Гормоны, регулирующие гомеостаз

Активность образования и секреции некоторых гормонов в основном зависит от концентрации в крови того вещества, в регуляции обмена которой они принимают участие. Это гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон и соматостатин), регулирующих гомеостаз глюкозы; тирокальцитонін, ПГ и витамин D3, ответственные за гомеостаз кальция крови. Хотя говорить только о метаболической регуляции образования гормонов можно достаточно условно, поскольку синтезирование их зависит от взаимодействия многих факторов.

Гормоны поджелудочной железы

В панкреатических островках поджелудочной железы образуются три основных гормоны: инсулин, глюкагон и соматостатин. Все это белки. Инсулин синтезируется р-клетками (около 60 % всех клеток), глюкагон - а-клетками (около 25 %), соматостатин-А-клетками (10 % клеток).

Инсулин. Синтезирован сначала в виде проінсуліну гормон, проходя через пластинчатый комплекс, накапливается в гранулах в виде активного инсулина. Эти процессы протекают с участием цАМФ. Основной стимулятор синтеза проінсуліну - это глюкоза, кроме того - манноза и лейцин. На образование инсулина влияют гормоны-СТГ, глюкагон, А. Но, например, глюкагон стимулирует синтез инсулина только при наличии глюкозы, то есть в этом случае он является агонистом глюкозы. Образование гормона возрастает при потреблении пищи с высоким содержанием углеводов, при ожирении, во время беременности, а также в условиях хронического избытка СТГ тормозится-при повышении в крови уровня А, низком содержании в пище углеводов и высоким - жиров, голодании.

Непосредственным стимулятором секреции готового гормона считают ионы кальция. Поэтому процессы, обусловливающие увеличение внутри (3-клеток этого иона, обеспечивают рост концентрации инсулина в крови. Мощнейший стимулятор синтеза-собственно глюкоза или ее метаболиты. Глюкоза крови стимулирует образование инсулина в (3-клетках поджелудочной железы путем стабилизации и РНК, что продлевает время его синтеза.

Механизм действия инсулина определяется его взаимодействием с рецептором. Плотность рецепторов, так же как и их родство с гормоном, не постоянная. Так, чувствительность к инсулину повышается при голодании, а при увеличении концентрации гормона в крови, напротив, прогрессивно снижается. Главный эффект инсулина - увеличение трансмембранного транспортировки глюкозы, что обеспечивает усвоение ее клетками. Особенно это проявляется в клетках печени и скелетных мышц. В печени инсулин обеспечивает усиление синтеза гликогена из глюкозы, а в высокой концентрации может даже ингибировать ферменты, расщепляющие гликоген, и тем самым блокировать его применения. Влияние на печень наглядно проявляется после потребления пищи: благодаря действию инсулина глюкоза из крови быстро поступает в депо. При избытке гликогена в клетках печени под влиянием инсулина из глюкозы синтезируется жир. В скелетных мышцах глюкоза, поступившая, может применяться для синтеза гликогена (если мышца не сокращается) или для образования АТФ при выполнении физической работы.

Кроме того, инсулин оказывает еще и рістстимулювальний влияние. Этот мітогенний влияние гормона, вероятно, обусловлен его участием в синтезе печеночного соматомедину. Возможно, здесь сказывается роль инсулина в белковом обмене. Под влиянием гормона активируется трансмембранное транспортировки многих, хотя и не всех, аминокислот. Кроме того, инсулин повышает скорость транскрипции ДНК в ядре клеток.

Таким образом, хотя инсулин и является одним из основных регуляторов углеводного обмена, он участвует в регуляции обмена и других органических соединений. Поэтому при его дефиците - сахарном диабете - развиваются изменения многих видов обмена.

Глюкагон. Пептид с молекулярной массой 3485, выделенный из поджелудочной железы как гормон глюкагона, очень подобный к строению трех гормонов пищеварительного тракта: секретина, вазоактивного інтерстиційного пептида (ВИП) и гастроинтестинального пептида (ГИП). Вследствие этого они имеют некоторые общие свойства, в частности способность потенцировать стимулирующее влияние глюкозы на секрецию инсулина.

Подобно инсулину, глюкагон образуется путем протеолиза из прогормону. Кристаллы активного гормона в а-клетках плотно упакованы в гранулах. Секреция глюкагона подавляется повышением внутри клетки концентрации свободного кальция, что происходит, например, под влиянием глюкозы.

Глюкагон - один из основных физиологических антагонистов инсулина, что особенно ярко проявляется в случае дефицита последнего. Глюкагон влияет преимущественно на печень, в которой стимулирует сначала гликогенолиз, а потом глюконеогенез и кетогенез. Биологические эффекты гормона обусловлены взаимодействием с соответствующим рецептором и последующей стимуляцией образования цАМФ. Под влиянием глюкагона увеличивается концентрация глюкозы в крови, стимулируется расщепление белков, липидов, а синтез белков и жиров подавляется.

Соматостатин. Синтезированный в А-клетках панкреатических островков полипептид соматостатин имеет короткий период полураспада (около 5 мин). Как правило, стимуляторы секреции инсулина повышают также образования соматостатина. Этот гормон, в свою очередь, ингибирует секрецию инсулина, глюкагона, а также СТГ. Основные эффекты его связаны именно с этими воздействиями.

Взаимодействие между гормонами поджелудочной железы. Между отдельными клетками панкреатических островков (рис. 67) существует тесная взаимосвязь, обусловлен как тесным міжклітинним контактом, так и выходом гормонов в паренхиму (паракринний эффект), и их свободным перемещением.

Благодаря тесному соседству немало клеток могут получать общую информацию и реагировать как синцитій (волна деполяризации может распространяться от одной клетки к другой). Вследствие этого островок

Функциональная организация панкреатических островков как

Рис. 67. Функциональная организация панкреатических островков как "мини-органа" (сплошные линии - стимулирующий, пунктирные - при гнічу вальный влияние)

может отвечать комплексной реакцией на воздействие, что приходит по крови или по нерву. Паракринна міжгормональна взаимодействие трех гормонов панкреатических островков заключается в следующем: инсулин ингибирует секреторную активность а-клеток, глюкагон стимулирует секрецию р - и 9-клеток, а соматостатин ингибирует активность а - и в-клеток.

Поскольку основное влияние инсулина, заключается в повышении проницаемости мембран клеток для глюкозы и последующей ее утилизации, приводит к снижению уровня глюкозы в крови, то при недостаточном образовании гормона (чаще всего это происходит при сахарном диабете) утилизация клетками глюкозы нарушается. И для компенсации глюкозного голодания клеток возрастает содержание глюкозы в крови. Это, с одной стороны, несколько повышает пассивное поступление ее через мембрану за счет создания высокого градиента между кровью и клетками, а с другой стороны, чрезмерное увеличение содержания глюкозы в крови (более 19 ммоль1л) приводит к превышению порога ее реабсорбции почками (см. разд. 4 "Процесс мочеобразования") и она появляется в моче. Создавая высокое осмотическое давление мочи, глюкоза выводит с собой воду - возникает сахарное сечовиснаження. Кроме того, в случае сахарного диабета нарушается и белковый обмен, поскольку инсулин повышает проницаемость мембран для аминокислот, из которых в клетках синтезируются белки. Поэтому недостаточное образование инсулина приводит к комплексу отклонений в организме больных сахарным диабетом. Для лечения таких больных применяют готовый инсулин. В случае передозировки введенного гормона поглощение глюкозы мышечной и некоторыми другими тканями возрастает настолько, что может развиться гипогликемическая кома (содержание глюкозы в крови может составлять менее чем 2,5 ммоль1л). Ведущий патогенетический механизм комы заключается в том, что во время гипогликемии клетки ЦНС перестают получать основной источник образования энергии - глюкозу крови.

Указанные выше гормоны поджелудочной железы по своему влиянию на метаболизм являются гормонами с противоположным эффектом. Однако это происходит лишь при изолированном введении или снижении образования (при эндокринных заболеваниях) какого-либо из них. В природных условиях встречается функциональный синергизм.

Глюкагон, напротив, способствует увеличению уровня глюкозы в крови. Под его влиянием расщепляется гликоген печени при одновременном его образование из аминокислот и жиров, расщепление которых он также стимулирует. В норме, например, во время физической нагрузки в крови увеличивается уровень как инсулина, так и глюкагона. Создаются условия для работы "конвейера": глюкагон "вымывает" глюкозу в кровь, а инсулин отправляет ее в мышцы. Это на протяжении длительного времени способствует обеспечению скелетных мышц и ЦНС глюкозой, то есть наблюдается явление функционального синергизма этих гормонов.

Гормоны, регулирующие гомеостаз кальция

Во всем организме и особенно в крови под строгим гормональным контролем находится концентрация биологически важного иона - Са . Все пути метаболизма кальция кальцитонин регулируют. ПГ и витамин D3.

В паращитовидных железах синтезируется белок (с молекулярной массой 9500) - паратгормон (ПГ). Низкая концентрация кальция в плазме крови способствует секреции, а высокая-распада большей части синтезированного гормона. В случае низкого уровня кальция синтез гормона возрастает в основном вследствие стимуляции пролиферации клеток паращитовидных желез.

Основное влияние ПГ заключается в стимуляции реабсорбции кальция в канальцах почек. Одновременно гормон снижает реабсорбцию проксимальными отделами почек РО, . Влияние гормона на кости разнообразен. Его рецепторы находятся как в остеобластах, так и на остеокластах. Активация остеокластов. способствуя разрушению кости, обеспечивает поступление кальция в кровь.

В щитовидной железе кроме йодсодержащих гормонов С-клетками синтезируется пептид кальцитонин. Наиболее доказанный эффект кальцитонина заключается в снижении резорбции костей. В результате сохраняется костный матрикс, на котором оседает кальций, в результате чего уровень его в крови снижается, что обеспечивает сохранение иона в организме.

Основной стимулятор секреции кальцитонина - высокий уровень кальция в крови. Кроме того, образование и секреция этого гормона зависят от уровня в крови гормонов пищеварительного тракта, особенно гастрина. Здесь наблюдают якобы "предупредительный" сигнал о возможном выход кальция в кровь. При поступлении больших количеств этого иона с пищей образования гастрина возрастает, что стимулирует синтез кальцитонина и усвоения кальция костным матриксом. В это время секреция ПГ ослаблена, поэтому в почках реабсорбция кальция снижается и он выводится с мочой.

Содержание кальцитонина в крови возрастает в период усиления процессов костеобразования после перелома кости, во время беременности и в период лактации. При снижении гормона может развиться остеопороз, что особенно часто случается у людей преклонного возраста, причем чаще у женщин, чем у мужчин.

Витамин D (кальцитриол).

В коже человека содержится В-7-дегидро-холестерол (провитамин), что под влиянием ультрафиолетового облучения превращается в холекальциферол (витамин 03). Регулятором процессов гидроксилирования гормона в почках выступает уровень кальция крови: в случае низкой (ниже 10 ммоль1л) концентрации ионов в плазме крови он стимулируется, а высокой - ингибируется. Рост уровня ПТТ также стимулирует процессы гидроксилирования витамина А. наиболее Активно соединение - 1,25(ОН)203. Активные формы витамина D инактивируются в печени, подобно всех других стероидных гормонов.

В кишечнике 1,25(ОН)203 способствует всасыванию кальция и фосфата. В таком случае разворачивается такая последовательность реакций:

а) захват иона ворсинчастою поверхностью клетки;

б) транспортировка через цитоплазму клетки;

в) выброс через базолатеральну мембрану.

Под влиянием активной формы витамина на ворсинчастій мембране появляется кальций связывающий белок, обеспечивающий проникновение и черезцитозольне транспортировки кальция. Аналогичное влияние оказывает витамин и на клетки почечных канальцев, где стимулируются процессы реабсорбции кальция и фосфата. Активная форма витамина влияет и на кость: рецепторы к 1,25(ОН)2П3 обнаружены на остеобластах.

При недостатке в организме активных форм витамина D (низкая инсоляция) развивается рахит-снижение минерализации костей. Подобные нарушения встречаются и при поражении почек вследствие их участия в образовании активных форм витамина.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >