medizina.info

Корковое вещество также синтезирует и выделяет гонадокортикоиды. Эти гормоны в основном являются андрогенами, хотя выделяется также незначительное количество эстрогенов и прогестеронов. Эти гормоны соответствуют тем, которые выделяют органы воспроизведения. Воздействие гонадокортикоидов надпочечников на организм взрослых людей незначительно ввиду небольшого количества по сравнению с тем, которое выделяют органы воспроизведения. Вследствие этого недостаточно определена роль, которую они играют.

Глюкокортикоиды - жизненно необходимые гормоны. Они позволяют нам адаптироваться к внешним изменениям и стрессам. Они также поддерживают относительно постоянные уровни глюкозы в плазме при продолжительном воздержании от принятия пищи. Основным кортикостероидом является кортизон, или гидрокортизон. Из всех глюкокортикоидов он наиболее активен (95%). Гидрокортизон выполняет следующие функции:

стимулирует глюконеогенез, обеспечивая достаточное количество энергии;

повышает мобилизацию свободных жирных кислот, делая их наиболее доступным источником энергии;

понижает утилизацию глюкозы, сохраняя ее для мозга;

стимулирует катаболизм белков с целью выделения аминокислот для синтеза ферментов, «ремонта» и образования энергии;

действует как противовоспалительный агент;

ослабляет иммунные реакции;

усиливает сужение сосудов, обусловленное действием адреналина.

Минералкортикоиды поддерживают равновесие электролитов во внеклеточной жидкости, особенно натрия и калия. Основным и наиболее активным минералкортикоидом является альдостерон. Он преимущественно увеличивает реабсорбцию натрия в почках и тем самым обеспечивает его задержку в организме. Если задерживается натрий, задерживается и вода; таким образом, альдостерон предотвращает обезвоживание. Кроме того, задержка натрия приводит к увеличению выделения К+, следовательно, альдостерон играет важную роль в поддержании равновесия калия. Вследствие этого секрецию альдостерона стимулируют многие факторы, включая пониженное содержание натрия в плазме, уменьшенный объем крови, пониженное давление крови и повышенная концентрация калия в плазме.

Надпочечники расположены непосредственно над почками. Они состоят из мозгового и коркового вещества, выделяющих совершенно разные гормоны, которые мы рассмотрим в отдельности.

Мозговое вещество надпочечников

Мозговое вещество образует и выделят два гормона - адреналин и норадреналин, которые называются катехоламинами. При стимуляции мозгового вещества симпатической нервной системой, выделяется около 80% адреналина и около 20% норадреналина. Отметим, что эти показатели колеблются в зависимости от физиологических условий. Для катехоламинов характерно мощное воздействие, подобное тому, которое оказывает симпатическая нервная система. Вместе с тем воздействие, оказываемое гормонами, более продолжительно, поскольку они относительно дольше выводятся из крови. Эти два гормона подготавливают тело к немедленному действию, обеспечивая реакцию «борьба или бегство».

Адреналин и норадреналин помогают бороться с кризисными ситуациями. Хотя некоторые их действия отличаются, оба гормона «работают» вместе. Их совместные воздействия включают:

• повышение частоты и силы сердечных сокращений;

• усиление интенсивности обмена веществ;

• увеличение гликогенолиза (расщепление гликогена на глюкозу) в печени и мышце;

• повышение выделения глюкозы и свободных жирных кислот в кровь;

• перераспределение крови к скелетным мышцам (на основании расширения сосудов скелетных мышц и сужения сосудов кожи и внутренних органов);

• повышение артериального давления крови;

• учащение дыхания.

На выделение адреналина и норадреналина влияют многие факторы, в том числе изменение положения тела, психологический стресс, физическая нагрузка. Уровни норадреналина в плазме значительно повышаются при интенсивности работы свыше 50% МПК. В то же время концентрация адреналина возрастает незначительно до тех пор, пока интенсивность физической нагрузки не превысит 60-70% МПК. При продолжительной (более 3 ч) физической нагрузке с интенсивностью 60% МПК содержание обоих гормонов в крови возрастает. После прекращения физической нагрузки уровни адреналина возвращаются к исходным в течение нескольких минут, тогда как содержание норадреналина остается повышенным в течение нескольких часов.

Корковое вещество надпочечников

Корковое вещество надпочечников выделяет более 30 различных стероидных гормонов, которые называются кортикостероидами. Их, как правило, разделяют на три основные группы:

• 1. Минералкортикоиды;

• 2. Глюкокортикоиды;

• 3. Гонадокортикоиды (половые гормоны).

Поджелудочная железа находится сзади и чуть ниже желудка. Ее основными гормонами являются инсулин и глюкагон, регулирующие содержание глюкозы в плазме. При повышении уровней глюкозы в плазме (гипергликемия), например, после принятия пищи, в поджелудочную железу поступают сигналы о необходимости выделить инсулин в кровь.

Среди множества функций инсулина отметим:

• обеспечение транспорта глюкозы в клетки, особенно в клетки мышечной и соединительной ткани;

• обеспечение образования сахара;

• торможение глюконеогенеза.

Главная функция инсулина - снижение содержания глюкозы, циркулирующей в крови. Он также принимает участие в метаболизме белков и жиров, обеспечивая клеточное потребление аминокислот и усиливая синтез белков и жиров.

Когда концентрация глюкозы в плазме оказывается ниже обычной (гипогликемия), щитовидная железа выделяет глюкагон, влияние которого, как правило, противоположно влиянию инсулина. Глюкагон обеспечивает повышенное расщепление гликогена и печени на глюкозу (гликогенолиз) и повышенный глюконеогенез. Оба процесса ведут к повышению уровней глюкозы в плазме.

Во время физической нагрузки продолжительностью 30 минут и более уровни инсулина, как правило, снижаются, хотя концентрация глюкозы в плазме может оставаться относительно постоянной. Результаты исследований показывают, что количество или наличие активных рецепторов инсулина увеличивается во время физической нагрузки, повышая чувствительность организма к инсулину. Это снижает необходимость поддерживать высокие уровни инсулина в плазме, необходимые для транспорта глюкозы в клетки мышц. Количество глюкагона плазмы, напротив, постепенно повышается во время мышечной деятельности. Глюкагон главным образом поддерживает концентрацию глюкозы в плазме за счет стимуляции гликогенолиза в печени. Это увеличивает возможность использования глюкозы клетками и поддерживает адекватные уровни глюкозы в плазме, обеспечивая повышенные потребности процесса обмена веществ.

Паращитовидные железы, или околощитовидные, железы расположены с тыльной стороны щитовидной железы. Они выделяют паратиреоидный гормон (паратгормон) - главный регулятор концентрации кальция в средах организма. Кроме того, он регулирует концентрацию фосфата плазмы. Выделение паратгормона стимулирует понижение уровня кальция в плазме.

Продолжительные физические нагрузки увеличивают остеогенез вследствие повышенной абсорбции Са₂⁺ в кишечнике, пониженной экскреции Са₂⁺ с мочой и усиления образования паратгормона. Иммобилизация или соблюдение постельного режима, напротив, способствует резорбции костей. В таких случаях уровни паратгормона снижаются.

Паратгормон воздействует на три мишени - кости, кишечник и почки. В костях он стимулирует активность остеокластов. Это ведет к увеличению резорбции костей, обусловливающей выделение кальция и фосфата в кровь. В кишечнике он косвенно увеличивает абсорбцию кальция, стимулируя деятельность фермента,  необходимого для осуществления этого процесса. Повышенная абсорбция кальция в кишечнике сопровождается увеличенной абсорбцией фосфата. Поскольку паратгормон повышает содержание ионов фосфата в плазме, избыток фосфата должен быть выведен. Это осуществляется действием паратгормона в почках, направленным на усиление реасорбции кальция и ослабление реабсорбции фосфата, обеспечивающим выделение фосфата с мочой.

Щитовидная железа расположена вдоль средней линии шеи, непосредственно под гортанью. Она выделяет два гормона, регулирующие обмен веществ, - трийодтиронин (Т₃) и тироксин (Т₄), а также кальцитонин, который способствует регуляции метаболизма кальция.

Трийодтиронин и тироксин

Эти два гормона обладают одинаковыми свойствами: повышают интенсивность метаболизма практически всех тканей и могут увеличивать интенсивность основного обмена на 60 - 100%. Они также

• усиливают белковый синтез (следовательно, и синтез ферментов);

• увеличивают размеры и количество митохондрий в большинстве клеток;

• обеспечивают быстрое клеточное потребление глюкозы;

• способствуют процессам гликолиза и глюконеогенеза;

• повышают мобилизацию липидов, увеличивая количество свободных жирных кислот для окисления.

Во время физической нагрузки возрастает выделение тиреостимулирующего гормона (ТТУ) из передней доли гипофиза, регулирующего выделение трийодтиронина и тироксина, поэтому можно предположить, что повышенное вследствие физической нагрузки выделение ТТУ должно стимулировать функцию щитовидной железы. Физические нагрузки действительно приводят к повышению уровня тироксина в плазме, вместе с тем наблюдается своеобразная пауза между повышением уровня ТТУ во время физической нагрузки и тироксина плазмы. Более того, при продолжительной субмаксимальной нагрузке после первоначального подъема (в начале физической нагрузки) уровень тироксина остается относительно постоянным, а содержание трийодтиронина снижается.

Кальцитонин снижает концентрацию кальция в плазме. Он воздействуя на кости и почки, ингибируя активность остеокластов (клеток, резорбирующих кость), и тем самым тормозит процесс резорбции костей. Остеокласты могут быть единственной мишенью для кальцитонина в кости. В почках этот гормон увеличивает экскрецию кальция с мочой, уменьшая его реасорбцию из почечных канальцев.

Кальцитонин имеет большое значение для роста костей в детском организме. Этот гормон не является основным регулятором гомеостаза кальция в организме взрослого человека. Вместе с тем, он в определенной степени предотвращает чрезмерную реабсорбцию костей.

Простагландины, хоть и не являются гормонами, очень часто рассматриваются как таковые. Они являются производными жирной кислоты - арахидоновой - и связаны с мембранами почти всех клеток тела. Обычно простагландины действуют как местные, или локальные, гормоны, воздействуя лишь на тот участок, где они образовались. В то же время некоторые из них, перемещаясь с кровью, воздействуют на более отдаленные ткани. Выделение простагландинов может активировать другие гормоны, а также вызывать локальные повреждения. Их функции многочисленны, поскольку существует несколько различных типов простагландинов. Очень часто они усиливают действия других гормонов. Кроме того, они могут непосредственно воздействовать на кровеносные сосуды, повышая их проницаемость (что способствует их набуханию) и обеспечивая расширение. В этой связи они - важные медиаторы воспалительной реакции. Кроме того, они повышают чувствительность нервных окончаний болевых волокон и, таким образом, участвуют в развитии воспаления и ощущения боли.

Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз, выделяет шесть гормонов в ответ на выделение гипоталамусом стимулирующих или тормозящих факторов (гормонов). Связь между гипоталамусом и передней долей гипофиза осуществляет специальная система кровообращения, транспортирующая эти гормоны из гипоталамуса в переднюю долю гипофиза. Физическая нагрузка оказывается значительным стимулом для гипоталамуса, поскольку повышает интенсивность выделения всех гормонов передней долей гипофиза.

Из шести гормонов, выделяемых передней долей гипофиза, четыре являются тройными, т.е. они воздействуют на функции других желез внутренней секреции. Исключение составляют гормон роста и пролактин. Первый - сильный анаболический агент. Он обеспечивает рост и гипертрофию мышц, способствуя транспорту аминокислот в клетки. Кроме того, он непосредственно стимулирует метаболизм жиров (липолиз), усиливая синтез ферментов, участвующих в этом процессе. Уровни содержания гормона роста повышаются при выполнении работы аэробного характера пропорционально интенсивности и остаются повышенными еще некоторое время после завершения работы.

Задняя доля гипофиза представляет собой отросток или вырост нервной ткани гипоталамуса. Именно поэтому ее часто называют нейрогипофизом. Она выделяет два гормона - антидиуретический гормон (АДГ, или вазопрессин) и окситоцин. В сущности, их производит гипоталамус. Они перемещаются вниз по нервной ткани и содержатся в пузырьках нервных окончаний задней доли гипофиза. В ответ на нервные импульсы, поступающие из гипоталамуса, эти гормоны попадают в кровь.

Из этих двух гормонов только АДГ играет важную роль в процессе мышечной деятельности. Он, в частности, обеспечивает сохранение воды в организме, повышая ее проникновение в канальцы почек, вследствие чего в мочу поступает меньше воды.

О влиянии физических нагрузок на секрецию задней доли гипофиза сведений мало. Известно, например, что введение в кровь концентрированного электролитного раствора вызывает значительное выделение АДГ из гипофиза. Эта способность АДГ сохранять воду в организме существенно снижает риск обезвоживания в условиях значительного потоотделения при выполнении больших физических нагрузок.

Вследствие мышечной деятельности и потоотделения в плазме крови повышается концентрация электролитов - процесс, называемый гемокон-центрацией. В результате увеличивается осмотическое давление плазмы. Это - основной физиологический стимул для выделения АДГ. Повышение осмотического давления ощущают осморецепторы, расположенные в гипоталамусе. Он посылает нервные импульсы в заднюю долю гипофиза, стимулируя выделение АДГ, который поступает в кровь, перемещается в почки и обеспечивает задержку воды с тем, чтобы довести концентрацию электролитов в плазме до нормального уровня.

Гипофиз - это железа, расположенная у основания головного мозга. Одно время считали, что в эндокринном «оркестре» он выполняет как бы роль дирижера, выделяя большое количество гормонов, воздействующих на многочисленные органы и другие железы. Однако секреторное действие гипофиза контролируется либо нервными механизмами, либо другими гормонами, выделяемыми гипоталамусом. Поэтому гипофиз более правильно рассматривать как промежуточное звено между регулирующими центрами центральной нервной системы и периферическими эндокринными железами.

Гипофиз одно время считали главным «дирижером» эндокринного «оркестра», руководящим множеством других желез и органов. В настоящее время известно, что его деятельность во многом регулируется гипоталамусом.

Гипофиз состоит из долей - передней, промежуточной и задней. Промежуточная доля у человека очень небольшая; считают, что она в отличие от двух других не играет существенной роли.

Уровни содержания гормонов в плазме не всегда отражают действительную активность гормонов, поскольку количество рецепторов на клетке может изменится, повышая или понижая ее чувствительность к определенному гормону. Чаще всего увеличение количества определенных гормонов приводит к сокращению числа соответствующих рецепторов. Когда это происходит, чувствительность клетки к данному гормону снижается, поскольку сокращается число рецепторов, с которыми может связаться гормон. Это называется десенсибилизацией, или пониженной регуляцией. У некоторых людей с избыточной массой тела, например, количество инсулиновых рецепторов на клетках понижено. Их организм реагирует на это усиленной секрецией инсулина из поджелудочной железы, вследствие чего повышаются уровни инсулина в плазме. Чтобы достичь такой же степени регуляции глюкозы плазмы как у обычных, физически здоровых людей, необходимо, чтобы их организм выделял намного больше инсулина.

Наоборот клетка может отреагировать на продолжительное наличие большого количества гормона увеличением числа рецепторов. В этом случае ее чувствительность к данному гормону повышается, поскольку большее его количество может быть привязано в данный момент. Это - повышенная регуляция. Кроме того, иногда один гормон может восприниматься рецепторами другого гормона.

• 1. Гормоны делятся на стероидные и нестероидные. Стероидные гормоны липидорастворимые и большинство из них образуется из холестерина. Нестероидные гормоны - белки, пептиды или аминокислоты.

• 2. Гормоны, как правило, экскретируются в кровь и циркулируют по организму, воздействуя только на клетки-мишени. Их действие по принципу «замок-ключ» заключается в связывании их специфичными рецепторами, содержащимися только в тканях-мишенях.

• 3. Стероидные гормоны проходят через клеточную оболочку и связываются с рецепторами, находящимися внутри клетки. С помощью механизма, получившего название непосредственной активации генов, они вызывают белковый синтез.

• 4. Нестероидные гормоны не могут так же легко проникать в клетки, поэтому они связываются с рецепторами, находящимися на оболочке. Это приводит к активации второго «курьера» клетки, что, в свою очередь, вызывает многочисленные клеточные процессы.

• 5. Секреция большинства гормонов осуществляется на основании отрицательной обратной связи.

• 6. Количество рецепторов для данного гормона может изменяться для удовлетворения потребностей организма. Повышенная регуляция означает увеличение числа рецепторов, пониженная - уменьшение. Эти два процесса изменяют чувствительность клетки по отношению к гормонам.

Выделение гормонов носит кратковременный и резкий характер, что обусловливает колебания уровней определенных гормонов плазмы в течение коротких периодов времени, например в течении часа и меньше. Вместе с тем колебание их уровней наблюдается и в течение более продолжительного времени, демонстрируя суточные и даже месячные циклы (подобно месячным менструальным циклам). Откуда тогда железы внутренней секреции знают, когда выделять гормоны?

Отрицательная обратная связь

Секреция большинства гормонов регулируется на основании отрицательной обратной связи. Выделение гормонов вызывает определенные изменения в организме, которые, в свою очередь, тормозят их дальнейшую секрецию. Вспомним, как работает комнатный стабилизатор температуры (термостат). При снижении заданной температуры термостат посылает сигнал в котел парового отопления, который начинает обогревать комнату. Если комнатная температура поднимается  до заданного уровня, термостат посылает сигнал прекратить обогревание. Если температура снова снижается ниже заданного уровня, весь цикл начинается сначала. Точно так же процесс секреции определенных гормонов «включает» и «выключает» определенные физиологические изменения.

Гормоны могут воздействовать на специфичные для них ткани-мишени или клетки-мишени на основании сложных взаимодействий с рецепторами, расположенными на клеточной оболочке или в клетке, соответствующими данному гормону.

Отрицательная обратная связь - основной механизм, посредствам которого эндокринная система поддерживает гомеостаз. Рассмотрим такой пример. При высокой концентрации глюкозы в плазме поджелудочная железа выделяет инсулин, который увеличивает потребление глюкозы клетками, что приводит к снижению ее концентрации. Когда концентрация глюкозы в плазме возвращается к нормальному уровню, выделение инсулина тормозится до тех пор, пока ее уровень снова не повысится.

Поскольку эти гормоны не могут легко проходить через клеточную оболочку, они вступают во взаимодействие с определенными рецепторами вне клетки, на ее оболочке. Молекула нестероидного гормона, прикрепляясь к своему рецептору, вызывает серию ферментных реакций, которые приводят к образованию второго внутриклеточного переносчика («курьера»). Наиболее хорошо изученным и распространенным вторым «курьером» является циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). В данном случае прикрепление гормона к соответствующему рецептору на оболочке активирует фермент аденилатциклазу, находящийся на оболочке. Он катализирует образование цАМФ из клеточного АТФ. Образовавшийся цАМФ может затем вызвать определенные физиологические реакции, включая:

• активацию клеточных ферментов;

• изменение проницаемости оболочки;

• обеспечение белкового синтеза;

• изменение клеточного метаболизма;

• стимулирование клеточных выделений.

Таким образом, нестероидные гормоны, как правило, активизируют систему цАМФ клетки, что приводит к изменениям внутриклеточных функций.

Как уже указывалось стероидные гормоны являются липидорастворимыми и легко проходят через клеточную оболочку. Находясь внутри клетки, стероидный гормон связывается со специфичными для него рецепторами. Образовавшийся комплекс гормон - рецептор проникает в ядро и связывается с частью ДНК клетки, активируя определенные гены. Этот процесс называется непосредственной активацией генов. В ответ на нее в ядрах происходит синтез мРНК. Затем мРНК поступает в цитоплазму и обеспечивает белковый синтез. Эти белки могут быть:

ферментами, оказывающими многочисленные воздействия на клеточные процессы;

структурными белками, которые используются для роста и восстановления тканей;

регуляторными белками, способными изменить функцию ферментов.

Поскольку гормоны перемещаются с кровью, они вступают в контакт практически со всеми тканями тела. Почему же тогда их действие ограничено определенными клетками-мишенями? Оно обусловлено наличием специальных рецепторов в тканях-мишенях. Взаимодействие гормона и его определенного рецептора сравнивают с принципом взаимодействия замка (рецептора) и ключа (гормона), когда лишь подходящим ключом можно открыть соответствующий замок. Взаимодействие гормона и его рецептора называют комплексом гормона-рецептора.

Каждая клетка содержит от 2000 до 10000 рецепторов. Рецепторы нестероидных гормонов располагаются на оболочке клетки, тогда как рецепторы стероидных гормонов находятся в ее цитоплазме либо ядре. Каждый гормон характеризуется высокой степенью специфичности по отношению к данному типу рецепторов и связывается только с определенными (специфичными) рецепторами, воздействуя, таким образом, только на ткани, содержащие эти рецепторы.

Многочисленные механизмы позволяют гормонам контролировать действия клеток. Рассмотрим основные способы действия стероидных и нестероидных гормонов.

 Гормоны участвуют в большинстве физиологических процессов, поэтому их действие имеет большое значение для многих аспектов мышечной и спортивной деятельности. Прежде чем приступить к изучению функций гормонов, рассмотрим их сущность.

Химическая классификация гормонов

Гормоны можно разделить на два основных типа: стероидные и нестероидные. Химическая структура первых напоминает структуру холестерина и большинство этих гормонов являются его производными. Поэтому они растворяются в липидах и довольно легко диффундируют через клеточные мембраны. К этой группе относятся гормоны, экскретируемые:

• корковым веществом надпочечника (такие, как кортизол и альдостерон);

• яичниками (эстроген и прогестерон);

• яичками (тестостерон);

• плацентой (эстроген и прогестерон).

Нестероидные гормоны не являются жирорастворимыми, поэтому они не могут легко пересекать клеточные оболочки. Группу нестероидных гормонов можно разделить на два класса: белковые, или пептидные, гормоны и производные аминокислот. К последнему классу относятся два гормона щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) и два гормона мозгового вещества надпочечников (адреналин и норадреналин). Остальные нестероидные гормоны относятся к классу белковых, или пептидных гормонов.

Большинство из нас считают себя здоровыми до тех пор, пока не обнаружат явные признаки какого-либо заболевания. Многие не знают, что хронические дегенеративные заболевания, например, гормональные заболевания, развиваются медленно и постепенно до тех пор, когда могут привести к серьезным последствиям, включая смерть. К счастью, раннее выявление и адекватное лечение различных хронических заболеваний значительно снижают степень их серьезности и часто предотвращают смертельный исход. Более того, уменьшение факторов риска возникновения заболевания очень часто вообще предотвращает его развитие или отсрочивает возникновение.