Внутри секреторная или эндокринная функция

Введение

 

Все ткани животного организма  обладают внутри секреторной или  эндокринной функцией. В процессе жизнедеятельности они образуют промежуточные и конечные продукты обмена, которые поступают в межклеточную жидкость, лимфу, кровь и оказывают  влияние на различные физиологические  процессы.

 

Все продукты жизнедеятельности, поступившие в кровь, разносятся ею по организму и регулируют процессы, протекающие в различных органах. Такой путь регуляции получил  название гуморального, от лат. слова «гумор» - жидкость. К веществам, оказывающим регулирующее влияние, относят продукты эндогенного происхождения, вырабатываемые в самом организме - гормоны, нейросекреты, углекислота и другие метаболиты, а также вещества, поступающие в кровь из-вне - витамины, макро- и микроэлементы, растительные эстрогены, ауксины и фитонциды.

 

Наиболее важную и активную регулирующую функцию выполняют  железы внутренней секреции или отдельные  клетки внутренних органов, которые  синтезируют биологически активные вещества. К таким эндокринным  структурам относят нейросекреторные ядра гипоталамуса, ядра продолговатого и среднего мозга, а также железы внутренней секреции - гипофиз, эпифиз, щитовидные и околощитовидные, надпочечные  и другие железы, эндокринные клетки поджелудочной и половых желез, тимуса, почек, печени и органов пищеварения.  Все они объединяются в гипоталамо-гипофизарную, гастро-энтеропанкреатическую и другие системы.

 

Понятие об эндокринной секреции впервые было введено К. Бернаром, который установил способность  клеток печени выделять глюкозу в  кровь. Название «эндокринный» происходит от греческого слова «эндо» - глубинный  и «крино» - выделяю, то есть вещества, выделяемые во внутрь.

 

Таким образом, все многообразные  гуморальные факторы обеспечивают функциональную взаимосвязь органов, приспосабливая их под постоянным контролем  нервной системы, к беспрерывно  происходящим суточным и сезонным колебаниям естественного и искусственного состояния среды обитания животных: освещенности, температуры, влажности, давления, состояния, питания и т.д.

 

 

 

 

 

1.     Гормоны 

 

1.1.         Структура,  свойства и функции 

 

Гормоны - биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Гомоны, или инкреты, характеризуются следующими основными свойствами.

 

Дистантный характер действия. Гомоны действуют на функции органов, расположенных на значительном расстоянии от той железы, в которой они образовались. Так, гормоны передней доли гипофиза, находящегося у основания мозга, воздействуют на щитовидную железу.

 

Специфичность действия гормонов. Определенные гормоны оказывает  регулирующее влияние на определенные процессы. Так, антидиуретический гормон, выделяемой задней долей гипофиза, усиливает обратное всасывание воды в канальцах почек. Обычно на деятельность каждого органа, на каждую функцию  влияют несколько гормонов. Действие этих гормонов или синергическое (в одном направлении), или антагонистическое (в противоположных направлениях). Так, гормоны коры надпочечников повышают чувствительность тканей к адреналину, а последний, в свою очередь, усиливает эффект действия этих гормонов.

 

Высокая биологическая активность гормонов. Гормоны образуются эндокринными железами и проявляют свое действие в очень малых количествах. Так, адреналин - гормон мозгового слоя надпочечников - вызывает учащение и усиление сокращений сердца лягушки в концентрации 1 : 10-7.

 

Небольшой размер молекул  гормонов. Это обстоятельство позволяет  им легко проникать через эндотелий  капилляров и мембраны клеток.

 

Сравнительно быстрое  разрушение гормонов тканями. Гормоны  быстро разрушаются тканями, поэтому  железы внутренней секреции должны вырабатывать их постоянно.

 

Отсутствие у большинства  гормонов видовой специфичности. Можно  использовать препараты, полученные из эндокринных желез разных видов  животных. Однако гормоны белковой или полипептидной структуры  у разных видов животных отличаются по составу и порядку соединения аминокислот.

 

Структура гормонов неодинакова, по этому признаку их делят на три  группы: стероидные - гормоны, производные холестерина (гормоны половых желез и коры надпочечников), полипептидные и белковые (инсулин, гормон роста, гонадотропины, АКТГ) и гормоны, производные аминокислоты тирозина (тироксин, трийодтиронин, адреналин и норадреналин). По характеру действия на ткани гормоны делят тоже на три группы: метаболические (обуславливающие изменение обмена веществ), морфогенетические, или формообразовательные (гормоны, стимулирующие процесс дифференциации тканей и органов, рост и метаморфоз), и корригирующие (оказывающие влияние на изменение функций всего организма или отдельных органов).

 

1.2. Механизмы действия  гормонов

 

Гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, связываются с  транспортными белками плазмы или  в некоторых случаях адсорбируются  на клетках крови и доставляются к органам и тканям, влияя на их функцию и обмен веществ. Некоторые  органы и ткани обладают очень  высокой чувствительностью к  гормонам, поэтому их называют органами-мишенями или  тканями -мишенями. Гормоны влияют буквально на все стороны обмена веществ, функции и структуры в организме.

 

Согласно современным  представлениям, действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции определенных ферментов. Этот эффект достигается посредством  активации или ингибирования  уже имеющихся ферментов в  клетках за счет ускорения их синтеза  путём активации генов. Гормоны  могут увеличивать или уменьшать  проницаемость клеточных и субклеточных мембран для ферментов и других биологически активных веществ, благодаря  чему облегчается или тормозится действие фермента.

 

Различают следующие типы механизма действия гормонов: мембранный, мембранно-внутриклеточный и внутриклеточный (цитозольный).

 

Мембранный механизм. Гормон связывается с клеточной мембраной  и в месте связывания изменяет её проницаемость для глюкозы, аминокислот  и некоторых ионов. В этом случае гормон выступает как эффектор транспортных средств мембраны. Такое действие оказывает инсулин, изменяя транспорт  глюкозы. Но этот тип транспорта гормонов редко встречается в изолированном  виде. Инсулин, например, обладает как  мембранным, так и мембранно-внутриклеточным  механизмом действия.

 

Мембранно-внутриклеточный  механизм. По мембранно-внутриклеточному типу действуют гормоны, которые  не проникают в клетку и поэтому  влияют на обмен веществ через  внутриклеточного химического посредника. К ним относят белково-пептидные  гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, тиреокальцитонин щитовидной железы); производные аминокислот (гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин, щитовидной железы - тироксин, трийодтиронин).

 

Функции внутриклеточных  химических посредников гормонов выполняют  циклические нуклеотиды - циклический 3׳,5׳ - аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический 3׳,5׳ - гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы кальция.

 

Гормоны влияют на образование циклических нуклеотидов: цАМФ - через аденилатциклазу, цГМФ - через гуанилатциклазу.

 

Аденилатциклаза встроена в мембрану клетки и состоит из 3-х взаимосвязанных частей: рецепторной (R), представленной набором мембранных рецепторов, находящихся снаружи мембраны, сопрягающей (N), представленной особым N -белком, расположенным в липидном слое мембраны, и каталитической (C), являющейся ферментным белком, то есть собственно аденилатциклазой, которая превращает АТФ (аденозинтрифосфат) в цАМФ.

 

Аденилатциклаза работает по слудующей схеме. Как только гормон связывается с рецептором (R) и образуется комплекс гормон- рецептор, происходит образовагние комплекса N - белок - ГТФ (гуанозинтрифосфат), который активирует каталитическую (С) часть аденилатцеклазы. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ внутри клетки на внутренней поверхности мембраны из АТФ.

 

Даже одна молекула гормона, связавшегося с рецептором, заставляет работать аденилатцеклазу. При этом на одну молекулу связавшегося гормона образуется 10-100 молекул цАМФ внутри клетки. В активном состоянии аденилатциклаза находится до тех пор, пока существует комплекс гормон - рецептор. Аналогичным образом работает и гуанилатциклаза.

 

В цитоплазме клетки находятся неактивные протеинкиназы. Циклические нуклеотиды- цАМФ ицГМФ- активируют пртеинкиназы. Существуют цАМФ- зависимые и цГМФ - зависимые протеинкиназы, которые активируются своим циклическим нуклеотидом. В зависимости от мембранного рецептора, связывающего определенный гормон, включается или аденилатцеклаза, или гуанилатцеклазаи соответственно происходит образование или цАМФ, или цГМФ.

 

Через цАМФ действует большинство гормонов, а через цГМФ- только окситоцин, тиреокальцитонин, инсулин и адреналин.

 

 

При помощи активированных протеинкиназ осуществляется два вида регуляции активности ферментов: активация уже имеющихся ферментов путем ковалентной модификации, то есть фосфолированием; изменение количества ферментного белка за счет изменения скорости его биосинтеза.

 

Влияние циклических нуклеотидов  на биохимические процессы прекращается под влиянием специального фермента- фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ и цГМФ. Другой фермент - фосфопротеидфосфаза - разрушает результат действия протеинкиназы, то есть отщепляет фосфорную кислоту от ферментных белков, в результате чего они становятся неактивными.

 

Внутри клетки ионов кальция  содержится очень мало, вне клетки их больше. Они пступают из внеклеточной среды по кальциевым каналам в мембране. В клетке кальций взаимодействует с кальцийсвязывающим белком калмодулином (КМ). Этот комплекс изменяет активность ферментов, что ведет к изменению физиологический функций клеток. Через ионы кальция действуют гормоны окситоцин, инсулин, простагландин F2α. Таким образом, чувствительность тканей и органов к гормонам зависит от мембранных рецепторов, а специфическое регуляторное влияние их определяется внутриклеточным посредником.

 

Внутриклеточный (цитозольный) механизм действия. Он характерен для стероидных гармонов (кортикостероидов, половых гормонов - андрогенов, эстрогенов и гестагенов). Стероидгные гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися в цитоплазме. Образовавшийся гормнон-рецепторный комплекс переносится в ядро и действует непосредственно на геном, стимулируя или угнетая его активность, т.е. действует на синтез ДНК, изменяя скорость транскрипции и количество инфармационной (матричной) РНК (мРНК). Увеличение или уменьшение количества мРНК влияет на синтез белка в процессе трансляции, что приводит к изменению функциональной активности клетки.

 

2.  Регуляция функции  желез внутренней секреции

 

            Функция эндокринных желез регулируется  нейрогуморальным путем. Влияние  нервной системы на железы  внутренней секреции происходит  через нейросекреты, выделяемые  нейронами. Наиболее выраженной  нейросекрецией обладают клетки  гипоталамуса, которые способны  преобразовывать нервные импульсы  в гормональные вещества, стимулирующие  функцию определенных желез. Работа  желез внутренней секреции регулируется  также  и импульсами, поступающими непосредственно из ЦНС по вегетативным волокнам. Влияние коры больших полушарий на эндокринные железы бывает неодинаковым. Функция одних желез после удаления больших полушарий нарушается, а других - остается почти без изменения.

 

            Железы внутренней секреции представляют  собой эффекторные звенья рефлексов. Каждая из желез снабжена рецепторными и эффекторными волокнами вегетативной нервной системы. Распространяющиеся по нерву импульсы вызывают изменение скорости синтеза гормона и его активности - это непосредственное влияние нервной системы на функцию железы. В то же время происходит и гуморальная их регуляция, когда гормоны одной железы усиливают или ослабляют секрецию другой. Таким образом, в этом сложном рефлекторном механизме регуляции различают железы- эффекторы I и II порядка. Например, функция надпочечных желез регулируется адренокортикотропным гормоном (АКТГ) гипофиза. В этом случае гипофиз является эффектором I порядка, а надпочечники - II порядка. Этот единый нейрогуморальный механизм сложился в процессе филогенеза.

 

            Эндокринные железы вырабатывают  один или несколько гормонов, которые регулируют и соответствующее  количество функций. Причем одни  гормоны влияют на разные функции  синергично, то есть изменяют их в одном направлении, другие действуют как антагонисты. Например, созреванию яйцеклетки  и овуляции способствует фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ) гормоны гипофиза (синергисты).

 

А гормон поджелудочной железы - инсулин - уменьшает количество сахара в крови, а глюкагон - повышает его  уровень, т.е. эти два гормона определяют верхнюю и нижнюю границы физиологического показателя. Так, после приема пищи, богатой углеводами, содержание глюкозы  в крови возрастает. Часть глюкозы  поступает в печень и превращается там в резервный гликоген, но повышение концентрации сахара в крови служит сигналом для секреции инсулина. Главный эффект инсулина - резкое повышение переноса глюкозы в клетки скелетных мышц и жировой ткани; в результате уровень глюкозы в крови снижается. Секреция глюкагона α-клетками поджелудочной железы также регулируется содержанием глюкозы в крови, но высокие концентрации глюкозы, напротив, тормозят ее, а низкие стимулируют. Поэтому, когда концентрация глюкозы падает ниже оптимального уровня, начинается секреция глюкагона. Глюкагон, активируя гликогенфосфорилазную систему печени, ускоряет превращение гликогена в глюкозу. Выделяя эту глюкозу, печень возвращает уровень глюкозы в крови к норме. Этот механизм определяет нижнюю границу концентрации глюкозы в крови. Поджелудочная железа непрерывно «следит» за содержанием глюкозы и выделяет по мере надобности либо инсулин, либо глюкагон. Повышенная концентрация глюкозы в крови служит стимулом для одной из двух систем - антагонистов - для β-клеток, секретирующих инсулин и снижающих содержание сахара в крови или стимулирует систему α-клетки, выделяющие глюкагон и повышающие уровень сахара в крови до нормы. То есть противоположное влияние этих гормонов в конечном итоге проявляется в их функциональном взаимодействии, связанном с наиболее высоким уровнем использования глюкозы тканями.