БИОХИМИЯ ЧЕЛОВЕКА - Л. В. Капилевич - 2016

ЧАСТЬ 1. СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ

ГОРМОНЫ

Гормоны - органические вещества разнообразного строения, оказывающие регулирующее влияние на метаболизм и физиологические функции органов.

Выделяются гормоны органами - железами внутренней секреции, они не имеют выводных протоков и выделяют гормоны непосредственно в кровь.

Механизм действия гормонов

Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором, гормон вызывает определенный эффект.

Гормоны разделяют на водо- и жирорастворимые. Принадлежность к какому-то из этих классов обуславливает их механизм действия. Это объясняется тем, что жирорастворимые гормоны могут спокойно проникать через клеточную мембрану, которая состоит преимущественно из бислоя липидов, а водорастворимые этого не могут. В связи с этим рецепторы для водо- и жирорастворимых гормонов имеют различное место локализации (мембрана или цитоплазма). Связавшись с мембранным рецептором, гормон вызывает каскад реакций в самой клетке, но никак не влияет на генетический материал. Комплекс цитоплазматического рецептора и гормона может воздействовать на ядерные рецепторы и вызывать изменения в генетическом аппарате, что ведет к синтезу новых белков.

Влияние гормонов может меняться при нарушениях метаболизма, изменениях физико-химических параметров организма (температура, кислотность, осмотическое давление) и концентрации важнейших субстратов, возникающих при заболеваниях, а также при выполнении мышечной работы. Следствием этого является усиление или ослабление влияния гормонов на соответствующие органы.

Классификация гормонов

1. Гормоны белковой природы (белки и полипептиды): гормоны гипоталамуса, гипофиза, кальцитонин щитовидной железы, гормон паращитовидных желез, гормоны поджелудочной железы.

2. Гормоны - производные аминокислоты тирозина: йодсодержащие гормоны щитовидной железы, гормоны мозгового слоя надпочечников.

3. Гормоны стероидного строения: гормоны коры надпочечников, половых желез.

Регуляция образования гормонов

Синтез и выделение гормонов в кровь находятся под контролем нервной системы. В упрощенном виде взаимосвязь между гормональной (эндокринной) и нервной системами можно представить следующим образом. При воздействии на организм каких-либо внешних факторов или же при возникновении изменений в крови и в различных органах соответствующая информация передается по афферентным (чувствительным) нервам в ЦНС. В ответ на полученную информацию в гипоталамусе (часть промежуточного мозга) вырабатываются биологически активные вещества (гормоны гипоталамуса), которые затем поступают в гипофиз (мозговой придаток) и стимулируют или тормозят в нем секрецию так называемых тропных гормонов (гормоны передней доли). Тропные гормоны выделяются из гипофиза в кровь, переносятся в железы внутренней секреции и вызывают в них синтез и секрецию соответствующих гормонов, которые далее воздействуют на органы-мишени. Таким образом, в организме имеется единая нервно-гормональная или нейрогуморальная регуляция.

Все железы внутренней секреции функционируют согласованно и оказывают друг на друга взаимное влияние. Введение в организм гормонов не только сказывается на функции железы, вырабатывающей вводимый гормон, но и может оказать негативное воздействие на состояние всей нервно-гормональной регуляции в целом. Поэтому использование в качестве допингов гормональных препаратов является опасным для здоровья спортсменов.

Железы внутренней секреции и выделяемые ими гормоны

Гипоталамус. Выделяет либерины, которые стимулируют выработку гипофизом гормонов, и статины, тормозящие выработку гормонов гипофизом.

Гипофиз. Делится на три доли, каждая из которых выделяет свои гормоны.

Передняя доля выделяет гормон роста (соматотропин), тиреотропный гормон, адренокортикотропный гормон, фолликулостимулирующий гормон и лактогенный гормон.

Соматотропин участвует в регуляции роста и развития организма. Повышая синтез хрящевой ткани в эпифизарных отделах костей, этот гормон в детском возрасте стимулирует рост тела в длину, а активирование периостального роста увеличивает толщину и ширину костей. Возрастание массы тканевых структур происходит в мышечной и соединительной ткани, растет масса и внутренних органов. Основные эффекты соматотропина связаны с его влияниями на обмен веществ, приводящими: 1) к усилению липолиза и уменьшению массы жировой ткани; 2) повышению усвоения аминокислот и синтеза белков, в результате чего масса тела возрастает за счет нежировой ткани; 3) увеличению глюконеогенеза и повышению уровня сахара в крови. Вместе с тем большинство ростовых эффектов гормона опосредуется специальными гуморальными факторами (гормонами) печени, почек и костной ткани, получившими название соматомедины.

Тиреотропный гормон стимулирует выработку гормонов щитовидной железы.

Адренокортикотропный гормон (АКТГ) стимулирует выделение гормонов надпочечников.

Фолликулостимулирующий регулирует созревание половых клеток.

Лактогенный гормон (пролактин) стимулирует образование молока у женщин после родов.

Средняя доля вырабатывает меланостимулирующий гормон, усиливающий выработку пигмента некоторыми клетками кожи (меланоци- тами и меланофорами).

Задняя доля вырабатывает вазопрессин и окситоцин.

Вазопрессин (антидиуретический гормон) поддерживает артериальное давление посредством барорецепторов и прямого влияния на сосудистую стенку, является одним из регуляторов секреции адренокор- тикотропного гормона, увеличивает процесс высвобождения тиреотропного гормона из гипофиза, увеличивает синтез простагландинов интерстициальными клетками мозгового слоя почек, вызывает сокращения мезанглиальных клеток клубочка, обладает митогенным эффектом, вызывает агрегацию тромбоцитов и способствует высвобождению факторов коагуляции - фактора Виллебранда, VIII фактора - и активатора плазминогена тканевого типа и участвует в процессах центральной нервной системы, в частности процессах памяти.

Окситоцин оказывает влияние на гладкие мышцы, особенно на мышцы беременной матки. Под воздействием окситоцина усиливается проницаемость мембраны для ионов калия, понижается ее потенциал и повышается возбудимость. Окситоцин повышает также секрецию молока, усиливая выработку лактогенного гормона. Кроме того, он может вызывать быстрое выделение (выбрасывание) молока из молочной железы в связи с воздействием на ее сократимые элементы.

Щитовидная железа выделяет йодсодержащие гормоны (тироксин и трийодтиронин), и кальцитонин (тиреокальцитонин).

Тироксин, достигая своих органов-мишеней, превращается в трийодтиронин, который напрямую воздействует на клетку. Тиреоидные гормоны способствуют росту и развитию организма, стимулируют рост и дифференцировку тканей. Увеличивают потребность тканей в кислороде. Повышают системное артериальное давление, частоту и силу сердечных сокращений. Увеличивают уровень бодрствования, психическую энергию и активность, ускоряют течение мыслительных ассоциаций, повышают двигательную активность, температуру тела и уровень основного обмена веществ.

Кальцитонин принимает участие в регулировании фосфорнокальциевого обмена в организме, а также баланса активности остеокластов и остеобластов. Он снижает содержание кальция и фосфата в плазме крови за счет повышения захвата кальция и фосфата остеобластами, также стимулирует развитие и функциональную активность остеобластов. Одновременно тиреокальцитонин тормозит развитие и функциональную активность остеокластов, и процессы резорбции кости.

Паращитовидные железы вырабатывают паратгормон.

Паратгормон повышает выход из кости легко растворяющейся части кальция, но основной его эффект заключается в ускорении синтеза ферментов, которые вызывают распад костного матрикса. Костная основа под воздействием паратгормона подвергается резорбции (рассасыванию), и ионы кальция высвобождаются в кровь. В почках паратгормон вызывает усиление выведения фосфатов с мочой и усиливает обратное всасывание кальция, уменьшая его выведение с мочой. Кроме этого, паратгормон активизирует выведение из организма натрия и калия и уменьшает выведение магния. Еще один эффект действия паратгормона - это преобразование витамина Д из неактивной формы в активную.

Поджелудочная железа вырабатывает инсулин, глюкагон и соматостатин.

Основное действие инсулина заключается в понижении уровня глюкозы в крови, осуществляемое главным образом тремя способами: 1) торможением образования глюкозы в печени; 2) торможением в печени и мышцах распада гликогена (полимера глюкозы, который организм при необходимости может превращать в глюкозу); 3) стимуляцией использования глюкозы тканями. Недостаточная секреция инсулина или

повышенная его нейтрализация аутоантителами приводят к высокому уровню глюкозы в крови и развитию сахарного диабета.

Главное действие глюкагона - увеличение уровня глюкозы в крови за счет стимулирования ее продукции в печени.

Соматостатин подавляет желудочную секрецию, вызываемую пентагастрином, а также секрецию поджелудочной железы, вызываемую панкреозимином и секретином.

Надпочечники. Мозговой слой надпочечников выделяет катехоламины. Корковый слой - глюкокортикоиды, стероиды и минералокортикоиды.

Катехоламины (адреналин и норадреналин). Адреналин обеспечивает реакцию на внезапную опасность. При ее возникновении адреналин выбрасывается в кровь и мобилизует запасы углеводов для быстрого высвобождения энергии, увеличивает мышечную силу, вызывает расширение зрачков и сужение периферических кровеносных сосудов. Таким образом, направляются резервные силы для бегства или борьбы, а кроме того, снижаются кровопотери благодаря сужению сосудов и быстрому свертыванию крови. Адреналин стимулирует также секрецию АКТГ, который, в свою очередь, стимулирует выброс корой надпочечников кортизола, в результате чего увеличивается превращение белков в глюкозу, необходимую для восполнения в печени и мышцах запасов гликогена, использованных при реакции тревоги. Норадреналин вызывает схожие эффекты, но более слабые по силе.

Глюкокортикоиды влияют на обмен углеводов, белков, жиров, а также на иммунологические защитные механизмы. Наиболее важные из глюкокортикоидов - кортизол и кортикостерон.

Половые стероиды, играющие вспомогательную роль, подобны тем, что синтезируются в гонадах; это дегидроэпиандростерон сульфат, D4-андростендион, дегидроэпиандростерон и некоторые эстрогены.

Минералокортикоиды - это альдостерон и дезоксикортикостерон. Их действие связано преимущественно с поддержанием солевого баланса.

Половые железы. Семенники (яички) имеют две части, являясь железами и внешней, и внутренней секреции. Как железы внешней секреции, они вырабатывают сперму, а эндокринную функцию осуществляют содержащиеся в них клетки Лейдига, которые секретируют мужские половые гормоны (андрогены), в частности D4-андростендион и тестостерон, основной мужской гормон. Клетки Лейдига вырабатывают также небольшое количество эстрогена (эстрадиола). Сперматогенез происходит только при достаточном количестве андрогенов. Андрогены, в частности тестостерон, ответственны за развитие вторичных половых признаков у мужчин.

Яичники имеют две функции: развитие яйцеклеток и секреция гормонов. Гормоны яичников - это эстрогены, прогестерон и D4-андростендион.

Эстрогены определяют развитие женских вторичных половых признаков. Эстроген яичников, эстрадиол, вырабатывается в клетках растущего фолликула - мешочка, который окружает развивающуюся яйцеклетку. В результате действия как фолликулостимулирующего гормона, так и лакто- генного гормона, фолликул созревает и разрывается, высвобождая яйцеклетку. Разорванный фолликул превращается затем в желтое тело, которое секретирует как эстрадиол, так и прогестерон. Эти гормоны, действуя совместно, готовят слизистую матки (эндометрий) к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Если оплодотворения не произошло, желтое тело подвергается регрессии; при этом прекращается секреция эстрадиола и прогестерона, а эндометрий отслаивается, вызывая менструацию.

Тимус вырабатывает тимозин, тимопоэтин и тимулин. Гормоны тимуса влияют на процессы синтеза клеточных рецепторов к медиаторам и гормонам, стимулируют разрушение ацетилхолина в нервно- мышечных синапсах, регулируют состояние углеводного и белкового обмена, а также обмена кальция, функции щитовидной и половых желез, модулируют эффекты глюкокортикоидов, тироксина (подавляют) и соматотропина (усиливают).

Эпифиз выделяет мелатонин, который обеспечивает регуляцию биоритмов эндокринных функций и метаболизма для приспособления организма к разным условиям освещенности. Основной физиологический эффект мелатонина заключается в торможении секреции гонадотропинов как на уровне аденогипофиза, так и опосредованно через угнетение нейросекреции либеринов гипоталамуса. Кроме того, снижается, но в меньшей степени, секреция и других гормонов гипофиза - кортикотропина, тиреотропина, соматотропина. Секреция мелатонина подчинена суточному ритму (циркадианный ритм), определяющему ритмичность гонадотропных эффектов и половой функции, в том числе продолжительность менструального цикла у женщин.

Вопросы для самоконтроля

1. В каких органах вырабатываются гормоны?

2. Каков механизм избирательного воздействия гормонов на органы- мишени?

3. При каких состояниях может меняться влияние гормонов на органы?

4. На какие группы делятся гормоны по химическому строению?

5. Почему использование в качестве допингов гормональных препаратов является опасным для здоровья?

6. Какой орган человека регулирует деятельность желез внутренней секреции?

7. Какие гормоны выделяют надпочечники?