередника забезпечує швидке поширення сигналу по всій клітині до конкретних ферментів чи інших білків, які реалізують відповідь клітини на первинний сигнал – гормон чи іншу речовину (наприклад, ліки, бактеріальний токсин), що здатні зв'язуватись із гормональним рецептором плазматичної мембрани.

Безпосередньою мішенню дії вторинних посередників служать ферменти протеїнкінази, які шляхом фосфорилювання активують чи інгібують специфічні клітинні білки. Усі складові компоненти складають систему (каскад) і забезпечують ефективну передачу і підсилення відповідного гормонального сигналу.

Першою була відкрита аденілатциклазна месенджерна система, в якій вторинним посередником є циклічний АМФ. Структура цАМФ, реакція синтезу, яку каталізує мембранозв'язана аденілатциклаза, і реакція розпаду під дією фосфодіестерази розглянуті раніше. Сигнал з гормональних рецепторів на аденілатциклазу передають G-білки двох типів: Gs‑білок активує аденілатциклазу, а Gi-білок гальмує. G-білки обох типів складаються з альфа-, бета- і гама-субодиниць, причому відрізняються альфа-субодиницями, мають центри зв'язування ГТФ і ГДФ та здатні гідролізувати зв'язаний ГТФ до ГДФ і неорганічного фосфату. До включення системи G-білок містить зв'язаний з альфа-субодиницею ГДФ і не взаємодіє з аденілатциклазою.

Приєднання гормону зумовлює конформаційні зміни рецептора і G‑білка. Останній швидко зв'язує ГТФ замість ГДФ і в такій формі змінює активність аденілатциклази (активує чи гальмує, залежно від типу). Одно­часно стимулюється ГТФазна активність G-білка і після переходу ГТФ у ГДФ активація аденілатциклази припиняється. Білок-рецептор, G-білок і каталітична субодиниця аденілатциклази разом складають аденілатциклазний комплекс. Трансмембранна передача сигналу комплексом завершується утворенням цАМФ. Далі передача сигналу пов'язана з дією цАМФ на внутрішньоклітинні компоненти аденілатциклазної системи (рис. 8).

 

Описание: Описание: Описание: http://intranet.tdmu.edu.ua/www/tables/0925.jpg

 

Рис. 8. Схема аденілатциклазної системи

 

Робота аденілатциклазної системи детально описуєтьcя при розгляді регуляції обміну глікогену, де адреналін запускає каскадний процес активації глікогенфосфорилази та інактивації глікогенсинтетази. Багатостадійність системи має важливе значення, оскільки в такому каскадному процесі початковий гормональний сигнал зазнає багатократного підсилення.

При дії на клітини-мішені соматостатину, ангіотензину II, нейрогормонів енкефалінів і ендорфінів, а також при зв'язуванні катехоламінів з альфа2-рецепторами сигнал від рецептора передається через Gі-білки, що зумовлює гальмування активності аденілатциклази, зниження рівня в клітині цАМФ і активності відповідних протеїнкіназ.

На аденілатциклазний шлях передачі сигналу в клітину впливають деякі бактеріальні екзотоксини. Наприклад, токсин, який утворює холер­ний вібріон, каталізує реакцію переносу АДФ-рибози з НАД на альфа-ланцюг Gs-білка (реакція рибозилювання), що переводить білок у постійно активний стан з втратою чутливості до гормональних сигналів. Внаслідок цього в клітинах кишечника зростає рівень цАМФ, який викликає інтенсивну секрецію кишкового соку. Екзотоксин коклюшу каталізує рибозилювання альфа-субодиниці Gi-білка, що зумовлює блокаду передачі гальмів­них сигналів від гормональних рецепторів на аденілатциклазу. В результаті активність аденілатциклази і рівень цАМФ в клітинах також зростають.

Друга система передачі гормональних сигналів – фосфоінозитидна – складніша за аденілатциклазну. В ній використовується комбінація трьох вторинних посередників – інозитолтрифосфату, діацилгліцеролу і іонів Са2+.

Перші дві сполуки утворюються при гідролізі мембранного фосфоліпіду фосфатидилінозитол-4,5-дифосфату (рис. 9). Реакцію каталізує фосфоліпаза С, яка переходить в активний стан у результаті приєднання гормону до рецептора. Сигнал від рецептора до фосфоліпази С також передають G-білки.

 

 

Рис. 9. Утворення інозитолтрифосфату та діацилгліцеролу

 

Через фосфоінозитидну систему реалізується дія катехоламінів (при їх зв'язуванні з альфа1-адренорецепторами), тироліберину, гонадоліберину, вазопресину, ангіотензину II, гастрину, холецистокініну, брадикініну та інших гормонів.

Вторинні посередники фосфоінозитидної системи діють синергічно на клітинні функції, але механізм їх дії різний. Водорозчинний інозитол­трифосфат (IФ3) дифундує у цитозоль, зв'язується з рецепторами мембрани ендоплазматичного ретикулума і зумовлює вихід іонів Са2+ через кальцієві канали. В результаті в цитоплазмі швидко зростає рівень іонів Са2+, які зв'язуються з специфічними внутрішньоклітинними білками і активують Са2+-залежні протеїнкінази (рис. 10).

Іони Са2+ можуть бути внутрішньоклітинним посередником передачі інформації і без активації фосфоінозитидної системи, коли концентрація їх у цитоплазмі зростає внаслідок надходження ззовні через кальцієві канали плазматичної мембрани, які відкриваються в результаті зміни трансмембранного потенціалу чи під впливом певних регуляторних молекул.

Рис. 10. Схема Са2+- фосфоінозитидної системи

Г – гормон, R – рецептор Gp – ГТФ – зв’язуючий білок, який передає сигнал на ферменти,

ФЛ-С – фосфоліпаза С, ФЛ-А2, ФІФ2 – фосфатидил-4,5-дифосфат, ІФ3 – інозитолтрифосфат, ДАГ - діацилгліцерол

 

Проте функціональна активність іонних каналів залежить від протеїнкіназного фосфорилювання білків-компонентів каналів.

Інший вторинний посередник фосфоінозитидної системи – діацилгліцерол – переводить в активний стан мембранозв'язану протеїнкіназу С, яка фосфорилює білки, специфічні для кожного типу клітин. Активність протеїнкінази С додатково стимулюють іони Са2+ і фосфатидилсерин – компонент мембран. Спільна дія Са2+- залежних протеїнкіназ і протеїнкінази С зумовлює активацію шляхом фосфорилювання ряду клітинних білків, які беруть участь у реалізації повноцінної клітинної відповіді (секреції гормонів, нейромедіаторів, ферментів, скорочення м'язів, агрегації тромбоцитів, регуляції процесів метаболізму, транспорту іонів, глюкози та інших речовин через мембрани).

Припинення передачі гормонального сигналу через фосфоінозитидну систему здійснюється завдяки інактивації вторинних посередників і дефосфорилюванню фосфорильованих білків. Від інозитолтрифосфату (ІФ3) поступово шляхом гідролізу відщеплюються фосфатні групи:

Перетворення інозитолмонофосфату у вільний інозитол під дією ферменту інозитолмонофосфатази інгібують іони літію. Тому надходження літію в організм призводить до порушень обміну фосфоінозитидів і послаб­лення залежних від них процесів. Цей ефект іонів Li+ лежить, вірогідно, в основі терапевтичної дії їх при маніакально-депресивних психозах.

Діацилгліцерол інактивується двома шляхами. Частина його перетворюється у фосфатидну кислоту, а інша розщеплюється до вихідних компонентів – гліцерину і жирних кислот, зокрема арахідонової – ­попередника простагландинів і лейкотрієнів. Із фосфатидної кислоти і інозитолу синтезується фосфатидилінозитол і далі фосфатидилінозитол-4,5-дифосфат. Для цього використовуються молекули ЦТФ і АТФ. На схемі показано цикл обміну інозитолфосфоліпідів, який об'єднує утворення вторинних посередників для передачі зовнішних сигналів, їх ін­активацію і ресинтез вихідного субстрату (рис. 11).

Передача сигналів через фосфоінозитидну систему супроводжується зростанням концентрації в клітині ще одного вторинного посередника – циклічного ГМФ. Синтезується цГМФ під дією гуанілатциклази. Активують гуанілатциклазу арахідонова кислота, яка вивільняється при розщепленні діацилгліцеролу і фосфоліпідів мембран, та продукти її перетворення – простагландини і лейкотрієни.

 

Описание: Описание: C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\матер_практ81013_\укр\08ГОРМОНИ В СИСТЕМІ ІНТЕГРАЦІЇ ФУНКЦІЙ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ..files\image013.gif

 

Рис 11. Фосфатидилінозитольний цикл

ФІ – фосфатидилінозитол, ФІФ – фосфатидилінозитолфосфат, ФІФ2 – фосфатидилінозитол-4,5-дифосфат, ІФ – інозитолмонофосфат, ІФ2 – інозитолдифосфат, ІФ3 – інозитолтрифосфат, ДАГ - діацилгліцерол

 

цГМФ активує протеїнкіназу G, що, як і протеїнкінази А, С і Са2+-залежні, фосфорилює ряд клітинних білків.

Під дією цГМФ гальмується процес передачі сигналу через фосфо­інозитидну систему, що забезпечує негативний зворотний зв'язок у ній. У більшості клітин аналогічно пригнічує проведення сигналу через фосфоінозитидну систему підвищений рівень цАМФ, тобто активація аде­нілатциклазної системи. Таким чином попереджується надмірна інтенсивність чи тривалість стимуляції гормонами та іншими сигнальними молекулами функціональної активності клітин.

Система гуанілатциклаза-цГМФ-протеїнкіназа G може самостійно, без включення фосфоінозитидної системи, передавати гормональний сигнал усередину клітин. Такий механізм реалізується при зв'язуванні з мембранним рецептором натрійуретичного гормону передсердя.

Для ряду гормонів білково-пептидної природи, зокрема інсуліну, вторинний посередник чи посередники передачі сигналу всередину клітини достовірно не встановлені. Мембранні рецептори інсуліну і деяких полі­пептидних факторів росту містять субодиниці з протеїнкіназною актив­ністю, тобто сам рецептор є ферментом. На відміну від вище розгля­нутих протеїнкіназ А, С, G протеїнкіназні субодиниці рецепторів фосфо­рилюють білкові субстрати не за залишками серину і треоніну, а за залишками тирозину. При зв'язуванні інсуліну відбувається самофосфо­рилювання рецептора (залишку тирозину в бета-субодиниці) та запускається каскад реакцій фосфорилювання-дефосфорилювання ряду ­мембранних і внутрішньоклітинних білків, що впливає на їх ферментативну актив­ність. Крім того, зв'язування інсуліну з рецептором викликає взаємодію молекул рецепторів між собою, утворення в мембрані їх агрегатів та надходження інсулін-рецепторних комплексів усередину клітини шляхом ендоцитозу. Останній процес називається інтерналізацією.

Через різні шляхи передачі інсулінового сигналу регулюються активність ряду ферментів, синтез нуклеїнових кислот і білків. Саме впливом інсуліну і поліпептидних факторів росту (епідермісу, фібро­бластів, нервів і тромбоцитів тощо) на транскрипцію генів пояснюється їх мітогенна роль, стимуляція проліферації клітин.

Таким чином, у дії інсуліну та поліпептидних факторів росту можна виділити такі ефекти:

1) активація транспортних систем плазматичної мембрани, підвищення надходження в клітину іонів, глюкози, амінокислот;

2) регуляція процесів метаболізму вуглеводів, ліпідів, білків;

3) стимуляція розмноження клітин.

Друга група гормонів – стероїдні та тиреоїдні – проникають через мембрани клітин-мішеней у цитоплазму і з'єднуються із специфічними білками-рецепторами. Комплекси гормон-рецептор переміщуються в ядро клітини, де зв'язуються із специфічними ділянками ДНК (гормоночутливими елементами). В результаті відбувається вибіркова транскрипція мРНК, а потім синтез транспортних і рибосомних РНК.

Новосинтезовані РНК надходять із ядра в цитоплазму, де відбувається синтез відповідних білків. Стероїдні гормони (статеві та кортикостероїди) індукують синтез багатьох специфічних для даної клітини білків у процесі її поділу і диференціації. Крім того, стероїдні гормони можуть регулювати наступні етапи переносу інформації від ДНК до білка: процесинг мРНК, швидкість розпаду РНК, посттрансляційні модифікації білків.

Зазначимо, що такі ефекти кортикостероїдів, як стимуляція надхо­дження у клітини води, глюкози, амінокислот, гальмування секреції гіпофізом АКТГ проявляються вже через декілька хвилин і тому зумовлюються не впливом на процеси транскрипії і трансляції, а, вірогідно, зв'язуванням гормонів із рецепторами мембран і змінами останніх. Встановлений вплив стероїдних гормонів на аденілатциклазну і фосфоінозитидну системи. В той же час при реалізації гормональних сигналів через вторинні посередники відповідні протеїнкінази можуть фосфорилювати ядерні білки, внаслідок чого стимулюються чи гальмуються транскрипція ге­нів і синтез специфічних білків у клітинах-мішенях. Таким чином, обидва механізми дії гормонів не є різко відмінними, а можуть взаємодоповнюватись.

 

Гормони гіпоталамуса

 

 

Описание: Описание: Описание: Гипоталамус — центр управления всей эндокринной системой человека (фото <noindex><a target=_blank href=http://sciencephoto.com>Roger Harris</a></noindex>).

 

Рис. 12. Гіпоталамус

 

В різних ділянках (нейронах) гіпоталамуса синтезуються гіпоталамічні регуляторні гормони – рилізинг-фактори (з англ. реліз – звільняти) або, за сучасною номенклатурою, ліберини і статини (рис. 13). За хімічною структурою це – низькомолекулярні пептиди. Гормони гіпоталамуса проникають у кров ворітної системи гіпофіза і з нею надходять в аденогіпофіз.

 

Описание: Описание: Описание: http://studentus.net/pictures/books/11312.files/image027.jpg

 

Рис. 13. Схема утворення гормонів гіпоталамуса та їх функцій

 

Виділення їх гіпоталамусом здійснюється під впливом нервових імпульсів, а також внаслідок змін концентрацій у крові певних гормонів (за принципом зворотного зв'язку). Ліберини стимулюють секрецію гормонів гіпофіза, а статини – гальмують. Для гіпоталамічних гормонів виявлено "перикривання ефектів", наприклад, тиреоліберин стимулює секрецію не тільки ТТГ, а і пролактину; соматостатин гальмує секрецію, крім гормону росту, також ТТГ, інсуліну, глюкагону, гастрину, секретину. Водночас соматостатин пригнічує секрецію соляної кислоти у шлунку, панкреатичного соку, перистальтику ШКТ, впливає на ЦНС. Соматостатин відкритий у різних відділах мозку, утворюється також D-клітинами острівців Лангерганса підшлункової залози, клітинами епітелію шлунка і кишечника. Механізм численних ефектів соматостатину інтенсивно вивчається.

Гіпоталамічні гормони використовуються у клінічній практиці для диференціальної діагностики гіпофізарної і гіпоталамічної недостатності (тиреоліберин, кортиколіберин), а соматоліберин – для лікування дітей із затримкою росту внаслідок недостатньої придукції соматотропіну.

 

http://www.youtube.com/watch?v=hLeBNyB1qKU&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=-UaSfYKsFh0

 

Гормони гіпофіза

 

Функція гіпофіза така: контролює вироблення гормону щитоподібною залозою; стимулює функцію надниркових залоз; контролює функцію чоловічих і жіночих статевих залоз, а саме виділення статевих гормонів; плаценти як тимчасової залози; початок пологів, а також ріст тіла і водний баланс.

Гіпофіз може отримувати сигнали, що оповіщають про те, що відбувається в тілі, але він не має прямого зв'язку з зовнішнім середовищем. Про зовнішні впливи організм дізнається через органи чуттів, які передають отриману інформацію до центральної нервової системи. Будучи основною залозою ендокринної системи, гіпофіз сам підпорядковується центральній нервовій системі і зокрема гіпоталамусу.

 Цей вищий вегетативний центр постійно координує, регулює діяльність різних відділів мозку, всіх внутрішніх органів. Частота серцевих скорочень, тонус кровоносних судин, температура тіла, кількість води в крові і тканинах, накопичення або витрату білків, жирів, вуглеводів, мінеральних солей - словом існування нашого організму, сталість його внутрішнього середовища знаходиться під контролем гіпоталамуса.

Розрізняють гормони передньої, проміжної і задньої частини гіпофіза (рис. 14).

Описание: Описание: Описание: &Gcy;&iukcy;&pcy;&ocy;&fcy;&iukcy;&zcy;

 

Рис. 14. Гіпофіз: А – розташування гіпофізу; Б – схематичне зображення будови гіпофізу:

1 – передня частка (аденогіпофіз); 2 – проміжна частка; 3 – задня частка (нейрогіпофіз); 4 – епендима

 

Синтез гормонів передньої частки аденогіпофіза і виведення її у кров запускається ліберинами гіпоталамуса через аденілатциклазну систему. Аденогіпофіз – це не одна залоза, а комплекс залоз, кожна з яких складається з особливого типу клітин і секретує свій гормон (рис. 15). За хімічною структурою гормони аденогіпофіза відносяться до білково-пептидних: АКТГ-поліпептид; соматотропін і пролактин – прості білки, а ТТГ, ФСГ і ЛГ – складні білки (глікопротеїни). До білкової частини остан­ніх входять 2 субодиниці, а вуглеводні ланцюги закінчуються залишками ­сіалової кислоти. При їх відщепленні гормони захоплюються клітинами печінки і там розпадаються

Задня частина є похідною від нервової системи (нейрогіпофіз), і в ній гормони не утворюються, а надходять по аксонах нервової клітини із гіпоталамуса. Тут вони депонуються і виділяються в кров'яне русло.

 

Описание: Описание: Описание: http://studentus.net/pictures/books/11312.files/image028.jpg

 

Рис. 15. Схема  утворення гормонів гіпофіза та їх функцій

 

Обидва гормони нейрогіпофіза (вазопресин і окситоцин) за хімічною структурою є низькомолекулярними пептидами, як і гіпоталамічні ліберини і статини.

 

Соматотропін (соматотропний гормон (СТГ), гормон росту (ГР)

 

Соматотропіни є видоспецифічними білками, тому біологічна дія тваринних соматотропінів у людей не проявляється. ГР людини складається із 191 амінокислоти і містить 2 дисульфідних зв'язки. Первинна структура його визначена. Отримують соматотропін людини біотехнологічним ­методом. ГР виділяється гіпофізом безперервно протягом всього життя організму. Секрецію його стимулює соматоліберин, а пригнічує соматостатин.

ГР стимулює соматичний ріст органів і тканин організму, зокрема кісток, хрящів, м'язів. В основі його дії лежить вплив на обмін речовин, що здійснюється в 3-х напрямках:

1. Надходження амінокислот із крові в тканини і синтез білка, пригнічення катаболізму білків і амінокислот. Під дією ГР підвищується синтез РНК і ДНК.

2. ГР стимулює ліполіз жирів у жировій тканині, підвищує рівень жирних кислот у крові і їх утилізацію в тканинах. При тривалій дії надлишку ГР розвиваються кетоз, ожиріння печінки.

3. ГР знижує утилізацію глюкози для продукції енергії, частково завдяки підвищеній мобілізації і розпаду жирних кислот. Надходження глюкози в клітини при дії ГР короткочасно (0,5-1 год) стимулюється, і в цей період синтезується глікоген, але далі ефект ГР змінюється на протилежний і транспорт глюкози через мембрани у клітини знижується, а вміст її у крові зростає (діабетогенна дія гормону росту).

Соматотропін стимулює ріст хрящів і кісток не безпосередньо, а через стимуляцію утворення групи поліпептидів. Спочатку їх називали соматомединами, а зараз – інсуліноподібними факторами росту (ІФР). Їх концентрація у сироватці крові залежить від ГР. Найбільш вивчений ІФР‑1 (соматомедин С), який складається із 70 амінокислот. Основним місцем його синтезу вважають печінку. Біологічні ефекти ІФР-1 у хрящовій тканині такі:

1) стимуляція включення сульфату в протеоглікани;

2) стимуляція включення тимідину в ДНК;

3) стимуляція включення проліну в колаген;

4) зростання синтезу РНК і ДНК;

5) мітогенна активність, тобто стимуляція поділу клітин.

Мітогенна активність ІФР-1 проявляється і в культурах клітин інших типів, крім хрящових. Мембранні рецептори ІФР близькі за структурою до інсулінових рецепторів, володіють протеїнкіназною ­активністю і передають гормональний сигнал всередину клітини, стимулюють процеси транскрипції і трансляції. Взаємозв'язки гормон росту – ІФР ще вивчені недостатньо. Невідомо, які із ефектів ГР зв'язані зі стимуляцією продукції ІФР, а які – із дією самого ГР. Безпосередньо ГР впливає на транспорт амінокислот і ліполіз.

При вродженому недорозвитку гіпофіза розвивається гіпофізарна карликовість (рис. 16). Для лікування використовують ГР. У людей із мутацією, що призводить до карликовості Ларона, спостерігається високий рівень ГР у плазмі при низькому вмісті ІФР-1. У таких хворих лікування гормоном росту не стимулює ріст. Карликовість також може бути одним із проявів гіпотиреозу (кретинізму) внаслідок недостатньої секреції передньою частиною гіпофіза тиреотропного гормону. На відміну від цієї патології, гіпофізарні карлики не відстають у розумовому розвитку і не мають ознак деформації скелета.

Описание: Описание: Описание: http://smoking-room.ru/blog/uploads/girl_3.jpg

 

 

Описание: Описание: Описание: Самая маленькая девочка в мире

 

Рис.16. Карликовість

 

Надмірна продукція ГР у періоді до статевого дозрівання і до завершення окостеніння зумовлює гігантизм – ріст 210‑240 см і більше, не­про­порційно довгі кін­ців­ки (рис. 17).

 

 

Описание: Описание: Описание: http://medprep.info/img/ail/812_812_3.jpgОписание: Описание: Описание: http://www.grandex.ru/from_panel/2008-02/18-103134-gigantizm-1.jpg

 

Рис. 17. Гігантизм

 

http://www.youtube.com/watch?v=Rf-lcBzZwC4

У дорослих при гіперфункції гіпофіза роз­вивається акромегалія: непро­пор­­цій­но інтенсивний ріст окре­мих частин тіла (паль­ців рук і ніг, носа, нижньої щелепи, язика, внут­ріш­ніх органів) (рис. 18). Причиною акромегалії звичайно є пухлина аденогіпофіза.

 

 

Рис. 18. Обличчя хворого на акромегалію

 

http://www.youtube.com/watch?v=VX2wgM4kUfM

 

Пролактин

 

За хімічною будовою – простий білок, подібний до соматотропіну. Основна функція пролактину – стимуляція утворення молока в жінок, зокрема активація синтезу білків молока (казеїну, лактальбуміну), стимуляція поглинання глюкози тканиною молочної залози і синтезу лактози, жирів.

Пролактин стимулює утворення і секрецію молока, а окситоцин – виділення молока при годуванні грудьми. Під час вагітності статеві гормони естрогени і прогестерон перешкоджають початку лактації, блокуючи дію пролактину на молочні залози. Після відторгнення плаценти при пологах і зниження рівня прогестерону зникає гальмування секреції і дії пролактину.

У плаценті виробляється подібний гормон – плацентарний лактоген людини, або соматомамотропін, який стимулює надходження глюкози в організм плода від периферичних тканин матері.

 

Кортикотропін (кортикотропний гормон, КТГ)

 

У базофільних клітинах аденогіпофіза синтезується високомолекулярний білок, глікопротеїн, який служить попередником цілого ряду активних пептидів. Білок-попередник назвали проопіомеланокортином. Він містить приблизно 400 амінокислотних залишків. При обмеженому протеолізі проопіомеланокортину утворюється КТГ (39 амінокислот) і бета‑ліпотропін (91 амінокислота). Останній був відомий давно і вважався жиромобілізуючим гормоном. Зараз встановлено, що бета-ліпотропін розпадається в гіпофізі з утворенням опіатних (морфіноподібних) пептидів – ендорфінів і енкефалінів, що проявляють знеболювальну дію. Вони наявні не тільки у гіпофізі, а і в мозку. Ще одним продуктом розпаду ліпотропіну є меланоцитостимулювальний гормон (бета - МСГ).

Кортиколіберин гіпоталамуса індукує транскрипцію гена проопіомеланокортину в клітинах аденогіпофіза і секрецію кортитропіну у кров. Спостерігаються добові коливання секреції, а при стресі – різке її зростання. Під контролем КТГ знаходиться пучкова зона кори надниркових залоз, клітини якої продукують кортизол. Швидкість секреції гіпофізом КТГ регулюється за принципом зворотного зв'язку рівнем кортизолу в організмі. Кортикостероїди знижують секрецію КТГ двома способами:

1) пригнічують секрецію кортиколіберину в гіпоталамусі;

2) діють безпосередньо на гіпофіз, де інгібують транскрипцію гена проопіомеланокортину.

Гальмування секреції КТГ кортизолом може перекриватись іншою регуляторною системою, більш потужною, що діє при стресі. За цих умов секреція КТГ стимулюється, незважаючи на те, що рівень кортизолу в крові високий. Механізми ще мало вивчені. Принципово важливим моментом є те, що всі нервові шляхи, які передають сигнали про біль, емоції, кровотечу, гіпоглікемію, холод, інтоксикацію хімічними речовинами і йдуть від різних ділянок головного мозку, замикаються на нейронах гіпоталамуса, які секретують кортиколіберин, і запускають стереотипну реакцію:

Рецептори КТГ розміщені на плазматичній мембрані клітини пучкової зони кори надниркових залоз. Його дія опосередковується через цАМФ і протеїнкінази. Останні активують ряд ферментів, які беруть участь у синтезі глюкокортикостероїдів. При тривалій дії КТГ на клітини надниркових залоз спостерігаються їх гіпертрофія і гіперплазія. На рівні цілого організму КТГ викликає ті реакції, які характерні для дії кортикостероїдів. Однак КТГ і безпосередньо впливає на тканини, зокрема проявляє меланоцитостимулювальну активність, ліполітичну дію в жировій тканині. При недостатньому утворенні КТГ спостерігається вторинна гіпофункція кори надниркових залоз. При пухлинах гіпофіза може мати місце гіперпродукція КТГ. Цікаво, що КТГ може синтезуватись і в пухлинних клітинах при деяких формах раку легень, аденокарциномі товстої кишки. У всіх цих випадках розвивається гіперактивність клітин кори надниркових залоз (хвороба Іценко-Кушинга).

Основні симптоми хвороби Іценко-Кушинга: ожиріння (жир відкладається в ділянці плечового пояса, над шийними хребцями и на животі); заокруглення лиця («місяцеподібне» лице) (рис. 20); багряно-червоні щоки; тонка, суха, ціанотична шкіра; розтяжки червоно-фіолетового кольору на бедрах, грудях, плечах і животі (рис. 21); гематоми, що виникають при незначних травмах; гіперпігментація шкіри в області шиї, ліктів; гірсутизм у жінок (появляються вуса, борода, бакенбарди, волосся на грудях) (рис. 19); порушення менструального циклу; зниження потенції у чоловіків; гінекомастія у чоловіків (збільшення молочних залоз); підвищення артеріального тиску; атрофія мязів; збільшення живота за рахунок атрофії мязів передньої черевної стінки; акне (гнійнички на шкірі); грибкові пошкодження шкіри і нігтів; трофічні язви на ногах; болі в ділянці хребта; спонтанні переломи ребер і хребців.

 

Описание: Описание: Описание: &Bcy;&ocy;&lcy;&iecy;&zcy;&ncy;&softcy; &Icy;&tscy;&iecy;&ncy;&kcy;&ocy;-&Kcy;&ucy;&shcy;&icy;&ncy;&gcy;&acy;

 

Рис. 19. Гірсутизм у жінок

 

http://www.youtube.com/watch?v=ku-QJyQ0j7M&feature=related

 

Описание: Описание: Описание: &Scy;&icy;&ncy;&dcy;&rcy;&ocy;&mcy; &icy; &bcy;&ocy;&lcy;&iecy;&zcy;&ncy;&softcy; &Kcy;&ucy;&shcy;&icy;&ncy;&gcy;&acy;

 

Рис. 20. Місяцеподібне лице у хворої дитини з

проявами хвороби Іценко-Кушинга

 

 

 

Рис. 21. Розтяжки червоно-фіолетового кольорору

у хворої з проявами хвороби Іценко-Кушинга

 

 

Рис. 22. Стрії при хворобі Іценко-Кушинга

 

 

Меланоцитостимулювальний гормон (МСГ)

При гідролізі проопіомеланокортину утворюється також і меланоцитостимулювальний гормон. У деяких видів ссавців МСГ утворюється в клітинах проміжної частини гіпофіза. У постнатальному періоді в людини проміжна частина гіпофіза практично відсутня і МСГ у крові не визначається. На одній із стадій розвитку плід людини має виразну проміжну частину гіпофіза, в якій міститься велика кількість МСГ.

МСГ викликає стимуляцію синтезу меланіну в спеціалізованих клітинах (меланоцитах) і розсіювання меланіну по всій клітині. Це призводить до потемніння шкіри.

Меланоцитостимулювальну дію проявляє також КТГ, який має однакову амінокислотну послідовність із 13 амінокислотних залишків із МСГ. Незважаючи на те, що КТГ приблизно в 30 разів менш активний, ніж МСГ, як фактор, що викликає потемніння шкіри, при під­вищеній кількості КТГ в організмі часто спостерігається гіперпігментація у людей. Це має місце при первинній гіпофункції кори надниркових залоз, пухлинах гіпофіза й інших органів, які продукують КТГ. У разі недостатньої кількості меланостимулюючого гормону виникає захворювання вітиліго (лат. vitiligo — недолік).

 

Вазопресин (антидіуретичний гормон, АДГ) і окситоцин

 

Ці два гормони синтезуються у тілах нейронів гіпоталамуса, по аксонах переміщаються до задньої частини гіпофіза і через нервові закінчення виділяються у кров. За хімічною природою – пептиди, утворюються із більших білків-попередників.

Пропресофізин дає вазопресин і білок нейрофізин 2, прооксифізин переходить в окситоцин і нейрофізин 1. Біологічна роль нейрофізинів полягає в нековалентному зв'язуванні вазопресину й окситоцину та транспорті їх із гіпоталамуса. У нейрогіпофізі комплекси розпадаються і вільні гормони секретуються у кров.

Обидва гормони є нонапептидами такої будови:

Відрізняються вони тільки двома амінокислотними залишками (в 3 і 8 положеннях).

Дія вазопресину характеризується такими ефектами:

1. Антидіуретична дія. У клітинах ниркових канальців взаємодія АДГ з V2-рецепторами викликає підвищення рівня цАМФ, фосфорилювання поки що невідомих білків, що зумовлює збільшеня проникності мембрани для води, і реабсорбцію води, вільної від іонів, за гра­дієнтом концентрації із гіпотонічної первинної сечі через клітини в позаклітинну рідину. В результаті осмотичний тиск плазми крові і тканинної рідини зменшується і секреція гормону припиняється.

2. Підтримка артеріального тиску. Взаємодія АДГ з V1-­рецепторами гладком'язових клітин в судинах викликає збільшення концентрації іонів кальцію в клітинах і скорочення м'язів, звуження судин, підвищен­ня кров'яного тиску. Пресорний ефект вазопресину спостерігається при дії значної кількості гормону.

3. Участь у механізмах пам'яті. АДГ позитивно діє на закріплення пам'яті й мобілізацію інформації, що зберігається. Клітинні механізми впливу АДГ на ЦНС вивчені недостатньо.

Секреція АДГ регуюється змінами осмотичного тиску і об'єму циркулюючої крові, а також різними нейрогенними стимулами. Специфічні осморецептори мозку реагують на підвищення осмотичного тиску плазми крові і тканинної рідини сигналами про виділення вазопресину в кров і навпаки. При крововтратах, зниженні об'єму крові барорецептори клітин кровоносних судин передають сигналами в ЦНС і стимулюють секрецію АДГ, а також альдостерону. Вивільнення АДГ гальмується адреналіном.

При недостатності АДГ виникає нецукровий діабет, при якому за добу із організму виводиться 10-20 л дуже гіпотонічної сечі. Лікується природним гормоном чи синтетичними аналогами. Відомі препарати з чистою антидіуретичною дією без пресорної активності. Нефрогенний нецукровий діабет зумовлюється втратою здатності рецепторів клітин дистальних відділів нефрону реагувати на АДГ.

Окситоцин проявляє 2 біологічні ефекти: скорочення мускулатури матки і виділення молока. Концентрація рецепторів до окситоцину в гладкій мускулатурі матки зростає під час вагітності і досягає максимуму на ранній стадії родового акту. Естрогени сенсибілізують міометрій до дії окситоцину, а прогестерон знижує. Окситоцин бере участь у початку родів як безпосередньо, викликаючи скорочення м'язів матки, так і опосередковано, стимулюючи утворення простагландинів, які є сильним активаторами скорочення гладких м'язів.Окситоцин використовується у клініці для стимуляції родів. Виділення молока окситоцином стимулюється внаслідок скорочення м'язових волокон, розміщених навколо альвеол молочних залоз.

 

Гормони підшлункової залози

 

У 1869 році в Берліні 22-річний студент-медик Пауль Лангерганс досліджуючи за допомогою мікроскопу будову підшлункової залози, звернув увагу на раніше невідомі групи клітин рівномірно розподілені по її тканині. Він не робив жодних припущень щодо їх призначення. Тільки 1893 року Едуад Лагес з'ясував, що вони відповідають за ендокринну функцію підшлункової залози і назвав їх «острівцями Лангерганса» в честь першовідкривача.

Описание: Описание: Описание: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Paul_Langerhans.jpg/200px-Paul_Langerhans.jpg

Пауль Лангерганс

 

Ендокринні клітини острівців Лангерганса підшлункової залози синтезують ряд гормонів: А-клітини – глюкагон, В-клітини – інсулін, D‑клітини – соматостатин, F-клітини – панкреатичний поліпептид. Біологічна роль останнього мало вивчена (рис. 23).

Описание: Описание: Описание: http://info-library.com/images/book_10/82.jpg

 

Рис. 23. Схема будови ендокринної частини підшлункової залози

                                                                                               

http://www.youtube.com/watch?v=FEsTIOIufiQ

Недостатність інсуліну зумовлює розвиток цукрового діабету. Історія вивчення діабету, підшлункової залози й інсуліну відображає, по суті, всю історію біології і медицини (табл. 2):

 

Інсулін

 

Інсулін – це невеличкий глобулярний білок, який складається із двох поліпептидних ланцюгів. А-ланцюг містить 21 амінокислотний залишок, В-ланцюг – 30, вони з'єднані двома дисульфідними мостиками (рис. 24). Синтезується інсулін із білків-попередників шляхом обмеженого протеолізу: препроінсулін (107 амінокислотних залишків)® проінсулін (84)® інсулін (51) і С-пептид (33). Інсулін і С-пептид у клітинах острівців упаковуються в секреторні гранули і вивільняються в кров шляхом екзоцитозу.

 

Описание: Описание: Описание: https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRPuw0oTLlUhvQGiNdieHIK_jBKmTKmFSp5DXGob70YsGZ6l2Jm 

 

Рис. 24. Молекула інсуліну

 

Швидкість секреції інсуліну залежить від концентрації глюкози в крові. При нормальному рівні глюкози в крові натще (3,33-5,5 ммоль/л) секреція інсуліну мінімальна. Під час споживання їжі підвищення концентрації глюкози в крові викликає збільшення секреції інсуліну. Механізм регуляторного впливу глюкози на секрецію інсуліну досить складний і зв'язаний зі швидкістю транспорту іонів Са2+ через плазматичну мембрану В-клітин і інтенсивністю гліколізу в них. Конкретний метаболіт глюкози, який активує секрецію інсуліну, поки що невідомий. На швидкість синтезу і секреції інсуліну впливають також гормон росту, глюкагон, адреналін, секретин, холецистокінін, соматостатин, причому, за винятком адреналіну і соматостатину, всі інші збільшують секрецію інсуліну.

Біологічні ефекти інсуліну. Рецептори інсуліну відкриті в ­багатьох типах клітин. Головними мішенями дії інсуліну є клітини м'язів, печінки, жирової тканини. Рецептори локалізовані у плазматичній мембра­ні, за хімічною природою є глікопротеїнами, вуглеводна частина яких знаходиться на зовнішній стороні мембрани. Рецептор складається із 4 субодиниць: дві альфа‑субодиниці зв'язують інсулін, а дві бета-субодиниці є трансмембранними білками з активністю тирозинкінази. При зв'язуванні інсуліну з рецептором стимулюється кіназна активність бета-суб­одиниць і відбувається автофосфорилювання їх, а також фосфорилювання ряду інших білків, що, у свою чергу, індукує активність цілого ряду ферментів. Вірогідно існує декілька вторинних посередників дії інсуліну, зокрема продукти розпаду інозитфосфатидів. Таким чином, інсулін запускає багатокаскадну розгалужену систему регуляторних реакцій.

Період напіврозпаду інсуліну становить приблизно 30 хв. Руйнується він головним чином у печінці інсуліназою. При одноразовому прохо­джен­ні крові через печінку руйнується приблизно 80 % інсуліну.

Біологічні ефекти інсуліну поділяються на 4 групи, залежно від часу, за який вони реалізуються:

1. Дуже швидкі (протягом секунди): підвищення транспорту в клітини та з клітин іонів Н+, К+, Са2+, в результаті чого має місце гіперполяризація мембрани, а також проникнення у клітини глюкози.

2. Швидкі (протягом хвилини): зміна активності ферментів. Інсулін активує ферменти анаболізму (глікогенезу, ліпогенезу, синтезу білків), гальмує ферменти катаболізму білків, жирів і ферменти глюконеогенезу. Під впливом інсуліну підвищується активність фосфатаз, що каталізують дефосфорилювання таких ферментів, як глікогенсинтетаза, глікогенфосфорилаза тощо, активність фосфодіестерази цАМФ, яка розкладає циклічний АМФ.

3. Повільні (хвилини-години): підвищення проникнення в клітини амінокислот, індукція синтезу регуляторних ферментів анаболічних шляхів, репресія синтезу регуляторних ферментів катаболічних шляхів і глюконеогенезу. Механізми вибіркової дії інсуліну на генетичний апарат і транскрипцію окремих генів невідомі.

4. Дуже повільні ефекти (години-дні): стимуляція проліферації клітин (мітогенний ефект). Інсулін діє синергічно з іншими мітогенними факторами.

Дія інсуліну на обмін вуглеводів. 1. Підвищення перенесення глюкози з крові в клітини м'язів, жирової тканини, лімфатичної тканини, печінки тощо. Під впливом інсуліну надходження глюкози в клітини м'язів, що знаходяться в стані спокою, зростає у 15-20 разів. Надхо­дження глюкози в мозок, нерви, мозковий шар нирок, зародковий епітелій сім'яників, клітини ендотелію судин, кришталик не залежить від інсуліну. Точний механізм активації інсуліном транспортної системи для глюкози невідомий.

2. Активація глюкокінази, глікогенсинтетази печінки і в результаті збільшення синтезу глікогену. Також зростає синтез глікогену в м'язах. Інсулін гальмує дію адреналіну і глюкагону на процес глікогенолізу, знижуючи вміст у клітинах цАМФ.

   3. Стимуляція гліколізу і використання продуктів розпаду (діоксіацетонфосфату і ацетил-КоА) для синтезу жирів. При тривалій дії інсулін індукує синтез ключових ферментів глюколізу.

4. Гальмування глюконеогенезу завдяки зниженню активності регуляторних ферментів процесу і пригнічення надходження амінокислот із позапечінкових тканин у печінку.

Отже, інсулін пригнічує утилізацію жирів і стимулює їх синтез. Можна зробити висновок, що одна із важливих функцій інсуліну полягає у зміні катаболізму вуглеводів і жирів для забезпечення організму енергією. При високій концентрації глюкози інсулін включає утилі­зацію вуглеводів і гальмує катаболізм жирів. І навпаки, при низькій концентрації глюкози низький вміст інсуліну в крові викликає утилізацію жиру в усіх тканинах, крім мозку.

Дія інсуліну на обмін білків і нуклеїнових кислот.

1. Стимуляція транспорту амінокислот із крові в тканини.

2. Підвищення синтезу білків у тканинах завдяки збільшенню концентрації амінокислот і стимуляції процесу трансляції матричних РНК.

3. Гальмування катаболізму білків, виходу амінокислот із тканини у кров.

4. Інсулін стимулює синтез ДНК і РНК. Збільшення швидкості реплі­кації і транскрипції забезпечує проліферацію клітин.

Таким чином, інсулін стимулює синтез білків і нуклеїнових кислот, зумовлює позитивний азотний баланс. Разом із соматотропіном інсулін стимулює ріст організму.

Цукровий діабет

 

Описание: Описание: Описание: &Pcy;&rcy;&icy;&chcy;&icy;&ncy;&icy; &vcy;&icy;&ncy;&icy;&kcy;&ncy;&iecy;&ncy;&ncy;&yacy; &tscy;&ucy;&kcy;&rcy;&ocy;&vcy;&ocy;&gcy;&ocy; &dcy;&iukcy;&acy;&bcy;&iecy;&tcy;&ucy;

 

Розрізняють інсулінозалежні та інсулінонезалежні форми цукрового діабету. У першому випадку рівень інсуліну в крові значно нижчий, ніж у нормі, а у другому випадку рівень інсуліну може знаходитись у межах норми або навіть вище. При інсулінонезалежному діабеті має місце інсулінорезистентність клітин-мішеней, тобто зниження відповіді їх на ендогенний і екзогенний інсулін. У деяких випадках резистентність до інсуліну є наслідком зменшення кількості рецепторів до інсуліну.

http://www.youtube.com/watch?v=VLiTbb6MaEU&NR=1

Характерні для цукрового діабету біохімічні зміни і клінічні симптоми є наслідком основної причини – абсолютної чи відносної недостачі інсуліну, яка супроводжується відносним надлишком глюкагону і глюкокортикоїдів.

Вуглеводний обмін при цукровому діабеті характеризується такими ознаками:

1) зниження надходження глюкози з крові в тканини;

2) гальмування синтезу і стимуляція розпаду глікогену в печінці;

3) зростання глюконеогенезу з амінокислот і гліцерину.

У результаті концентрація глюкози в крові зростає (гіперглікемія). Рівень гіперглікемії натщесерце у комплексі з іншими ознаками використовується для визначення ступеня тяжкості цукрового діабету. При прихованому діабеті концентрація глюкози в крові натщесерце перебуває у межах норми. Для виявлення прихованих порушень обміну вуглеводів використовують метод цукрового навантаження (тест на толерантність до глюкози). Через 2 години після навантаження при явному і при прихованому діабеті концентрація глюкози в крові чітко є вищою від вихідної (знижена толерантність до глюкози). У хворих на цукровий діабет із тяжкою формою перебігу гіперглікемія може досягати високих величин (25-30 ммоль/л і вище). При гіперглікемії вище нирко­вого порогу (приблизно 10 ммоль/л) глюкоза виділяється із сечею (глюкозурія).

http://www.youtube.com/watch?v=nBJN7DH83HA&feature=related

При діабеті ліпіди забезпечують енергією тканини організму, за винятком мозку, зростає мобілізація жиру з депо, жирні кислоти транспортуються до печінки і меншою мірою до інших тканин. Окиснення їх частково забезпечує клітини енергією. Надлишок жирних кислот у печінці використовується в таких напрямках:

1) синтез кетонових тіл;

2) синтез жирів і фосфоліпідів;

3) синтез холестерину.

Синтезовані у печінці жири, фосфоліпіди і холестерин виводяться в кров у вигляді ліпопротеїнів дуже низької густини. Підвищується рівень ліпідів у крові (гіперліпопротеїнемія). При важких формах діабету швидко розвивається атеросклероз. Підвищений синтез жирів у печінці хворих на цукровий діабет також може призвести до ожиріння печінки.

Посиленому синтезу кетонових тіл сприяє надлишок у гепатоцитах ацетил-КоА, який утворюється при бета-окисненні жирних кислот (рис. 25).

 

Рис. 25. Збільшення кетогенезу та синтезу холестерину при підвищеному розпаді жирних кислот та гальмуванн ЦТК

 

Використання ацетил-КоА в циклі Кребса (цитратсинтазна реакція) сповільнюється через дефіцит оксалоацетату, який за цих умов використовується для глюконеогенезу. Синтез жирних кислот із ацетил-КоА блокується внаслідок гальмування надлишком жирних кислот початкової реакції процесу – утворення малоніл-КоА (ацетил-КоА-карбоксилазної реакції). Дефіцит НАДФН також зумовлює гальмування синтезу жирних кислот. Таким чином, залишається незаблокованою тільки конденсація ацетил-КоА до бета-гідрокси-бета-метилглутарил-КоА з подальшим утворенням кетонових тіл і холестерину.

Кетонові тіла, ацетооцтова і бета-оксимасляна кислоти переносяться кров'ю до позапечінкових тканин, де окиснюються з виділенням енергії (рис. 26).

 

Описание: Описание: Описание: http://intranet.tdmu.edu.ua/www/tables/0929.jpg

 

Рис. 26. Схема синтезу і розпаду кетонових тіл

 

Але швидкість утилізації кетонових тіл у тканинах відстає від швидкості їх утворення через дефіцит оксалоцетату.

Значно зростає концентрація кетонових тіл у крові (кетонемія), виведення їх із сечею (кетонурія). Разом з ацетооцтовою і бета-оксимасляною кислотами виводяться з організму іони натрію, що використовуються для нейтралізації цих кислот.

З ацетооцтової кислоти внаслідок спонтанного декарбоксилювання утворюється ацетон, який виділяється легенями. Три симптоми – кетонемію, кетонурію і запах ацетону при диханні – об'єднують під спільною назвою “кетоз”. Ацетооцтова і бета-оксимасляна кислоти відносяться до помірно сильних кислот, і зростання їх вмісту в крові зумовлює розвиток метаболічного ацидозу. рН крові падає до 7,1-7,0 і навіть нижче.

 Відсутність інсуліну викликає зниження синтезу і зростання розпаду білків у тканинах. Амінокислоти частково окиснюються і служать джерелом енергії, а частково надходять у печінку і використовуються для глюконеогенезу. Внаслідок підвищення утилізації амінокислот зростає утворення сечовини і виведення її з організму. Підвищується рівень залишкового азоту в крові (азотемія) й азоту в сечі (азотурія). Розвиваються атрофія м'язів, кахексія.

Виведення через нирки значної кількості глюкози, кетонових тіл, сечовини, іонів Nа+ супроводжується втратою рідини, оскільки осмотичний тиск цих речовин у первинній сечі перешкоджає реабсорбції води в ниркових канальцях (осмотичний діурез). Добовий об'єм сечі може зростати у декілька раз (поліурія). Підвищується виведення з сечею Na+, K+ та інших електролітів. Розвивається зневоднення (дегідратація) організму і як наслідок його – посилена спрага (полідипсія). Різке падіння об'єму циркулюючої крові призводить до недостатності периферичного кровообігу і гіпоксії тканин. У результаті ацидозу, гіпоксії і клітинної дегідратації порушується функція мозку з втратою свідомості (діабетична кома).

Кетоацидоз і дегідратація організму спостерігаються при вираженій гострій недостачі інсуліну. При хронічній недостачі інсуліну розви­ваються ускладнення цукрового діабету – ураження нирок, стінок ­судин, нейропатії, катаракта.

 

Ускладнення цукрового діабету:

 

Основна причина їх – тривала гіперглікемія, яка викликає ферментативне і неферментативне глікозилювання різноманіт­них білків. Приєднання залишків глюкози до певних амінокислотних залишків поліпептидних ланцюгів змінює просторову структуру і ­порушує функції білків. В табл. 3 наведено ряд білків, які можуть глікозилюватись, і порушення, що при цьому спостерігаються. Визначення глікозильованої форми гемоглобіну, НвАІс, служить цінною діагностичною ­ознакою.

 

Табл. 3. Порушеня, які спостерігаються при глікозилюванні білків

 

Білок

Патофізіологічні прояви

Білки базальної мембрани клубочків нирок (глікопротеїни)

Порушення фільтрації в клубочках

Білки мембрани ендотеліальних клітин капілярів

Порушення проникності судин, мікроангіопатії

Білки кришталика ока (кристаліни)

Порушення зору, катаракта

Білки мієлінової оболонки

Патологія нервової системи, нейропатії

Гемоглобін

Зниження спорідненості з киснем

Білки системи згортання крові

Порушення згортання крові

Колаген

Порушення рубцювання ран

Мембранні переносники глюкози

Інсулінорезистентність

Ліпопротеїни ЛНГ

Порушення звʼязування ЛНГ з рецепторами клітини

Ліпопротеїни ЛВГ

Прискорення їх зникнення з крові. В результаті зростає відношення ЛНГ/ЛВГ, що сприяє розвитку атеросклерозу

 

Так, внаслідок глікозилювання білків кришталика і накопичення сорбітолу у хворих на цукровий діабет виникає помутніння кришталика – катаракта. Цей процес незворотний.

http://www.youtube.com/watch?v=ZsTSoLhl3Y4&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=6fmYLF-uiNI

Для лікування використовуються різні форми інсуліну. Розробляються такі методи лікування, як пересадка острівців підшлункової залози, тільки бета-клітин, використання штучної залози, яка включає аналізатор концентрації глюкози і програмовий дозатор інсуліну.

 

Глюкагон

 

Глюкагон – це поліпептид, який складається із 29 амінокислотних залишків. Синтезується з білка-попередника в А-клітинах підшлункової залози: препроглюкагон – проглюкагон – глюкагон.

Після синтезу глюкагон депонується в гранулах і вивільняється в кров шляхом екзоцитозу. Секреція глюкагону гальмується глюкозою, іонами Са2+ та інсуліном. Концентрація глюкагону й інсуліну в крові змінюється протилежним чином: відношення інсулін/глюкагон максимальне під час травлення і мінімальне при голодуванні. Додатковим фактором є характер їжі. При споживанні великої кількості білків амінокислоти стимулюють секрецію і глюкагону, і інсуліну. Секреція одного інсуліну може викликати гіпоглікемію, а одночасне звільнення глюкагону компенсує гіпоглікемічний ефект інсуліну, стимулюючи глікогеноліз і глюконеогенез. При споживанні змішаної їжі глюкоза гальмує секрецію глюкагону і попереджує його викид під дією амінокислот.

Органи-мішені для глюкагону: печінка, міокард, жирова тканина, але не скелетні м'язи. Глюкагон взаємодіє з рецепторами, які локалізовані на плазматичній мембрані, що викликає активацію аденілатциклази, збільшення рівня цАМФ і активацію протеїнкіназ. Фосфорилювання регуляторних ферментів під дією протеїнкіназ стимулює одні метаболічні процеси і гальмує інші.

Механізм дії цього гормону - мембранно-цитозольний, через активацію аденілатциклази і утворення цАМФ (рис. 27).

Біохімічні ефекти глюкагону протилежні ефектам інсуліну (це контрінсулярний гормон). Цей гормон викликає потужну мобілізацію джерел енергії за рахунок активації катаболізму вуглеводів і ліпідів.

 

Рис. 27. Механізм дії глюкагону

 

Вплив на обмін вуглеводів спрямований на підвищення концентрації глюкози в крові. Основна “мішень” дії глюкагону - печінка, де він:

1)       стимулює розщеплення глікогену (активує глікогенфосфо-рилазу) і інгібує глікогенез (гальмує активність глікоген-синтази); глюкагон не впливає на глікогеноліз у м’язах;

2) підвищує інтенсивність глюконеогенезу. Це досягається через активацію синтезу ключового ферменту фосфоенолпіруват-карбоксикінази (ФЕПКК) - цАМФ підвищує швидкість транскрипції гену ФЕПКК

Вплив глюкагону на обмін ліпідів полягає в активації ліполізу. В адипоцитах гормон активує гормончутливу ліпазу, що сприяє підвищенню вільних жирних кислот в крові. Ці жирні кислоти можуть бути використані як джерела енергії або перетворюватися в печінці в кетонові тіла. В умовах інсулінової недостатності цей механізм є суттєвим у розвитку кетонемії.

Таким чином, глюкагон та інсулін є функціональними антагоністами. Ефекти глюкагону – це перша лінія захисту організму від гіпоглікемії в період голодування чи підвищених енергетичних затрат. Глюкоза в цих умовах використовується мозком, а в м'язах і в інших інсулінозалежних тканинах джерелом енергії служать жирні кислоти і кетонові тіла.

 

Гормони мозкового шару надниркових залоз

 

У хромафінній тканині мозкового шару наднирників утворюються катехоламіни (адреналін - 85%, норадреналін – 15%) (рис. 28).

Описание: Описание: Описание: http://vetfak.nsau.edu.ru/new/uchebnic/histology/r5/pic66s.jpg

Рис 28. Цифрою 1 - позначено наднирник, 2 - нирку.

 

         Адреналін (епінефрин) - гормон, який секретується в наднирниках при стресі (концентрація його в крові зростає в 4-5 разів) і є медіатором в деяких синапсах. Встановлено також, що при стресі вміст в крові норадреналіну, який має переважно медіаторні властивості також зростає.

Катехоламіни синтезуються з амінокислоти тирозину. Перетворення тирозину в норадреналін і потім в адреналін має чотири послідовні етапи:

1.Гідроксилювання кільця (тирозин-гідроксилаза).

2.Декарбоксилювання (ДОФА-декарбоксилаза).

3.     Гідроксилювання бічного ланцюга (дофамін-бета-гідроксилаза-ДБГ).

4.     N-метилювання (фенілетаноламін-N-метилтрансфераза).

Послідовність реакцій синтезу виглядає таким чином (рис. 29):

Рис. 29. Послідовність реакцій синтезу катехоламінів

 

Стадією, яка лімітує весь синтез є 1 - гідроксилювання Тир під дією тирозингідроксилази з утворенням ДОФА. У цьому ланцюгу реакцій також утворюється дофамін - катехоламін, який має переважно медіаторні властивості. Катехоламіни діють через два головні класи рецепторів: альфа-адренергічні і бета-адренергічні. Адреналін зв’язується з обома класами рецепторів. Норадреналін у фізіологічних концентраціях головним чином з альфа-рецептором.  

Біохімічні ефекти адреналіну:

Адреналін - це контрінсулярний гормон, дія якого спрямована насамперед на збільшення концентрації глюкози в крові. Крім того, цей гормон має катаболічну дію на обмін ліпідів.

Вплив адреналіну на обмін вуглеводів полягає в стимуляції глікогенолізу в печінці і м’язах. Це досягається шляхом активації глікогенфосфорилази. У м’язах відбувається розщеплення глікогену до глюкозо-6-фосфату і далі до лактату. У м’язах розщеплення глікогену до глюкози не відбувається, тому що відсутня глюкозо-6-фосфатаза (яка розщеплює глюкозо-6-фосфат до глюкози). У печінці в результаті глікогенолізу утворюється вільна глюкоза, яка надходить у кров, що призводить до підвищення рівня глікемії. Це має велике значення для забезпечення інших тканин паливом в умовах стресу.

Описание: Описание: Описание: http://studentus.net/pictures/books/11312.files/image031.jpg

Рис. 30. Схема впливу гормонів мозкового шару надниркової залози на різні органи

 

Вплив адреналіну на обмін ліпідів полягає в стимуляції ліполізу в жировій тканині через активацію ключового ферменту цього процесу - ТАГ-ліпази. У результаті в крові підвищується вміст вільних жирних кислот, що є додатковим джерелом метаболічної енергії.

Таким чином, сумарний біохімічний ефект адреналіну - це підготовка до ситуацій, в яких організм використовує значну кількість метаболічної енергії.

В інактивації катехоламінів беруть участь два ферменти:

1) моноамінооксидаза (МАО) - мітохондріальний фермент;

2) катехол-О-метилтрансфераза - фермент цитозолю.

Найбільша активність цих ферментів спостерігається в печінці і нирках. Визначення концентрації катехоламінів в крові є важливим діагностичним підтвердженням діагнозу феохромоцитом (рис. 31).

Описание: Описание: Описание: http://www.health-ua.com/pics/tabl/191_71.jpg

 

Рис. 31. Феохромоцитома лівої надниркової залози. Мультиспіральна комп’ютерна томографія з болюсним контрастом

Феохромоцитоми - пухлини, які розвиваються у мозковій речовині наднирника, яка володіє здатністю виробляти адреналін і норадреналін, що призводить до розвитку різких підйомів артеріального тиску.
Феохромоцитома по праву вважається самою підступною й непередбачуваною пухлиною. Розвиваються, як правило, раптово гіпертонічні кризи, які супроводжуються серцебиттям, панікою, тремором рук і ніг, ознобом, підвищеним потовиділенням, запамороченням. Протягом 2-3 хвилин артеріальний тиск може досягти 250 - 300 мм.рт.ст., що нерідко закінчується інфарктом міокарда або інсультом.


Описание: Описание: Описание: Рис. 4 А. Компьютерная томограмма феохромоцитомы правого надпочечника. Рис. 4 Б. Сцинтиграфия надпочечников с МИБГ-I123 , определяется отчетливое накопление радиофармпрепарата феохромоцитомой правого надпочечника. Рис. 4 В. Макропрепарат удаленной феохромоцитомы

Рис. 32Феохромоцитома правого наднирника:

зліва - комп'ютерна томограма, по центру - сцінтіграммах наднирників,

праворуч - макропрепарат видаленої пухлини. Пухлина вказана стрілками.

 

http://www.youtube.com/watch?v=4g25d7_Afmc

Синтез катехоламінів регулюється за принципом негативного зворотного зв'язку. Норадреналін гальмує активність тирозингідроксилази, адреналін-метилтрансферази. У хромафінних клітинах мозкової речовини надниркових залоз адреналін і норадреналін накопичуються в секреторних гранулах. Їх синтез і вивільнення у кров шляхом екзоцитозу ре­гулюються нервовими центрами, розміщеними в гіпоталамусі. Збудження симпатичної нервової системи стимулює секрецію катехоламінів, причому спочатку більше вивільняється адреналіну, а при тривалій стимуляції  – норадреналіну. Надниркові залози людини містять в нормі адреналіну в 3-10 разів більше, ніж норадреналіну, а концентрація в крові норадреналіну – 5,2 нмоль/л проти 1,9 нмоль/л адреналіну, що зумовлено частковим надходженням норадреналіну в кров із синапсів при стимуляції симпатичних нервів. Вміст катехоламінів у крові зростає дуже швидко (майже у 1000 разів під час стресових реакцій). Із сечею за добу виділяється 11-76 нмоль адреналіну і 47-236 нмоль норадреналіну.

http://www.youtube.com/watch?v=06jbq3bxKE0&feature=related

 

Тканинні гормони

Гормоноїди, парагормони, різнорідні за хімічною структурою біологічно активні речовини, що діють на обмін речовин і багато фізіологічних процесів в організмі. Утворюються, як правило, не в залозах внутрішньої секреції, як гормони, а в ін. тканинах і органах. Біологічна дія гормоноїдів короткочасна, оскільки вони руйнуються або зв'язуються тканинними білками. До парагормонів відносять ацетилхолін, деякі попередники і продукти перетворення адреналіну, тканинні гормони, або гістогормони (гастрин, гепарин, секретин і ін.),  гістамін, серотонін і деякі ін. аміни біогенні.

 

Ацетилхолін— біологічно активна речовина, широко поширене в природі. У невеликих кількостях ацетилхолін міститься у тканинах організмів у вигляді неактивного з'єднання з білками і ліпідами; при деяких патологічних станах вміст ацетилхоліну у крові підвищується.

Ацетилхолін відноситься до медіаторівпередавачів нервового збудження в периферичній і центральній нервовій системі. Проникаючи в органи і тканини, ацетилхолін може викликати ефекти, характерні для збудження парасимпатичних елементів вегетативної нервової системи (зниження кров'яного тиску, уповільнення серцебиття, посилення перистальтики шлунку і кишок, звуження зіниці і т. д.).

Дія деяких інгібіторів холіноестерази (карбамати, фосфорорганічні інсектициди і деякі отруйні речовини) веде до накопичення в організмі надлишкових кількостей негідролізованого ацетилхолну, що спочатку приводить до прискорення передачі нервових імпульсів (збудження), а далі до припинення їх передачі, тобто блокуванню імпульсів (параліч).

Гастрин (від грецьк. gaster — шлунок), гормон поліпептидної природи, що виробляється слизовою оболонкою шлунку. Він викликає посилення секреції шлункового соку і соку підшлункової залози, а також жовчевиділення, змінює тонус і моторику шлунка і кишечника. Збільшення вмісту в шлунку соляної кислоти (під час попадання до нього кислого шлункового соку) гальмує виділення гастрину.

Гепарин (від грецьк. - hepar — печінка), речовина, що перешкоджає згортанню крові; вперше виділений з печінки. Синтезується в опасистих клітинах, скупчення яких знаходяться в органах тварин, особливо в печінці, легенях, стінках судин.

За хімічною природоюі він — сірковмісний мукополісахарид, що складається з глюкозаміну, глюкуронової кислоти і пов'язаних з ними залишків сірчаної кислоти.

Описание: Описание: Описание: &Gcy;&iecy;&pcy;&acy;&rcy;&icy;&ncy;

Рис. 33. Молекула гепарину

 

Гепарин отримують з печінки і легень великої рогатої худоби; застосовують в медицині як антикоагулянт для профілактики і лікування тромбозів.

Секретин, речовина гормонального характеру, що виробляється слизовою оболонкою верхнього відділу тонкого кишечника і бере участь в регуляції секреторної діяльності підшлункової залози. Відкритий в 1902 англійськими фізіологами У. Бейліссом і Е. Старлінгом (Старлінг на основі вивчення С. в 1905 ввів в науку сам термін «гормон» ) .

Описание: Описание: Описание: 4061-24.jpg

 

Рис. 34. Первинна структура секретину людини

 

За хімічною природою секретин — пептид, побудований з 27 амінокислотних залишків, з яких 14 мають таку ж послідовність, як і в глюкагоні. Всмоктуючись в кров, секретин досягає підшлункової залози, в якій підсилює секрецію води і електролітів, переважно бікарбонату.

Гістамін, тканинний гормон, володіє сильною біологічною дією, належить до біогенних амінів. Утворюється в результаті декарбоксилювання амінокислоти гістидину :

Описание: Описание: Описание: http://www.bsmu-all.narod.ru/mats/biochem/col5_biochem.files/image002.jpg

Рис. 35. Реакція утворення гістаміну

Описание: Описание: Описание: http://www.health-ua.com/pics/tabl/105_3.gif

Рис. 36. Біологічна дія гістаміну

Міститься в великих кількостях в неактивній, зв'язаній формі в різних органах і тканинах тварин і людини (легені, печінка, шкіра), а також в тромбоцитах і лейкоцитах. Звільняється при анафілактичному шоці, запальних і алергічних реакціях. Викликає розширення капілярів і підвищення їх проникності, звуження великих судин, скорочення гладкої мускулатури, різко підвищує секрецію соляної кислоти в шлунку. Вивільнення гістаміну. із зв'язаного стану при алергічних реакціях призводить до почервоніння шкіри, свербіння, утворення пухирів. Гістамін розпадається під дією ферменту гістамінази головним чином в кишечнику і нирках.

Серотонін, 5-окситриптамін, біологічно активна речовина, що міститься в крові і тканинах тварин і людини; є медіатором нервової системи як на периферії, так і в нервових центрах (головним чином в гіпоталамусі). У організмі серотонін синтезується з амінокислоти триптофану, у людини і більшості хребетних — головним чином у клітинах слизової оболонки тонкого кишечника, а також в підшлунковій залозі і центральній нервовій системі.

Описание: Описание: Описание: http://lib.podelise.ru/tw_files2/urls_4/4/d-3715/7z-docs/12_html_m4d2208ec.png

Рис. 37. Схема утворення серотоніну

 Серотонін впливає на тонус судин, бере участь в гуморальній регуляції функцій центральної нервової системи, а також травної, видільної, ендокринної систем. Як вважають, порушення в обміні серотоніну — одна з причин виникнення інфарктів міокарду, виразкової хвороби, деяких психічних захворювань і інших патологій.

 

Методи якісного та кількісного визначення адреналіну в біологічних рідинах

 

Реакції якісного виявлення адреналіну основана на його здатності легко окиснюватись з утворенням забарвлених продуктів.

 

1. Реакція з хлорним залізом.

Принцип методу. Реакція характерна для пірокатехінового кільця (похідне фенолу), яке входить у молекулу адреналіну та норадреналіну і з хлорним залізом утворює фенолят вишневого кольору.

 

2. Діазореакція.

Принцип методу. При взаємодії з нітритом натрію відбувається окиснення адреналіну в адренохром, внаслідок чого утворюються продукти, забарвлені в червоний колір.

 

Кількісне визначення адреналіну за методом Фоліна.

 

Принцип методу. Метод оснований на властивості фосфорно-вольфрамової та фосфорно-молібденової суміші за рахунок окиснення адреналіну відновлюватись з утворенням комплексів, забарвлених у синій колір. Про кількість адреналіну свідчить інтенсивність забарвлення.

 

Клініко-діагностичне значення

Нормальний вміст адреналіну у крові: 1,91 – 2,46 ммоль/л;

У сечі – 16,4 – 81,9 ммоль/добу

При фенілпіровиноградній олігофренії, коли фенілаланін не перетворюється в тирозин і він стає незамінною амінокислотою, рівень катехоламінів у крові понижений. Помірне підвищення катехоламінів спостерігається при м”язевій роботі, інсуліновій гіперглікемії, гіпертиреозі, синдромі Іщенко-Кушінга, захворюваннях нирок, гемолітичних жовтяницях. Різке підвищення катехоламінів у крові та сечі спостерігається при феохромоцитомі – пухлині мозкової речовини наднирників.