Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 2 (страница 92)

Б. Присутствие в крови другого гормона. Например, многие гормоны, выделяемые передней долей гипофиза, стимулируют секрецию гормонов другими железами организма.

В. Стимуляция со стороны вегетативной нервной системы. Так, например, при беспокойстве, стрессе или опасности клетки мозгового слоя надпочечников начинают выделять адреналин и норадреналин.

Таблица 16.11. Химическая природа важнейших гормонов

В первых двух случаях время секреции гормона и его количество регулируются по принципу обратной связи. В регуляции активности железы участвует и положительная, и отрицательная обратная связь, но положительная, повышающая нестабильность системы, действует лишь как часть общего регуляторного механизма. Например, высвобождение лютеинизирующего гормона (ЛГ) под влиянием эстрогенов осуществляется по принципу положительной обратной связи, но его чрезмерную секрецию предотвращает в надлежащий момент прогестерон, выделяющийся под действием ЛГ.

Секреция гормонов, стимулируемая каким-то другим гормоном, обычно находится под контролем гипоталамуса и гипофиза, и конечный метаболический или трофический эффект может быть результатом секреции трех различных гормонов, как это показано на рис. 16.46. Такого рода каскадный механизм имеет большое значение, так как благодаря ему в эндокринной цепи во много раз усиливается действие малых количеств исходного гормона.

Рис. 16.46. Пример 'каскадного' эффекта в регуляции превращения глюкозы в гликоген в результате освобождения кортиколиберина. Исходный эффект усилен в 56000 раз. (По данным Bradley, 1976.)

Гормоны обладают специфичностью и воздействуют только на те клетки-мишени, которые обладают специальными рецепторами белковой или липопротеиновой природы, реагирующими с данным гормоном. У клеток, не являющихся мишенями для данного гормона, таких рецепторов нет, и поэтому гормон не оказывает на них влияния.

Многие гормоны имеют в своей молекуле специфические участки, ответственные за присоединение к рецептору. Будучи связан рецептором, гормон может воздействовать 1) на плазматическую мембрану, 2) на фермент, находящийся в этой мембране, 3) на клеточные органеллы или 4) на гены. Ниже приводятся примеры каждого из перечисленных механизмов действия гормонов.

1. Один из эффектов инсулина — усиленное поглощение глюкозы клеткой — обусловлен тем, что гормон, связавшись с рецептором, изменяет проницаемость клеточной мембраны для глюкозы.

2. Адреналин и многие пептидные гормоны присоединяются к поверхностным рецепторам клеточной мембраны и вызывают освобождение "второго посредника", который начинает цепь ферментативных реакций, приводящих к специфическому конечному эффекту. Во многих случаях этим вторым посредником является нуклеотид циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), который образуется из АТФ под действием фермента аденилатциклазы после ее активации гормон — рецепторным комплексом. В упрощенной форме этот механизм показан на рис. 16.47.

Рис. 16.47. Механизм действия адреналина, вызывающего освобождения глюкозы из клеток печени (упрощенная схема). Активация аденилатциклазы, связанной с мембраной, приводит к образованию циклического АМФ (цАМФ); цАМФ активирует ферментные системы, расщепляющие гликоген до глюкозы, которая диффундирует из клеток в кровеносное русло

3. Один из эффектов тироксина осуществляется на уровне митохондрий, где гормон влияет на ферменты, участвующие в транспорте электронов, сопряженном с синтезом АТФ (разд. 11.5.4). Под влиянием тироксина значительная часть энергии, выделяющейся в процессе транспорта электронов, теряется в виде тепла.

4. Стероидные гормоны, в том числе гормон линьки насекомых (экдизон), проходят через плазматическую мембрану и связываются с рецепторами в цитоплазме. Образовавшийся комплекс транспортируется в клеточное ядро, где воздействует непосредственно на хромосомы путем активации генов и стимуляции транскрипции (т. е. образования информационной РНК).

По-видимому, и во многих других случаях гормоны оказывают свое действие, влияя на ферменты, связанные с мембранами, или на геном.

16.6.2. Гипоталамус и гипофиз

Как уже говорилось, связь между клетками осуществляют нервная и эндокринная системы, действующие независимо или совместно. Главными центрами координации и интеграции функций этих двух регуляторных систем служат гипоталамус и гипофиз. Гипоталамус играет ведущую роль в сборе информации от других участков головного мозга и от собственных кровеносных сосудов. Эта информация передается в гипофиз, который путем секреции специфических гормонов прямо или косвенно регулирует активность всех других эндокринных желез.

Гипоталамус

Гипоталамус расположен в основании переднего мозга непосредственно под таламусом и над гипофизом. Он состоит из нескольких дискретных участков, называемых ядрами и представляющих собой скопления тел нейронов, аксоны которых оканчиваются на кровеносных капиллярах в срединном возвышении и в задней доле гипофиза (рис. 16.48). Регуляция многих физиологических функций (голод, жажда, сон, выработка и отдача тепла) осуществляется нервным путем с помощью импульсов, поступающих из гипоталамуса по нервам вегетативной системы. В то же время контроль над эндокринной секрецией со стороны гипоталамуса основан на его способности регистрировать содержание метаболитов и гормонов в крови. Информация, поступающая при этом в гипоталамус, вместе с информацией от множества других отделов мозга передается в гипофиз — либо путем выделения в кровеносное русло специальных гормонов, либо через нейроны. В последнем случае передатчиками служат специализированные нейроны, называемые нейросекреторными клетками.

Рис. 16.48. Схема взаимоотношений между нейросекреторными клетками и кровеносными сосудами в гипоталамусе и гипофизе

Все нервные клетки выделяют в синаптических окончаниях химические вещества — медиаторы, но у нейросекреторных клеток эта способность достигла особенно высокого развития. Вещества, образующиеся в телах этих клеток, упаковываются в гранулы или пузырьки и с током аксоплазмы транспортируются вниз по аксону. Нервные окончания этих клеток образуют синапсы на капиллярах, в которые они и высвобождают свой секрет под действием нервных импульсов, приходящих по аксону.

Гипофиз

Гипофиз — небольшая железа красновато-бурого цвета, которая у человека весит около 0,5 г и связана с головным мозгом ножкой. Гипофиз имеет двойное происхождение, и эта особенность проявляется в его функциональной активности. Он состоит из двух долей-передней и задней.

Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз. Этот отдел образуется из направленного вверх выроста крыши первичной ротовой полости. Он связан с гипоталамусом кровеносными сосудами гипоталамо-гипофизарной воротной системы, которая состоит из первичной капиллярной сети, расположенной в срединном возвышении, и вторичной капиллярной сети, находящейся в аденогипофизе.

Нервные окончания специализированных нейросекреторных клеток гипоталамуса выделяют в первичную капиллярную сеть две группы веществ, получивших название либеринов (рилизинг-факторов) и статинов. Из первичной капиллярной сети эти факторы поступают во вторичную капиллярную сеть и, воздействуя на переднюю долю гипофиза, стимулируют или тормозят высвобождение одного или нескольких из шести "тропных" гормонов, которые здесь образуются и хранятся. Тройные гормоны выводятся клетками аденогипофиза в кровоток, разносятся с кровью по всему организму и действуют на специфические органы-мишени (табл. 16.12).

Таблица 16.12. Главные гипоталамические факторы, регулируемые ими гормоны гипофиза и органы-мишени этих гормонов

Секреция первых двух из указанных в таблице гормонов аденогипофиза находится под двойным контролем гипоталамуса — стимулирующим и ингибирующим. Выделение четырех остальных гормонов регулируется по принципу отрицательной обратной связи гормонами желез-мишеней, действующими через посредство рецепторов гипоталамуса и гипофиза. В общем виде это происходит следующим образом: гипофизарный гормон стимулирует соответствующую периферическую железу, и уровень ее гормонов в крови повышается; это приводит к подавлению секреции гипоталамического фактора (либерина) и гипофизарного гормона; в результате активность периферической железы снижается, и когда концентрация ее гормонов в крови падает ниже определенного уровня, их угнетающее действие на гипоталамус и гипофиз уменьшается и последние снова усиливают секрецию гормонов. Этот регуляторный механизм будет подробнее описан в разд. 18.4.4 и 19.6.

Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз. Этот отдел развивается как нижний вырост гипоталамуса. Он не синтезирует никаких гормонов, а лишь хранит и высвобождает два гормона — антидиуретический гормон (вазопрессин) и окситоцин. Антидиуретический гормон выделяется в кровь при уменьшении содержания воды в плазме; он усиливает обратное всасывание воды в дистальных канальцах и собирательных трубках почек, и она удерживается в плазме. При этом уменьшается количество мочи и возрастает ее осмотическая концентрация (разд. 19.6). Окситоцин вызывает сокращения матки при родах и активное выведение молока из сосков (разд. 20.3.8).

Антидиуретический гормон и окситоцин образуются в телах нейросекреторных клеток, лежащих в ядрах гипоталамуса, и транспортируются по их аксонам, находясь в комплексе с белком — носителем — нейрофизином. Эти нейросекреторные клетки являются значительно более специализированными, чем те, которые выделяют либерины и статины. В задней доле гипофиза расширенные окончания их аксонов образуют структуры, называемые нейрогемальными органами: здесь эти окончания, окруженные соединительной тканью, прилегают к кровеносным капиллярам (рис. 16.49).