Меню Рубрики

Адреналин и тироксин гормоны гипофиза

ОБМЕН: СОМАТОТРОПИН, АДРЕНАЛИН, ТИРОКСИН, ГЛЮКАГОН, ИНСУЛИН,

ГОРМОНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ БЕЛКОВЫЙ, УГЛЕВОДНЫЙ И ЛИПИДНЫЙ

К гормонам, обладающим выраженным регуляторным эффектом в отношении обмена белков, углеводов и липидов, относятся соматотропный гормон гипофиза, гормоны поджелудочной железы глюкагон и инсулин, гормоны щитовидной железы трииодтиронин (Т3) и тетраиодтиронин ( тироксин, Т4 ), а также гормоны адреналин и кортизол, продуцируемые соответственно мозговым и корковым веществом надпочечников.

3.1. СОМАТОТРОПНЫЙ ГОРМОН ( соматотропин, СТГ, гормон роста )

Соматотропин или гормон роста синтезируется в соматотрофах клетках передней доли гипофиза. По химической природе он представляет собой белок, состоящий из одной полипептидной цепи. В состав цепи входит 191 аминокислотный остаток, молекулярная масса составляет 22.000. Концентрация гормона роста в передней доле гипофиза составляет 515 мг/г, что на несколько порядков выше, чем концентрация остальных гормонов. СТГ обладает выраженной видовой специфичностью, в связи с чем в клетках человека активность проявляет лишь соматотропин, полученный из организма высших приматов. Физиологическая роль гормона состоит в стимуляции роста и контроле дифференцировки клеток различных тканей. Концентрация гормона в крови составляет в норме 46465 пикоМ/л (110нг/мл). Время циркуляции гормона в крови составляет несколько минут.

Выделение соматотропина из гипофиза носит пульсирующий характер в связи с чем его концентрация в крови может изменится на порядок в течение нескольких минут. Интересно, что один из пиков выделения соматотропина приходится на период времени сразу же после засыпания.( Повидимому, отсюда «Кто не спит, тот не растет»). Выделение соматотропина увеличивается при стрессе, при голодании, при употреблении богатой белком пищи, при острой гипогликемии. Выделение соматотропина из клеток гипофиза в кровь контролируется гипоталамусом за счет двух его гормонов: сомато

либерин стимулирует выделение СТГ в кровь, а соматостатин угнетает этот процесс. В свою очередь, под действием соматотропина в печени синтезируется гормон, получивший название ИФР1 ( инсулиноподобный фактор роста 1). Этот гормон опосредует ростстимулирующее действие соматотропного гормона.

Увеличение концентрации соматотропина в крови приводит к угнетению выделения соматолиберина гипоталамусом и, следовательно, к снижению продукции соматотропина гипофизом. Увеличение в крови концентрации ИФР1 также тормозит продукцию гипоталамусом соматолиберина, одновременно увеличивая выделение гипоталамусом соматостатина; с помощью этого механизма увеличение концентрации ИФР1 в крови приводит в конечном итоге к снижению поступления соматотропина из гипофиза в кровь. Эти взаимоотношения представлены на нижеследующей схеме:

Уровень секреции соматостатина и соматолиберина гипоталамусом зависит от многих факторов. Так, секреция соматостатина стимулируется гормонами щитовидной железы и вазоактивным интестинальным пептидом, а угнетается ацетилхолином и gаминомасляной кислотой. В свою очередь, секреция соматолиберина увеличивается, например, при воздействии на гипоталамус катехоламинов или же при снижении концентрации глюкозы в клетках гипоталамуса.

Гормон роста чрезвычайно важен для процессов постнатального роста и развития человека, обладая в целом выраженным анаболическим эффектом. Он способен оказывать на клетки как прямое регулирующее действие, так и действие опосредованное, реализуемое, вопервых, за счет контроля синтеза ИФР1, вовторых,за счет взаимодействия его регуляторных эффектов с регуляторными эффектами других гормонов. Так, анаболическое действие андрогенов у гипофизэктомированных животных выражено минимально, введение этим животным соматотропина повышает вызываемую андрогенами задержку азота, а также усиливает рост специфически чувствительных к андрогенам тканей. Механизм действия соматотропного гормона неизвестен.

Обсуждая вопрос о влиянии соматотропина на обменные процессы, в первую очередь следует указать на стимуляцию соматотропином процессов транскрипции и трансляции, что сопровождается увеличением количества РНК и белка в клетках. Одновременно соматотропин стимулирует поглощение клетками различных тканей аминокислот, служащих пластическим материалом для белкового синтеза. У животных, получающих соматотропин, развивается положительный азотистый баланс, сопровождающийся уменьшением выведения с мочой аминокислот, мочевины и креатинина. Под действием соматотропина в тканях молодых животных активируется синтез ДНК, что является отражением стимуляции размножения клеток в растущей ткани.

Соматотропин повышает содержание глюкозы в крови за счет нескольких эффектов. Вопервых, он снижает утилизацию глюкозы периферическими тканями, ингибируя гликолиз; вовторых , ряд авторов считает, что гормон снижает скорость транспорта глюкозы в клетки. В третьих, он стимулирует глюконеогенез в печени и увеличивает содержание гликогена в гепатоцитах. В целом соматотропный гормон за счет снижения утилизации глюкозы в ряде периферических тканей и стимуляции глюконеогенеза обеспечивает необходимый уровень поступления глюкозы в клетки нервной ткани, в том

числе в клетки головного мозга. Следует также отметить, что ИФР1 стимулирует синтез гликозаминогликанов

Соматотропный гормон стимулирует липолиз в жировой ткани, увеличивая тем самым содержание высших жирных кислот в плазме крови и их поступление в клетки периферических тканей, где они служат субстратами окисления. Возможно, именно увеличение поступления высших жирных кислот в клетки периферических тканей и приводит к торможению в них гликолиза за счет ингибирования пируваткиназы. Усиление поступления высших жирных кислот в печень и ускорение их окисления приводят к активации кетогенеза, особенно заметного в условиях инсулиновой недостаточности.

Введение соматотропина вызывает двухфазный эффект: в первую кратковременную фазу в плазме крови понижается содержание глюкозы и падает содержание высших жирных кислот, затем наблюдается продолжительное повышение содержания в крови и глюкозы и высших жирных кислот. Длительное введение соматотропного гормона может привести к развитию сахарного диабета.

Соматотропин, вероятней всего при посредничестве ИРФ1, способствует положительному балансу кальция, магния и фосфата и вызывает задержку натрия, калия и хлора. Положительный баланс Са, Мg и Р, повидимому, связан со способностью соматотропина стимулировать рост длинных трубчатых костей.

Избыточная продукция соматотропного гормона в детском возрасте приводит к гигантизму, одним из признаков которого являются непропорционально длинные конечности. Избыточная продукция соматотропина у взрослых сопровождается развитием акромегалии, для которой характерно непропорциональное увеличение отдельных частей тела. Нарушение функционирования соматотропина приводит к уменьшению роста, т.е. к карликовости, причем «гипофизарные карлики» не страдают нарушением умственного развития.

Хромафинные клетки мозгового вещества надпочечников продуцируют группу биологически активных веществ катехоламинов, к числу которых относятся адреналин, норадреналин и дофамин, играющие важную роль в адаптации организма к острым и хроническим стрессам, в особенности в формировании реакции организма типа «борьба или бегство». В ходе развития этой реакции в организме происходит экстренная мобилизация энергетических ресурсов: ускоряется липолиз в жировой ткани, активируется гликогенез в печени, стимулируется гликогенолиз в мышцах.

Все катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина, причем на долю адреналина приходится примерно 80% катехоламинов, образующихся в мозговом веществе надпочечников. Синтез начинается с превращения тирозина в дигидроксифенилаланин (ДОФА), реакция катализируется ферментом тирозингидроксилазой. Простетической группой фермента является тетрагидробиоптерин.

Фермент тирозингидроксилаза играет важную роль в синтезе катехоламинов, поскольку, вопервых, именно этот фермент лимитирует скорость синтеза в целом, вовторых, он является регуляторным ферментом. Активность тирозингидроксилазы угнетается по конкурентному механизму высокими концентрациями катехоламинов (катехоламины способны связываться с тетрагидроптеридином с образованием неактивного производного ); кроме того, активность фермента может регулироваться путем его ковалентной модификации фосфорилирование увеличивает активность фермента. Наконец, длительный стресс сопровождается индукцией фермента.

В ходе следующей реакции ДОФА подвергается декарбоксилированию при участии фермента ДОФАдекарбоксилазы, простетической группой этого фермента служит пиридоксальфосфат. Далее при участии фермента ДОФаминbгидроксилазы ДОФамин превращается в норадреналин:

В ходе окисления в качестве донора электронов ( косубстрат реакции) используется аскорбиновая кислота.

В заключительной реакции идет метилирование норадреналина по аминогруппе с превращением его в адреналин, в качестве донора метильной группы используется Sаденозилметионин. Реакция катализируется ферментом фенилэтаноламинNметилтрансферазой (ФNMT):

Синтез ФNMT стимулируется глюкокортикоидными гормонами, проникающими в мозговой слой надпочечников по внутринадпочечниковой портальной системе, которая обеспечивает в мозговом веществе надпочечников в 100 раз большую концентрацию стероидов по сравнению с их концентрацией в крови.

При синтезе адреналина гидроксилирование тирозина и превращение ДОФА в ДОФамин происходят в цитозоле клеток мозгового вещества надпочечников. Затем ДОФамин поступает в гранулы, где он превращается в норадреналин. Большая часть норадреналина покидает гранулы и метилируется в цитозоле в адреналин, последний затем поступает в другую группу гранул, где и сохраняется до высвобождения. В состав хромаффинных гранул наряду с катехоламинами входят АТФ, Са2+ и специальный белок хромогранин.

Под воздействием нервных импульсов, поступающих в мозговое вещество надпочечников по чревному нерву, происходит слияние хромаффинных гранул с плазматической мембраной с выбросом катехоламинов в русло крови. Поступающий в кровяное русло адреналин в виде слабоассоциированного с альбуминами комплекса разносится с током крови в другие органы и ткани.

Продолжительность существования адреналина в русле крови измеряется временем порядка 10 30 секунд; его концентрация в плазме крови в норме не превышает 0,1 мкг/л ( менее 0,55 нМ/л ). Инактивация адреналина, как и других катехоламинов, может идти или путем их окислительного дезаминирования, или путем Ометилирования. Основными конечными продуктами инактивации адреналина, выделяющимися с мочой, являются метанефрин и ванилинминдальная кислота. Содержание этих соединений резко возрастает в моче при опухоли мозгового вещества надпочечников феохромоцитоме, в связи с чем определение их содержания в моче, в особенности в сочетании с определением содержания адреналина в плазме крови, служит ценным диагностическим тестом для выявления этой патологии.

Адреналин оказывает свое действие на клетки различных органов и тканей через 4 варианта рецепторов: вопервых, это a1 и a2 адренэргические рецепторы, вовторых, b1 и b2адренэргические рецепторы. Адреналин может взаимодействовать с любыми из этих рецепторов, поэтому его действие на ткань, содержащую различные варианты рецепторов, будет зависеть от относительного сродства этих рецепторов к гормону. Норадреналин может взаимодействовать только с aрецепторами.

При связывании гормона с b1 и b2рецепторами идет активация аденилатциклазы, опосредованная взаимодействие активированных рецепторов с Gsбелками, что сопровождается увеличением концентрации цАМФ в клетке. При взаимодействии гормона с a2рецептором при участии Giбелка идет ингибирование аденилатциклазы и снижение концентрации цАМФ в клетке. Наконец, взаимодействие гормона с a1рецептором приводит к увеличению концентрации в клетке ионов Са2+, вероятно связанное с работой инозитолфосфатидного механизма действия гормонов.

Читайте также:  Який гормон виділяє щитоподібна залоза

В случае действия адреналина через b2рецепторы идет стимуляция расщепления гликогена в печени с выходом глюкозы в кровяное русло, одновременно идет небольшая стимуляция глюконеогенеза в гепатоцитах. В мышцах через b2рецепторы адреналин стимулирует гликогенолиз. Через этот тип рецепторов адреналин повышает секрецию инсулина и глюкагона в поджелудочной железе или секрецию ренина в почках. В тоже время стимуляция липолиза в липоцитах осуществляется адреналином через b1рецепторы. В свою очередь, через взаимодействие с a2рецепторами катехоламины могут ингибировать липолиз, выделение инсулина и выделение ренина.

Адреналину приписывают в основном метаболические эффекты, тогда как норадреналину регуляцию сосудистого тонуса, хотя адреналин также может сильно влиять на состояние тонуса гладкомышечных элементов, причем может наблюдаться как расслабление так и сокращение в зависимости от типа рецепторов, через которые действует в конкретном случае гормон.

Щитовидная железа вырабатывает два гормона 3,5,3трииодтиронин ( Т3) и 3,5,3,5тетраиодтиронин ( тироксин, Т4 ), играющие важную роль в регуляции общего метаболизма, развития и дифференцировки тканей. Образование этих гормонов происходит в ходе посттранскрипционного процессинга специфического белка тиреоглобулина, в ходе которого происходит органификация накапливающегося в клетках щитовидной железы иода. Последующий внутриклеточный протеолиз иодированного тиреоглобулина приводит к высвобождению гормонов. Их регуляторный эффект базируется на контроле генной экспрессии. Структура гормонов:

Синтез иодированных тиронинов идет в клетках щитовидной железы тироцитах в составе белка иодтиреоглобулина. Иодтиреоглобулин представляет собой большой иодированный и гликолизилированный белок с молекулярной массой около 660 000, состоящий из двух субъединиц. На долю углеводного компонента приходится 810% его общей массы, на долю иода от 0,2% до 1% общей массы в зависимости от содержания иода в пище. Он содержит 115 остатков тирозина, каждый из которых в принципе может быть иодирован. Около 70% иода входит в состав неактивных предшественников гормонов моноиодтирозина ( МИТ ) и дииодтирозина ( ДИД ), 30% в составе иодированных тиронинов Т3 и Т4. В состав молекулы иотиреоглобулина входит несколько молекул ( от 2 до 5 ) иодированных тиронинов, высвобождающихся при гидролизе белка. Отношение Т4/Т3 в в иодтиреоглобулине при достаточной обеспеченности организма иодом составляет 7:1.

Синтез тиреоглобулина происходит на рибосомах тироцита в базальной части клетки, далее в цистернах шероховатого эндоплазматического ретикулума, а затем в аппарате Гольджи происходит гликозилирование полипептидных цепей молекулы с присоединением порядка двух десятков олигосахаридных блоков. Сформированная молекула белка поступает путем экзоцитоза из апикальной части тироцита в фолликулярное пространство, где и происходит его иодирование.

Иод, необходимый для образования иодтиреоглобулина, поступает из плазмы крови в щитовидную железу в виде иона I путем активного транспорта с помощью так называемого Iнасоса щитовидной железы, обеспечивающего в норме 25кратное повышение концентрации I в железе по сравнению с его концентрацией в плазме. Суточная потребность в иоде для взрослого человека составляет 150200 мкг.

В фолликулах щитовидной железы I при участии фермента тиреопероксидазы окисляется пероксидом водорода, поступающим из тироцитов, или до радикала I* или до I+. Окисленный иодид реагирует с тирозильными остатками тиреоглобулина, замещая атомы водорода в бензольном ядре вначале в положении 3, а затем в положении 5. Повидимому, эта реакция также катализируется тиреопероксидазой, иногда эта реакция называется органификацией иода. Иодированию может подвергаться и свободный тирозин, однако иодированный тирозин не может включаться в состав полипептидной цепи тиреоглобулина, поскольку в генетической системе человека нет триплета, кодирующего иодированную аминокислоту.

В ходе иодирования в молекуле тиреоглобулина образуются как моноиодтирозильные остатки ( МИТ ), так и остатки дииодтирозина ( ДИД ). Их конденсация, идущая опять же при участии иодпероксидазы и приводит к образованию в иодтиреоглобулине три и тетраиодтирониновых остатков предшественников свободных Т3 и Т4. Считается, что в конденсации могут участвовать также и свободные молекулы МИТ или ДИД.

Иодтиреоглобулин далее захватывается из фолликулов апикальной частью клеток путем пиноцитоза, далее он поступает в лизосомы, где подвергается гидролизу при участии кислых лизосомных протеиназ с выделением свободных Т3 и Т4. Образовавшиеся таким образом свободные гормоны путем облегченной диффузии поступают в ток крови и разносятся к органам и тканям.

Большая часть остатков МИТ и ДИД в иодтиреоглобулине не принимает участия в конденсации, т.е. не превращается в иодированные тиронины. В ходе гидролиза иодтиреоглобулина они образуются в свободном виде, но не покидают тироциты, а подвергаются в этих клетках деиодированию с участием фермента деиодиназы. Образовавшийся свободный иод используется в щитовидной железе повторно. Поскольку отношение Т4/Т3 в крови ниже, чем в иодтиреоглобулине, высказано предположение, что уже в тироцитах часть Т4 деиодируется до Т3.

В фолликулах щитовидной железы имеется запас иодтиреоглобулина, достаточный для снабжения организма иодированными тиронинами в течение нескольких недель. Образование иодированных тиронинов стимулируется тиреотропным гормоном гипофиза, причем контроль синтеза Т3 и Т4 гормоном гипофиза идет на нескольких стадиях: тиреотропный гормон стимулирует работу иодного насоса щитовидной железы, ускоряет экспрессию гена тиреоглобулина, ускоряет

процесс синтеза иодированных тиронинов в составе иодтиреоглобулина, стимулирует поступление иодтиреоглобулина в тироциты и его гидролиз с образованием свободных Т3 и Т4.

Иодированные тиронины мало растворимы в воде и транспортируются к органам и тканям плазмой крови в комплексе с белками: тироксинсвязывающим глобулином и тироксинсвязывающим преальбумином. В норме тироксинсвязывающий глобулин переносит практически весь Т4 и большую часть Т3. Биологическая активностью обладает лишь небольшая несвязанная с белками фракция этих гормонов. Полупериод существования Т3 в плазме крови составляет примерно 1,5 суток, для Т4 он значительно больше порядка 6,5 суток. Концентрация тироксина в сыворотке крови составляет 0,0650,156 мкМ/л, из этого количества лишь 0,01 0,03 нМ/л приходится на свободный тироксин.

Преобладающей метаболически активной формой, повидимому, является Т3, поскольку он связывается с рецепторами клеток мишеней со сродством, в 10 раз превышающим этот показатель для Т4. Около 80% циркулирующего в крови Т4 превращается на периферии в Т3.

Инактивация тиреоидных гормонов осуществляется различными путями: они могут подвергаться деиодированию, дезаминированию, декарбоксилированию. Во всех этих случаях гормоны теряют свою биологическую активность. В печени продукты деградации тиреоидных гормонов могут подвергаться коньюгации с последующим их выделением с желчью.

Синтез и выделение иодированных тиронинов стимулируется тиреотропным гормоном (ТТГ) передней доли гипофиза. В свою очередь, выделение ТТГ контролируется гипоталамусом, вопервых, за счет выделения тиролиберина, стимулирующего выделение ТТГ гипофизом, и, вовторых, с помощью соматостатина, ингибирующего выделение ТТГ. Высокие концентрации гормонов Т3 и Т4 в крови стимулируют выделение гипоталамусом соматостатина, что в конечном итоге приводит к уменьшению поступления иодированных тиронинов из щитовидной железы в кровь и падению их концентрации в крови. Высокие концентрации Т3 и Т4, в особенности Т3, угнетают выделение в гипоталамусе тиролиберина и ТТГ в гипофизе, уменьшая тем самым поступление в кровь иодированных тиронинов. С другой стороны, низкий уровень Т3 в крови служит стимулом для повышения секреции тиролиберина гипоталамусом, а затем и ТТГ гипофизом.

Рецепторы для тиреоидных гормонов имеются в клетках различных органов и тканей. Низкоаффинные рецепторы расположены в цитозоле клеток, тогда как высокоаффинные в ядрах тех же клеток. Возможно, что цитозольные рецепторы служат лишь для удержания поступивших в клетку Т3 и Т4 поблизости от истинных рецепторов, локализованных в ядрах клеток. Связывание тиреоидных гормонов с ядерными рецепторами путем изменения транскрипции соответствующих генов оказывают влияние на рост, развитие клеток и на функции, связанные с их дифференцировкой и сохранением уровня дифференцировки.

Введение тироксина экспериментальным животным сопровождается развитием положительного азотистого баланса, увеличивает теплопродукцию и приводит к увеличению активности многих ферментных систем. К настоящему времени показано, что введение гормона приводит к повышению активности более 100 ферментов. Это увеличение активности большого числа ферментов скорее всего отражает резко выраженное стимулирующее действие гормона на синтез белка во многих органах и тканях.

В литературе нередко встречается тезис о том, что тиреоидные гормоны якобы разобщают окислительное фосфорилирование в митохондриях, что приводит к резкому ускорению окислительных процессов в организме и гиперпродукции тепла. Однако эти утверждения основаны на результатах некорректных экспериментов, в ходе которых эффект разобщения окисления и фосфорилирования в изолированных митохондриях был действительно получен, но для этого были использованы концентрации Т4 минимум на 3 4 порядка большие, чем реально существующие в клетках.

Введение тиреоидных гормонов действительно приводит к увеличению теплопродукции, но это увеличение теплобразования обусловлено не разобщением окисления и фосфорилирования в митохондриях, а увеличением расходования АТФ в клетках в энергозависимых процессах. Распад АТФ приводит к нарастанию концентрации АДФ в клетках, что в соответствии с механизмом дыхательного контроля активирует процессы биологического окисления, а следовательно, и поглощение кислорода клетками различных тканей. Примерами таких энергозависимых процессов могут быть процессы синтеза белка или же процессы, связанные с поддержанием ионных градиентов между клетками и окружающей их межклеточной фазой.

Гипофункция щитовидной железы проявляется у людей в выраженном замедлении метаболических процессов, что проявляется, например, в снижении уровня основного обмена и температуры тела. Если гипотиреозом страдает новорожденный, то возникает кретинизм, характеризующийся в первую очередь карликовым ростом и задержкой умственного развития. При гипофункции щитовидной железы у взрослых развивается микседема. Для лиц с этой патологией характерны низкий уровень основного обмена, низкая частота сердечных сокращений, сонливость, вялость, сухость кожи и волос. У таких больных в крови снижен уровень тиреоидных гормонов, снижен уровень глюкозы, обычно увеличен уровень холестерола и др.

Читайте также:  Как проявляются нарушения гормонов

Гиперфункция щитовидной железы гипертиреоз характеризуется повышенной скоростью метаболических процессов: основной обмен может быть повышен на 3060% выше нормы, у них наблюдается гипергликемия и глюкозурия, снижены показатели толерантности к глюкозе, у них наблюдается отрицательный азотистый баланс и гипохолестеринемия. Такие люди обычно легко возбудимы, у них часто увеличена щитовидная железа, повышена температура тела, характерным признаком является экзофтальмия.

Глюкагон представляет собой гормон полипептидной природы, выделяемый aклетками поджелудочной железы. Основной функцией этого гормона является поддержание энергетического гомеостаза организма за счет мобилизации эндогенных энергетических рессурсов, этим объясняется его суммарный катаболический эффект.

В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков, его молекулярная масса 4200, в его составе отсутствует цистеин. Глюкагон был синтезирован химическим путем, чем была окончательно подтверждена его химическая структура.

Основным местом синтеза глюкагона являются aклетки поджелудочной железы, однако довольно большие количества этого гормона образуются и в других органах желудочнокишечного тракта.

Синтезируется глюкагон на рибосомах aклеток в виде более длинного предшественника с молекулярной массой около 9000. В ходе процессинга происходит существенное укорочение полипептидной цепи,после чего глюкагон секретируется в кровь. В крови он находится в свободной форме, его концентрация в сыворотке крови составляет 20100 нг/л. Период его полужизни равняется примерно 5 минутам. Основная часть глюкагона инактивируется в печени путем гидролитического отщепления 2 аминокислотных остатков с Nконца молекулы.

Секреция глюкагона aклетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым Dклетками поджелудочной железы. Возможно, что секреция глюкагона ингибируется также инсулином или ИФР1. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са2+.

Механизм действия глюкагона достаточно хорошо изучен. Рецепторы для гормона локализованы в наружной клеточной мембране. Образование гормонрецепторных комплексов сопровождается активацией аденилатциклазы и увеличением в клетках концентрации цАМФ, сопровождающимся активацией протеинкиназы и фосфорилированием белков с изменением функциональной активности последних.

Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах.

Глюкагон активирует процесс глюконеогенеза в гепатоцитах:

вопервых, он ускоряет расщепление белков в печени, а образующиеся аминокислоты используются как субстраты глюконеогенеза; вовторых, увеличивается активность ряда ферментов, таких как фруктозо1,6бисфосфатаза , фосфоенолпируваткарбоксикиназа, глюкозо6фосфатаза, принимающих участие в глюконеогенезе как за счет активации имеющихся ферментов, так и индукции их синтеза. За счет активации глюконеогенеза также происходит увеличение поступления глюкозы в кровь. Ускорение использования аминокислот для глюконеогенеза сопровождается увеличением объема синтеза мочевины и увеличением количества мочевины, выводимого с мочой.

Глюкагон стимулирует липолиз в липоцитах, увеличивая тем самым поступление в кровь глицерола и высших жирных кислот. В печени гормон тормозит синтез жирных кислот и холестерола из ацетилКоА, а накапливающийся ацетилКоА используется для синтеза ацетоновых тел. Таким образом, глюкагон стимулирует кетогенез.

В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию, повидимому, этим объясняется наблюдаемое после введения глюкагона повышение экскреции ионов натрия, хлора, калия , фосфора и мочевой кислоты.

Инсулин относится к гормонам белковой природы. Он синтезируется bклетками поджелудочной железы. Инсулин является одним из важнейших анаболических гормонов. Связывание инсулина с клеткамимишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза белка, а также накопление в клетках гликогена и липидов, являющихся резервом пластического и энергетического материала. Инсулин, возможно за счет своего анаболического эффекта, стимулирует рост и размножение клеток.

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей Ацепи и Вцепи. В состав Ацепи входит 21 аминокислотный остаток, в состав Вцепи 30. Эти цепи связаны между собой двумя дисульфидными мостиками: один между А7 и В7 ( номера аминокислот, считая с Nконцов полипептидных цепей ), второй между А20 и В19. Третий дисульфидный мостик находится в цепи А, связывая А6 и А11.

Молекулярная масса инсулина человека составляет 5 734. Первичная структура инсулина человека и ряда животных известна. Наиболее близкими по первичной структуре к инсулину человека являются инсулины свиньи и быка. В инсулине свиньи лишь остаток Тре в положении В30 заменен Ала, а в инсулине быка, кроме того, Тре в положении А8 замещен Ала и Илей в положении А10 замещен на Вал ; эти инсулины нашли широкое применение в медицине. Молекула инсулина была синтезирована с помощью методов органического синтеза, чем окончательно доказана ее структура.

Синтез инсулина в bклетках поджелудочной железы начинается в шероховатом эндоплазматическом ретикулууме, причем на рибосомах образуется молекула предшественника препроинсулина, имеющего в своем составе 104 аминокислотных остатка ( молекулярная масса составляет 11 500 ). Затем в цистернах этой органеллы с Nконца отщепляется членная лидерная последовательность и образуется проинсулин с молекулярной массой 9 000, содержащий 81 аминокислотных остатков. В составе проинсулина происходит формирование всех дисульфидных мостиков будущей молекулы инсулина. Проинсулин поступает в аппарат Гольджи, в котором под действием двух различных протеиназ из средней части молекулы проинсулина отщепляется Спептид и 4 дополнительных аминокислотных остатка ( три Арг и один Лиз), участвующих в соединении А и Вцепей инсулина с Спептидом:

Сформированные молекулы инсулина вместе со свободными молекулами Спептида упаковываются в гранулы, образующиеся путем отшнуровывания участков аппарата Гольджи. В составе гранул молекулы инсулина образуют кристаллические структуры, в которых на каждые 6 молекул инсулина приходится 2 атома цинка. Гранулы содержат также некоторое количество проинсулина.

При соответствующей стимуляции содержимое гранул выбрасывается в ток крови путем экзоцитоза. Ежесуточное поступление инсулина в ток крови оценивается величиной 4050 единиц, что составляет от 15 до 20% всего инсулина, имеющегося в железе. Инсулин переносится кровью в свободном виде, причем биологической активностью обладает только мономер. Спептид, также оказывающийся в русле крови, биологической активностью не обладает. Поступающий в кровь в небольших количествах проинсулин обладает лишь примерно 5% активности инсулина.

Продолжительность периода «полужизни» молекул инсулина составляет 35 минут, его концентрация в сывортке 0,0290,18 нМ/л. Разрушается инсулин в русле крови с участием 2 ферментных систем.

В печени имеется специфическая глутатионинсулинтрансгидрогеназа, восстанавливающая дисульфидные мостики в молекуле инсулина до HSгрупп, что приводит к расщеплению молекулы на отдельные полипептидные цепи, не обладающие биологической активностью. Кроме того, в печени и в ряде других тканей ( мышцы, почки ) имеется инсулинспецифическая протеиназа, расщепляющая полипептидные цепи инсулина. Известно, что за один оборот (или прохождение) крови через печень расщепляется до 50% содержащегося в ней инсулина.

Главным физиологическим стимулом выделения инсулина из bклеток в кровь является повышение содержания глюкозы в крови. Пороговой концентрацией является концентрация глюкозы 80100 мг/дл или 4,45,5 мМ/л. Максимальная стимуляция выброса инсулина наблюдается при концентрации глюкозы в крови, равной 300500 мг/дл.

Ответная реакция bклеток на повышение содержания глюкозы в крови носит двухфазный характер. В первую фазу, длящуюся в течение первых 510 минут, происходит быстрый подъем уровня секреции инсулина, сменяющийся во вторую фазу более медленным, но и более продолжительным увеличением секреции инсулина, причем вторая фаза круто обрывается сразу же после снижения концентрации глюкозы в крови. Установлено, что при пероральном введении глюкозы секреция инсулина bклетками более выражена, чем при ее внутривенном введении. Это наводит на мысль, что на секрецию инсулина существенное влияние оказывают гормоны, образующиеся в желудочнокишечном тракте, такие как секретин, холецистокинин, гастрин, желудочный ингибиторный полипептид.

Секреция инсулина стимулируется рядом гормоном, особенно при длительном воздействии их повышенных концентраций. К ним относятся соматотропин, кортизол, эстрогены, АКТГ и др. В свою очередь, адреналин, действуя через aрецепторы, угнетает секрецию инсулина. Секреция инсулина угнетается соматостатином, выделяемым Dклетками поджелудочной железы.

Рецепторы для инсулина локализованы в наружной клеточной мембране. При взаимодействии инсулина с рецептором изменяется конформация рецептора; рецепторы, нагруженные инсулином, связываются друг с другом, образуя микроагрегаты, которые подвергаются интернализации вместе с участком мембраны погружаются внутрь клетки; возникает какойто сигнал, ответственный за формирование метаболического ответа клетки. Интернализация рецепторов, вероятно служит способом регуляции количества рецепторов на поверхности клеток. В условиях высокого содержания инсулина в плазме крови, например, при ожирении, число инсулиновых рецепторов уменьшается и чувствительность тканеймишеней к инсулину снижается.

Несмотря на усилия многих исследователей, механизм действия инсулина до настоящего времени не известен. Установлено, что домен инсулинового рецептора, расположенный на внутренней стороне наружной клеточной мембраны, обладает тирозинкиназной активностью, т.е. способен фосфорилировать белки по остаткам тирозина. Предполагается, что при активации инсулинового рецептора, т.е. при образовании гормонрецепторного комплекса, происходит фосфорилирование одного или нескольких внутриклеточных белков, обуславливающих последующие многочисленные изменения клеточного метаболизма.

В основе этих изменений лежит как изменение количества внутриклеточных белков, так и изменение их функциональной активности. Изменения количества отдельных белков происходят, вопервых, за счет изменения эффективности трансляции мРНК, вовторых, за счет влияния на экспрессию генов. К настоящему времени известны десятки белков, скорость синтеза которых в клетках регулируется инсулином. Примерами могут служить фосфоенолпируваткарбоксикиназа, транскрипция гена которой ингибируется инсулином; глицерол3фосфатдегидрогеназа, транскрипция гена которой под влиянием инсулина, наоборот, ускоряется.

Читайте также:  Повышенный уровень гормона тироксина

Изменение функциональной активности белков достигается путем их фосфорилированиядефосфорилирования, причем при воздействии инсулина степень фосфорилирования одних ферментов увеличивается ( фосфодиэстераза, ацетилКоАкарбоксилаза ), других, напротив, уменьшается ( триацилглицероллипаза, киназа фосфорилазы ).

Влияние инсулина на обмен углеводов можно охарактеризовать следующими эффектами:

1.Инсулин увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в так называемых инсулинзависимых тканях за счет увеличения количества белкапереносчика в мембранах клеток. В печени а это инсулиннезависимый орган скорость поглощения глюкозы гепатоцитами под действием инсулина также возрастает: инсулин увеличивает количество глюкокиназы в клетках, ускоряя фосфорилирование глюкозы, тем самым поддерживается высокий концентрационный градиент глюкозы между кровью и цитозолем гепатоцитов, облегчающий поступление глюкозы в клетки.

2.Инсулин активирует окислительный распад глюкозы в клетках за счет повышения активности ряда ферментов, таких как глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа и др.

источник

Гормоны гипофиза и их функции в организме

Гипофиз – это центральный орган эндокринной системы. Гормоны гипофиза оказывают стимулирующее действие на ряд органов – надпочечники, щитовидную железу, матку, яичники и яички, молочные железы. Кроме того, они стимулируют рост и развитие организма. Поражение гипофиза может привести к самым разнообразным нарушениям, начиная от карликовости и гигантизма, заканчивая несахарным диабетом.

Гипофиз: что это такое

Гипофиз (питуитарная железа) – это эндокринный орган, который является частью головного мозга. Он непосредственно связан с гипоталамусом и подвержен его влиянию.

Размеры гипофиза небольшие (5–10 мм, 0,5–0,7 г), но влияние на организм человека – огромное. Он регулирует деятельность эндокринной системы – надпочечников, щитовидной железы, а также влияет на половые органы у женщин и мужчин.

В гипофизе выделяют три части:

  • аденогипофиз (передняя доля);
  • средняя (промежуточная) доля;
  • нейрогипофиз (задняя доля).

Гормоны гипофиза называются тропными, так как они стимулируют работу других эндокринных органов.

Таблица. Какие гормоны вырабатывает гипофиз

Гормоны аденогипофиза (передней доли)

Нейрогипофиза (задней доли)

В нейрогипофизе гормоны не вырабатываются, а только активируются и накапливаются вазопрессин и окситоцин. Местом синтеза окситоцина и вазопрессина является гипоталамус

Функции гормонов гипофиза

Адренокортикотропный гормон стимулирует работу коры надпочечников. Под его воздействием запускается секреция глюкокортикоидов – кортизола, кортикостерона, кортизона. Глюкокортикоиды имеют несколько важных функций:

  • уменьшение воспаления;
  • подавление аллергических реакций;
  • влияние на углеводный, белковый, жировой, водно-электролитный обмен;
  • противошоковое действие.

Выработка глюкокортикоидов регулируется АКТГ по принципу отрицательной обратной связи – повышенный уровень глюкокортикоидов подавляет работу АКТГ, пониженный, наоборот, стимулирует.

Также АКТГ стимулирует выработку половых гормонов корой надпочечников – повышается уровень прогестерона, андрогенов, эстрогенов. В меньшей мере АКТГ влияет на выработку минералокортикоидов (альдостерона).

Выработка тиреотропного гормона регулируется несколькими факторами:

  • влиянием рилизинг-факторов гипоталамуса;
  • отрицательной обратной связью;
  • суточным ритмом – наибольшая концентрация ТТГ наблюдается ночью.

Тиреотропин стимулирует работу щитовидной железы и синтез тироксина. Также под воздействием ТТГ активируется синтез белков, потребление йода, увеличивается размер тиреоидных клеток.

Пролактин

Основной орган, на который действует пролактин – молочные железы. Он стимулирует их рост и развитие. Также пролактин необходим для лактации – он вызывает образование молока после беременности.

Пролактин влияет не только на лактогенез, дополнительно он отвечает за торможение овуляционного цикла. Это достигается благодаря подавлению секреции ФСГ.

Выработка ФСГ регулируется гипоталамусом. Основные органы, на которые он действует – это яичники у женщин и яички у мужчин.

У женщин ФСГ ускоряет развитие фолликулов и выработку эстрогенов.

У мужчин влияет на клетки яичек – стимулирует сперматогенез.

У женщин уровень ФСГ зависит от фазы менструального цикла.

ЛГ в организме человека необходим для репродукции. В организме женщины под действием ЛГ происходит превращение остаточного фолликула в желтое тело. В дальнейшем желтое тело начинает выработку прогестерона – главного гормона беременности. У мужчин ЛГ влияет на клетки яичек, которые вырабатывают тестостерон.

Соматотропин – это гормон роста у детей и подростков. Он оказывает следующее действие на организм:

  • активирует рост в длину (рост длинных трубчатых костей);
  • усиливает синтез и тормозит распад белка;
  • увеличивает содержание мышечной ткани;
  • уменьшает содержание жировой ткани.
  • влияет на углеводный обмен – является антагонистом инсулина.

Гормоны промежуточной доли

Меланоцитостимулирующий гормон отвечает за выработку пигментов кожи, волос, а также сетчатки глаз.

Липотропин стимулирует липолиз (распад жиров) и активизирует мобилизацию жирных кислот. Основная функция липотропина заключается в образовании эндорфинов.

Вазопрессин

Вазопрессин вырабатывается в гипоталамусе, а накапливается в нейрогипофизе. Основное влияние вазопрессин оказывает на водный обмен. Он способствует сохранению воды в организме. Это достигается благодаря увеличению проницаемости собирательной трубки. Это приводит к усилению обратного всасывания воды, уменьшению суточного диуреза, увеличению объема циркулирующей крови.

Кроме того, вазопрессин влияет и на сердечно-сосудистую систему. Он повышает тонус сосудов, что приводит к повышению артериального давления.

Окситоцин

Основное действие окситоцин оказывает на матку – он стимулирует сокращение миометрия. Особенно важно это для стимуляции родового процесса.

Также окситоцин влияет на сексуальное поведение и формирует чувство привязанности и доверия.

Нарушение секреции гормонов

Может наблюдаться при разных патологиях:

Болезнь Иценко-Кушинга – заболевание, при котором первичное повышение уровня АКТГ приводит к дефициту глюкокортикоидов.

Болезнь Аддисона – повышение АКТГ возникает вторично из-за недостаточности коры надпочечников.

Эктопические опухоли, которые продуцируют АКТГ.

Синдром Кушинга – дефицит АКТГ возникает в ответ на повышенную продукцию глюкокортикоидов.

При повышении уровня ТТГ важно исследовать уровень тироксина. Повышение ТТГ и снижение Т4 указывает на первичный гипотиреоз.

Снижение может указывать как на повышение, так и снижение функции щитовидной железы.

Снижение ТТГ и тироксина указывает на центральный гипотиреоз.

Снижение ТТГ на фоне повышения уровня тироксина указывает на гипертиреоз.

Изменение концентрации тироксина связано с системой отрицательной обратной связи.

Повышение называется гиперпролактинемией. Физиологическая пролактинемия чаще всего развивается при кормлении грудью, патологическая может развиваться при следующих состояниях: опухоль гипофиза (пролактинома), заболевания гипоталамуса, цирроз печени, эктопированная секреция пролактина.

Гиперпролактинемия может вызывать нарушение менструального цикла у женщин.

Синдром Шихана, переношенная беременность, прием нейролептиков.

Указывает на нарушение в системе отрицательной обратной связи между гипофизом и яичниками (яичками).

Приводит к снижению уровня женских или мужских половых гормонов. У женщин следствием является аменорея, у мужчин – снижение количества сперматозоидов.

Избыток соматотропина в детском возрасте приводит к гигантизму. У взрослых избыток соматотропина приводит к акромегалии – увеличению отдельных частей тела.

Недостаток соматотропина в детском возрасте приводит к нанизму – задержке роста, а также к задержке полового развития.

При уменьшении секреции вазопрессина развивается синдром Пархона – редкая патология, которая сопровождается задержкой жидкости в организме, снижением выделения мочи и недостатком натрия в крови.

Избыток вазопрессина приводит к развитию несахарного диабета. Заболевание проявляется повышенным выделением мочи (больше 10 л в сутки), усиленной жаждой, несмотря на употребление большого количества воды.

Повышение уровня окситоцина в крови приводит к гипертонусу матки.

Дефицит окситоцина приводит к слабости родовой деятельности.

Видео

Предлагаем к просмотру видеоролик по теме статьи.

Образование: Ростовский государственный медицинский университет, специальность «Лечебное дело».

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.

Люди, которые привыкли регулярно завтракать, гораздо реже страдают ожирением.

Американские ученые провели опыты на мышах и пришли к выводу, что арбузный сок предотвращает развитие атеросклероза сосудов. Одна группа мышей пила обычную воду, а вторая – арбузный сок. В результате сосуды второй группы были свободны от холестериновых бляшек.

Ученые из Оксфордского университета провели ряд исследований, в ходе которых пришли к выводу, что вегетарианство может быть вредно для человеческого мозга, так как приводит к снижению его массы. Поэтому ученые рекомендуют не исключать полностью из своего рациона рыбу и мясо.

Кариес – это самое распространенное инфекционное заболевание в мире, соперничать с которым не может даже грипп.

Существуют очень любопытные медицинские синдромы, например, навязчивое заглатывание предметов. В желудке одной пациентки, страдающей от этой мании, было обнаружено 2500 инородных предметов.

Во время работы наш мозг затрачивает количество энергии, равное лампочке мощностью в 10 Ватт. Так что образ лампочки над головой в момент возникновения интересной мысли не так уж далек от истины.

Раньше считалось, что зевота обогащает организм кислородом. Однако это мнение было опровергнуто. Ученые доказали, что зевая, человек охлаждает мозг и улучшает его работоспособность.

Образованный человек меньше подвержен заболеваниям мозга. Интеллектуальная активность способствует образованию дополнительной ткани, компенсирующей заболевшую.

Работа, которая человеку не по душе, гораздо вреднее для его психики, чем отсутствие работы вообще.

Препарат от кашля «Терпинкод» является одним из лидеров продаж, совсем не из-за своих лечебных свойств.

Кроме людей, от простатита страдает всего одно живое существо на планете Земля – собаки. Вот уж действительно наши самые верные друзья.

Печень – это самый тяжелый орган в нашем теле. Ее средний вес составляет 1,5 кг.

Большинство женщин способно получать больше удовольствия от созерцания своего красивого тела в зеркале, чем от секса. Так что, женщины, стремитесь к стройности.

В течение жизни среднестатистический человек вырабатывает ни много ни мало два больших бассейна слюны.

Человек, принимающий антидепрессанты, в большинстве случаев снова будет страдать депрессией. Если же человек справился с подавленностью своими силами, он имеет все шансы навсегда забыть про это состояние.

Лечение в Израиле — это комплексный подход в диагностике заболевания, составление индивидуальных терапевтических схем, реабилитация и помощь в социальной адапта.

источник