ГЛАВА 25. ГОРМОНЫ
В этой главе мы рассмотрим гормоны и то, как они регулируют взаимодействие между различными органами и тканями.
Слово гормон происходит от греческого глагола, означающего «возбуждать», или «раздражать». Гормон - это химический агент, выделяемый в следовых количествах тканью одного типа и доставляемый кровью в другую ткань - мишень, где он вызывает специфическую биохимическую или физиологическую активность. Эндокринология - раздел биомедицинской науки, изучающий гормоны, - относится к числу наиболее интересных областей биохимии. В последнее время здесь на основе полученных результатов раскрыты совершенно новые подходы и перспективы. Более того, поскольку нарушение действия гормонов приводит к заболеваниям, эндокринология стала одной из самых полезных в практическом отношении областей биохимии.
Известно много гормонов, и в настоящее время продолжают выявлять новые. Гормоны регулируют не только обмен веществ, но и многие другие функции организма, рост клеток и тканей, ритм сердца, кровяное давление, работу почек, перистальтику кишечника, выделение пищеварительных ферментов, лактацию и работу репродуктивной системы. Мы не будем здесь рассматривать все эти вопросы. Поскольку биохимические механизмы действия большинства гормонов остаются по существу неизвестными, мы остановимся лишь на биохимии гормонов, регулирующих основные пути метаболизма, а именно адреналина, инсулина, глюкагона, тироксина и гормонов коры надпочечников.
25.1. Гормоны функционируют в рамках сложно перекрещивающейся иерархической системы
Рассмотрим сначала основные эндокринные системы организма и некоторые из их функциональных взаимосвязей. На рис. 25-1 показано анатомическое расположение основных эндокринных желез, играющих важную роль в регуляции метаболизма. Слово «эндокринные» («секретирующие внутрь») означает, что это железы внутренней секреции, т. е. они выделяют секрет в кровь.
Рис. 25-1. Основные эндокринные железы.
Помимо широко известных эндокринных желез, таких, как щитовидная железа или гипофиз, существует много других тканей, например шишковидная железа, тимус или многочисленные группы клеток желудочно-кишечного тракта, которые секретируют различные гормоны.
На рис. 25-2 приведена общая схема регуляторных взаимосвязей между эндокринными железами и их органами-ми-шенями. Координирующим центром эндокринной системы является специализированная область мозга - гипоталамус, который получает и интегрирует сигналы, идущие из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд гипоталамических регуляторных гормонов, которые поступают в переднюю долю гипофиза, расположенного непосредственно под гипоталамусом.
Рис. 25-2. Основные эндокринные системы и их ткани-мишени. Возникающие в нервной системе сигналы, прежде чем достигнуть ткани-мишени, пропускаются через серию переключателей (реле). Кроме показанных на рисунке систем гормоны выделяются тимусом и шишковидной железой, а также группами клеток в желудочно-кишечном тракте. ФСГ фолликулостимулирующий гормон, ЛГ - люгеинизирующий гормон.
Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-то одного гормона передней доли гипофиза. Некоторые гипоталамические гормоны стимулируют секрецию данного гормона гипофизом, другие - тормозят. В случае стимуляции секреции гормоны гипофиза выделяются в кровь и достигают эндокринных желез следующего ранга, а именно коры надпочечников, эндокринных клеток поджелудочной железы, щитовидной железы и яичников или семенников.
В результате эти железы в свою очередь начинают выделять собственные специфические гормоны; последние с током крови попадают на рецепторы гормонов, расположенные на поверхности или внутри клеток тех тканей, которые являются конечными мишенями. В этой системе переключателей (реле) есть еще одно звено, а именно клетки тканей-мишеней содержат молекулярный сигнальный агент - внутриклеточный передатчик -(посредник), передающий сигнал от рецептора гормона на специфическую внутриклеточную структуру или фермент, которые собственно и служат конечной мишенью действия гормона.
Рис. 25-3. Регуляция секреции тиреоидных гормонов - тироксина и трииодгиронина - по принципу обратной связи. При увеличении концентрации этих гормонов в крови происходит торможение секреции гиролиберина (ТЛ) гипоталамусом и тиротропина гипофизом. Секрецию ТЛ тормозит также другой гипоталамический гормон - соматостатин.
Таким образом, каждая эндокринная система представляет собой по существу набор реле, через которые сигнал от центральной нервной системы передается к специфической молекуле - эффектору в клетках-мишенях.
Функциональная активность эндокринной системы регулируется также с помощью механизмов, работающих по принципу обратной связи. На рис. 25-3 приведен пример, показывающий, как могут действовать механизмы такого типа. Гипоталамус посылает в переднюю долю гипофиза тиролиберин (ТЛ), стимулируя этим секрецию тиротропина; в свою очередь тиротропин стимулирует выделение щитовидной железой гормонов тироксина и трииодтиронина, которые попадают далее в ткани-мишени. Однако циркулирующие в крови тиреоидные гормоны тормозят по принципу обратной связи выделение ТЛ гипоталамусом и тиротропина гипофизом. Кроме того, секрекция ТЛ ингибируется соматостатином, выделяемым гипоталамусом (а также поджелудочной железой). Этот пример показывает, что выделение или действие какого-то одного гормона может либо находиться под сильным влиянием, либо регулироваться другими гормонами. Таким образом, функциональная активность различных эндокринных систем зависит от очень сложной сети регуляторных взаимосвязей.
