НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ САЙТ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО ЦЕНТРА МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ФИЗИОЛОГИЯ И АНАТОМИЯ ЧЕЛОВЕКА

ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА

Эндокринная система это совокупность желез организма, которые  выделяют во внутреннюю среду организма (преимущественно в кровь) вещества, регулирующие  деятельность клеток организма и  называемые гормонами. 

Наука, изучающая механизмы регуляции процессов жизнедеятельности с помощью высокоактивных химических веществ (гормонов), вырабатываемых в специальных эндокринных железах и различных клетках организма называется  эндокринологией.

Гормоны выполняют три важные функции:

1)  Делают возможным и обеспечивают физическое, умственное и половое развитие. Например, при недостатке гормона щитовидной железы – тироксина – в эмбриональный период (при дефиците йода в организме матери) развивается заболевание кретинизм. У кретина страдает умственное, половое и физическое развитие; при избытке или недостатке гормона гипофиза – соматотропина – развивается гигантизм либо карликовость, т.е. страдает физическое развитие; при недостатке мужского полового гормона тестестерона в эмбриональный период, из развивающейся по генотипу мужской особи формируется особь со вторичными половыми признаками по женскому типу (ложный гермофрадитизм).

2)  Гормоны обеспечивают адаптацию организма к изменяющимся условиям (адаптивная функция). Например, при стрессе, выделяется мозговым слоем надпочечников «стрессорный» гормон адреналин, изменяющий функции организма к новым условиям: увеличивается сила и частота сердечных сокращений, дыхательных движений, происходит перераспределение крови от внутренних органов и кожи к мышцам и головному мозгу, увеличивается образование глюкозы и т. д.

3)  Гормоны обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды организма – гомеостаза. Например, целых три гормона поддерживают постоянным количество кальция в организме. Усиление выработки кальцитонина – гормона паращитовидной железы – развивается заболевание, на ранних стадиях которого резко возрастает подвижность суставов (больные могут принимать неестественные позы, закладывать ногу за голову, скручиваться спиралью) – вспомните «гуттаперчевого» мальчика. Может быть, прообразом его послужил ребенок с начальной формой болезни Реклингаузена. В силу повышенной выработки кальцитонина происходит «вымывание» кальция из костей. Теряя кальций, кости становятся вначале гибкими, потом непрочными, ломкими, возникают множественные переломы.

Многие гормоны это продукты обмена веществ, видоизмененные ферменты и другие промежуточные вещества процессов ассимиляции и диссимиляции. Так, адреналин и норадреналин образуются из аминокислоты тирозина, половые гормоны - из жироподобного вещества холестерина. Гормон белковой природы - инсулин является близкородственным  пищеварительному  ферменту трипсину.

Многие  вещества-гормоны появляются  на самых ранних этапах эволюции живых организмов и встречаются как у животных, так и у растений и даже у одноклеточных. На начальных этапах эволюции живых организмов они не оказывали особого регулирующего действия. Собственно гормонами они стали тогда, когда «нашли» свои рецепторы. Дело в том, что действие гормонов осуществляется не непосредственно, а через рецепторы – белковые вещества, находящиеся на мембране клетки.

Механизм действия гормонов основан на их взаимодействии с белками-рецепторами, расположенными  на поверхности или внутри клеток-мишеней. Сами по себе гормоны не оказывают  какого-либо действия на клетки организма. Только после контакта (взаимодействия) гормона с белком-рецептором активируется цепочка биохимических реакций, приводящая к изменениям метаболизма клетки. Таким образом, собственно регулирующим действием обладают рецепторы гормонов, гормоны же  включают в работу эти рецепторы.

Гормоны могут действовать на близком расстоянии от выделяющей их клетки. Такие гормоны называются  парагормонами. К ним можно отнести нейромедиаторы – посредники в межнейрональном взаимодействии, действующие только на соседние клетки.  В этом случае весь мозг – это нейроэндокринный орган.

Гормоны дальнего действия называются  телегормонами.

Механизм действия гормонов разный – гормоны  белковой природы действуют с участием поверхностных рецепторов. Стероидные и йод-содержащие гормоны проникают внутрь клетки, действуют на ядерные рецепторы, вызывая экспрессию или инактивацию генов.

Механизмы передачи сигнала с участием рецепторных белков клеточной поверхности.

   Все водорастворимые клеточные молекулы (в том числе нейромедиаторы, пептидные гормоны и факторы роста),  как впрочем, и некоторые жирорастворимые, присоединяются к специфическим белковым рецепторам на поверхности клеток-мишеней. Поверхностные рецепторы связывают сигнальную молекулу (лиганд) с высоким сродством, и это внеклеточное событие порождает внутриклеточный сигнал, изменяющий поведение клетки. Число рецепторов для конкретного лиганда может варьировать в пределах от 500 до более чем 100000 на клетку, они располагаются на мембране случайным образом, либо сосредоточены в определенных ее участках.

В отличие от стероидных, эти рецепторы не регулируют непосредственно экспрессию генов. Они лишь передают сигнал через плазматическую мембрану, а влияние, которое они оказывают на процессы в цитозоле или ядре, связано с образованием новых внутриклеточных сигналов. (Правда, многие белковые сигнальные молекулы, например, инсулин, действительно поглощаются клеткой путем эндоцитоза при участии рецептора, но они не выходят из эндосомных или лизосомных пузырьков в цитозоль.) По-видимому, задача внешнего сигнала сводится к тому, чтобы вызвать конформационные изменение белка рецептора, находящегося на поверхности клетки. Большинство белковых рецепторов клеточной поверхности можно отнести к одному из трех классов в зависимости от механизма, используемого для передачи сигнала: 1. Каналообразующие, 2. Каталитические, 3. Сопряженные с G-белками.

1. каналообразующие рецепторы – это регулируемые медиаторами ионные каналы, участвующие главным образом в быстрой синаптической передаче сигналов между электрически возбудимыми клетками. Для управления такого рода каналами используется небольшое число нейромедиаторов, которые на короткое время открывают или закрывают образуемый рецепторами канал, изменяя таким образом ионную проницаемость плазматической мембраны и возбудимость постсинаптической клетки. Изучение последовательностей ДНК, кодирующих эти рецепторы, показало, что они относятся к одному семейству гомологичных белков, насквозь пронизывающих мембрану.

2. Каталитические рецепторы – при активации лигандом начинают работать как ферменты. Большинство – трансмембранные белки с цитоплазматическим доменом, обладающим тирозин-специфической протеинкиназной активностью.

3. Рецепторы, сопряженные с G-белками – опосредованно активируют или ингибируют определенные ферменты или ионные каналы, связанные с плазматической мембраной. Взаимодействие между рецептором и ферментом или ионным каналом происходит через третий белок, который называют GТР-связывающим регуляторным белком (или G-белком). Рецепторы, связанные с G-белком, обычно запускают целую цепь событий, изменяющих концентрацию одного или нескольких малых внутриклеточных сигнальных молекул, часто называемых внутриклеточными посредниками. Эти молекулы в свою очередь действуют, изменяя поведение других белков-мишеней в клетке. Два наиболее важных посредника цАМФ и Са2+.