Лекции для студентов

Физиология человека (часть 7)

Механизм действия гормонов

Гормоны белково-пептидной природы и липидные гормоны имеют различные механизмы действия. В начале пятидесятых известный американский физиолог и биохимик Сазерленд показал, что гормоны белково-пептидной природы оказывают влияние на функцию клеток через клеточные системы регуляции ц-АМФ. Причем специфический гормональный эффект связан с наличием специфических рецепторов. Несколько позже в клетках была открыта и другая система клеточной регуляции — ц-ГМФ.

Механизм действия гормонов этой природы заключается в следующем (рис. 10.2.). Гормон подходит к клетке и взаимодействует со своим специфическим рецептором, который связан на мембране с ферментом — аденилатцеклазой (гуанилатциклазой). Взаимодействие гормонов приводит к увеличению активности этого фермента. Последний связан с циклическим аденозинмонофосфатом (гуанозинмонофосфатом), синтез которого под влиянием аденилциклазы приводит в возрастанию активности цитоплазматического фермента — протеинкиназы, связанного с многочисленными ферментами углеводного, белкового и липидного ряда. Под влиянием протеинкиназы происходит, например, увеличение фосфорилирования. В результате этого функциональная активность клетки увеличивается.

Однако, следует помнить, что гормоны могут оказывать противоположное влияние на функцию клеток, т.е. уменьшать ее активность. Механизм такого угнетающего влияния опосредован другим ферментом, встроенным в мембрану — фосфодиэстеразой. Показано, что если в результате взаимодействия с рецептором клетки активность такого фермента увеличивается, то синтез ц-АМФ и ц-ГМФ угнетается, и функционально состояние клетки понижается. Противоположный эффект гормонов зависит от того, с какими рецепторами взаимодействует гормон. Известно, что на мембране клетки могут быть альфа- и бета-адренорецепторы, которые связаны с различными ферментами мембраны, которые и определяют противоположный эффект гормона. Например, если гормон адреналин взаимодействует с альфа-рецепторами мышц кишечника, то он вызывает их сокращение, если с бета-адренорецепторами — расслабление.

Кроме циклазных систем в мышечной ткани имеется и клеточная — Са-система регуляции, способная влиять на сократительную способность моторных единиц. Выброс ионов Са в межфибриллярное пространство к сократительным элементам зависит от активности фермента кальмодулина, встроенного в мембрану саркоплазматического ретикулюма, в котором находятся ионы Са. Если под влиянием какого-либо гормона активность этого фермента возрастает, то выброс Са2+ к сократительным элементам уменьшается и мышца расслабляется; если падает, то наблюдается противоположный эффект — сокращение, так как поступление Са к моторным единицам увеличивается. Многочисленные исследования свидетельствуют, что кальциевая система регуляции мышечного сокращения связана с циклазными системами, от которых зависит выброс ионов Са в межфибриллярное пространство. Показано, что при увеличении активности циклазных систем количество ионов Са, поступающего к сократительным элементам, возрастает, что приводит к увеличению сократительного эффекта и, напротив, ослабление активности циклазных систем уменьшает концентрацию ионов Са у сократительных элементов.

В литературе последних лет появилось высказывание о том, что гормоны обладают быстрым механизмом действия на клетки, которое связано с изменением электрических процессов. Так если при взаимодействии со специфическими рецепторами гормона наблюдается деполяризация, связанная с увеличением в большинстве случаев натриевого тока, то соответствующая клеточная система увеличивает свою активность. Если же при взаимодействии рецептора с гормоном имеет место гиперполяризация, связанная с увеличением калиевого тока, то активность клеток уменьшается.

По иному проявляется действие на функции клеток гормонов липидной природы. Эти гормоны легко проникают через мембрану в цитоплазму, в силу своих структурных особенностей (рис. 10.3.). Проникнув в клетку, гормоны липидной природы взаимодействуют со специфическим рецептором, находящемся в цитоплазме (цитозоле). В результате этого образуется комплекс гормон-рецептор, проникающий в ядро клетки. Затем происходит взаимодействие этого комплекса с генетическим аппаратом клетки (с ДНК), в результате чего меняется нуклеотидная последовательность в этой ядерной субстанции, и синтезируются новые формы ядерной РНК, которая поступает в цитоплазму, образуя новые белки: ферменты, увеличивающие фосфорилирование, которое в свою очередь и характеризует к увеличению активности клеток. Однако, следует помнить, что не все липидные ферменты вызывают увеличение функции клеток, некоторые из них вызывают угнетающий эффект. По всей видимости, в этом случае синтезируются ферменты, угнетающие активность клеточных структур.

Влияние нервной системы на гормональную. В процессе эволюции в ЦНС появляются специальные центры, которые становятся регуляторами гормональной системы. Таким образованием ЦНС, контролирующим активность эндокринных клеток, становится гипоталамус. По данным академика Гращенкова, гипоталамус делится на передний, средний и задний. В гипоталамусе появляются своеобразные нейроны, получившие название нейросекреторных клеток. В отличие от обычных нейронов, нейросекреторные элементы, с одной стороны, генерируют импульсы, а с другой — вырабатывают нейросекрет в виде различных нейропептидов. Нейросекреторные клетки имеют довольно мощный аксон, по которому, благодаря аксоплазматическому току, транспортируется нейросекрет, образующийся в теле клетки. В гипоталамусе различают 32 пары ядер. Однако, не все они способны продуцировать нейросекрет. К нейросекреторным ядрам относятся супраоптическое, паравентрикулярное, переднее гипоталамические ядра, а также вентромедиальное и дорсомедиальное ядра.