Гормони

Гормони, органічні сполуки, виробляються певними клітинами і призначені для управління функціями організму, їх регулювання та координації. У вищих тварин є дві регуляторних системи, за допомогою яких організм пристосовується до постійних внутрішнім і зовнішнім змінам. Одна з них - нервова система, швидко що передає сигнали (у вигляді імпульсів) через мережу нервів і нервових клітин; інша - ендокринна, що здійснює хімічну регуляцію за допомогою гормонів, які переносяться кров'ю і надають ефект на віддалені від місця їх виділення тканини й органи. Хімічна система зв'язку взаємодіє з нервовою системою; так, деякі гормони функціонують як медіаторів (посередників) між нервовою системою та органами, що відповідають на дію. Таким чином, різниця між нервової та хімічної координацією не є абсолютним.

Гормони є у всіх ссавців, включаючи людину; вони виявлені і у інших живих організмів. Добре описані гормони рослин і гормони линяння комах.

Фізіологічне дію гормонів направлено на: 1) забезпечення гуморальної, тобто що здійснюється через кров, регуляції біологічних процесів; 2) підтримка цілісності та сталості внутрішнього середовища, гармонійної взаємодії між клітинними компонентами тіла; 3) регулювання процесів росту, дозрівання і репродукції.

Гормони регулюють активність всіх клітин організму. Вони впливають на гостроту мислення і фізичну рухливість, статура і зріст, визначають ріст волосся, тональність голосу, статевий потяг і поведінку. Завдяки ендокринної системі людина може пристосовуватися до сильних температурних коливань, надлишку або нестачі їжі, до фізичних і емоційних стресів. Вивчення фізіологічної дії ендокринних залоз дозволило розкрити секрети статевої функції і диво народження дітей, а також відповісти на питання, чому одні люди високого зросту, а інші низького, одні повні, інші худі, одні повільні, інші моторні, одні сильні, інші слабкі.

В нормальному стані існує гармонійний баланс між активністю ендокринних залоз, станом нервової системи і відповіддю тканин-мішеней (тканин, на які спрямовано вплив). Будь-яке порушення в кожному з цих ланок швидко призводить до відхилень від норми. Надлишкова чи недостатня продукція гормонів служить причиною різних захворювань, що супроводжуються глибокими хімічними змінами в організмі.

Вивченням ролі гормонів у життєдіяльності організму і нормальної і патологічної фізіологією залоз внутрішньої секреції займається ендокринологія. Як медична дисципліна вона з'явилася тільки в 20 ст., проте ендокринологічні спостереження відомі з часів античності. Гіппократ вважав, що здоров'я людини і його темперамент залежать від особливих гуморальних речовин. Арістотель звернув увагу на те, що кастрований теля, виростаючи, відрізняється в статевому поведінці від кастрованого бика тим, що навіть не намагається підійматися на корову. Крім того, протягом століть кастрація практикувалася як для приручення і одомашнення тварин, так і для перетворення людини в покірного раба.

Що таке гормони? Відповідно до класичного визначенням, гормони - продукти секреції ендокринних залоз, що виділяються прямо в кровотік і володіють високою фізіологічною активністю. Головні ендокринні залози ссавців - гіпофіз, щитовидна і Паращитовидні залози кора наднирників, мозкова речовина наднирників, острівкова тканина підшлункової залози, статеві залози (насінники і яєчники), плацента і гормон-продукують ділянки шлунково-кишкового тракту. В організмі синтезуються і деякі з'єднання гормоноподобниє дії. Наприклад, гіпоталамуса дослідження показали, що ряд секретується їм речовин необхідний для вивільнення гормонів гіпофіза. Ці «рилізинг чинники», або ліберіни, були виділені з різних ділянок гіпоталамуса. Вони надходять в гіпофіз через систему кровоносних судин, що з'єднують обидві структури. Оскільки гіпоталамус за своєю будовою не є залозою, а рилізинг-фактори надходять, мабуть, тільки в дуже близько розташований гіпофіз, ці виділяються гіпоталамусом речовини можуть вважатися гормонами лише за розширювальному розумінні цього терміну.

В визначенні того, які речовини слід вважати гормонами і які структури ендокринними залозами, є й інші проблеми. Переконливо показано, що такі органи, як печінка, можуть екстрагувати з циркулюючої крові фізіологічно малоактивні або зовсім неактивні гормональні речовини і перетворювати їх на сильнодіючі гормони. Наприклад, дегидроэпиандростерон сульфат, малоактивні речовина, що продукується залозами, перетворюється в печінці в тестостерон - високоактивний чоловічий статевий гормон, у великій кількості секретується семенникамі. Доводить це, однак, що печінка - ендокринний орган?

Інші питання ще більш важкі. Нирки секретують в кровотік фермент ренін, який через активацію ангіотензинової системи (ця система викликає розширення кровоносних судин) стимулює продукцію гормону надниркових залоз - альдостерону. Регулювання виділення альдостерону цією системою дуже схожа з тим, як гіпоталамус стимулює вивільнення гіпофізарного гормону АКТГ (адренокортикотропного гормону, або кортикотропіну), що регулює функцію надниркових залоз. Нирки секретують також еритропоетин - гормональне речовина, що стимулює продукцію еритроцитів. Чи можна віднести нирку до ендокринною органам? Всі ці приклади доводять, що класичне визначення гормонів і ендокринних залоз НЕ є достатньо вичерпним.

Транспорт гормонів. Гормони, потрапивши в кров, повинні надходити до відповідних органів-мішеней. Транспорт високомолекулярних (білкових) гормонів вивчений мало через відсутність точних даних про молекулярній масі і хімічній структурі багатьох з них. Гормони з порівняно невеликою молекулярною масою, такі, як тиреоїдні і стероїдні, швидко зв'язуються з білками плазми, так що вміст у крові гормонів у пов'язаної формі вище, ніж у вільній; ці дві форми перебувають у динамічній рівновазі. Саме вільні гормони проявляють біологічну активність, і в ряді випадків було чітко показано, що вони екстрагуються з крові органами-мішенями.

Значення білкового зв'язування гормонів в крові не зовсім ясно. Припускають, що таке зв'язування полегшує транспорт гормону або захищає гормон від втрати активності.

Дія гормонів. Окремі гормони та їх основні ефекти подані нижче в розділі «Основні гормони людини». В цілому, гормони діють на певні органи-мішені і викликають у них значні фізіологічні зміни. У гормону може бути кілька органів-мішеней, і викликаються їм фізіологічні зміни можуть позначатися на цілому ряді функцій організму. Наприклад, підтримання нормального рівня глюкози в крові - а воно в значній мірі контролюється гормонами - важливо для життєдіяльності всього організму. Гормони іноді діють спільно; так, ефект одного гормону може залежати від присутності якогось іншого чи інших гормонів. Гормон зростання, наприклад, неефективний у відсутність тиреоїдного гормону.

Дія гормонів на клітинному рівні здійснюється за двома основними механізмами: не проникають у клітину гормони (зазвичай водорозчинні) діють через рецептори на клітинній мембрані, а легко проходять через мембрану гормони (жиророзчинні) - через рецептори в цитоплазмі клітки. У всіх випадках тільки наявність специфічного білка-рецептора визначає чутливість клітини до даного гормону, тобто робить її «мішенню». Перший механізм дії, детально вивчений на прикладі адреналіну, полягає в тому, що гормон зв'язується з своїми специфічними рецепторами на поверхні клітини; зв'язування запускає серію реакцій, в результаті яких утворюються т.з. другий посередники, що надають прямий вплив на клітинний метаболізм. Такими посередниками служать зазвичай циклічний аденозіномонофосфат (цАМФ) та/або іони кальцію; останні вивільняються з внутрішньоклітинних структур або надходять у клітину ззовні. І цАМФ, і іони кальцію використовуються для передачі зовнішнього сигналу всередину клітин у найрізноманітніших організмів на всіх щаблях еволюційної драбини. Однак деякі мембранні рецептори, зокрема рецептори інсуліну, діють більш коротким шляхом: вони пронизують мембрану наскрізь, і коли частина їх молекули пов'язує гормон на поверхні клітини, інша частина починає функціонувати як активний фермент на стороні, що звернена всередину клітки; це і забезпечує прояв гормонального ефекту.

Другий механізм дії - через цитоплазматичні рецептори - властивий стероїдних гормонів (гормонів кори надниркових залоз і статевим), а також гормонів щитовидної залози (T3 і T4). Проникнувши в клітину, що містить відповідний рецептор, гормон утворює з ним гормон-рецепторний комплекс. Цей комплекс піддається активації (за допомогою АТФ), після чого проникає у клітинне ядро, де гормон надає прямий вплив на експресію певних генів, стимулюючи синтез специфічних РНК і білків. Саме ці новоутворені білки, звичайно короткоживучі, відповідальні за ті зміни, які становлять фізіологічний ефект гормону.

Регулювання гормональної секреції здійснюється кількома пов'язаними між собою механізмами. Їх можна проілюструвати на прикладі кортизолу, основного глюкокортикоїдної гормону надниркових залоз. Його продукція регулюється по механізму зворотного зв'язку, який діє на рівні гіпоталамуса. Коли в крові знижується рівень кортизолу, гіпоталамус секретує кортіколіберін - чинник, який стимулює секрецію гіпофізом кортикотропіну (АКТГ). Підвищення рівня АКТГ, у свою чергу, стимулює секрецію кортизолу в наднирниках, і в результаті вміст кортизолу в крові зростає. Підвищений рівень кортизолу пригнічує потім по механізму зворотного зв'язку виділення кортіколіберіна - і вміст кортизолу в крові знову знижується.

Секреція кортизолу регулюється не тільки механізмом зворотного зв'язку. Так, наприклад, стрес викликає звільнення кортіколіберіна, а відповідно і всю серію реакцій, що підвищують секрецію кортизолу. Крім того, секреція кортизолу підпорядковується добового ритму; вона дуже висока при пробудженні, але поступово знижується до мінімального рівня під час сну. До механізмів контролю відноситься також швидкість метаболізму гормону і втрати ним активності. Аналогічні системи регуляції діють і щодо інших гормонів.

Основні гормони людини

Гормони гіпофіза докладно описані в статті Гіпофіз. Тут ми лише перерахуємо основні продукти гіпофізарної секреції.

Гормони передньої частки гіпофіза. Залозиста тканина передньої частки продукує:

-- гормон росту (ГР), або соматотропін, який впливає на всі тканини компонентів тканин організму і збільшення енергетичних запасів).

-- меланоціт-стимулюючий гормон (МСГ), що підсилює вироблення пігменту деякими клітинами шкіри (меланоцитами і меланофорамі);

-- тиреотропний гормон (ТТГ), який стимулює синтез тиреоїдних гормонів у щитовидній залозі;

-- фоллікулостімулірующий гормон (ФСГ) і лютеінізуючий гормон (ЛГ), що відносяться до гонадотропіну: їх дія спрямована на статеві залози.

-- пролактин, що позначається іноді як ПРЛ, - гормон, що стимулює формування молочних залоз і лактацію.

Гормони задньої частки гіпофіза - Вазопресин і окситоцин. Обидва гормону продукуються в гіпоталамусі, але зберігаються і вивільняються в задній частці гіпофіза, що лежить донизу від гіпоталамуса. Вазопресин підтримує тонус кровоносних судин і є антидіуретичного гормону, що впливає на водний обмін. Окситоцин викликає скорочення матки й має властивість «Відпускати» молоко після пологів.

Тиреоїдні і паратиреоїдного гормони. Щитовидна залоза розташована на шиї і складається з двох частин, з'єднаних вузьким перешийком . Чотири паращитовидних залози зазвичай розташовані парами - на задній і бічний поверхні кожної частки щитовидної залози, хоча іноді один або два можуть бути декілька зміщені.

Головними гормонами, секретується нормальної щитовидної залозою, є тироксин (Т4) і трийодтиронін (Т3). Потрапляючи в кров, вони зв'язуються - міцно, але оборотно - Зі специфічними білками плазми. Т4 зв'язується сильніше, ніж Т3, і не так швидко вивільняється, а тому він діє повільніше, але триваліше. Тиреоїдні гормони стимулюють білковий синтез і розпад поживних речовин з вивільненням тепла та енергії, що проявляється підвищеним споживанням кисню. Ці гормони впливають також на метаболізм вуглеводів і, разом з іншими гормонами, регулюють швидкість мобілізації вільних жирних кислот із жирової тканини. Коротше кажучи, тиреоїдні гормони надають стимулюючу дію на обмінні процеси. Підвищена продукція тиреоїдних гормонів викликає тиреотоксикоз, а при їх недостатності виникає гіпотиреоз, або мікседема.

Іншим з'єднанням, знайденим в щитовидній залозі, є довгостроково діючий тиреоїдних стимулятор. Він являє собою гама-глобулін і, ймовірно, викликає гіпертиреоїдному стан.

Гормон паращитовидних залоз називають паратиреоїдного, або паратгормону; він підтримує постійність рівня кальцію в крові: при його зниженні Паратгормон вивільняється і активує перехід кальцію з кісток в кров до тих пір, поки вміст кальцію в крові не повернеться до норми. Другий гормон - кальцитонин -- надає протилежну дію і виділяється при підвищеному рівні кальцію в крові. Раніше вважали, що кальцитонин секретується паращитовидних залозами, тепер же показано, що він виробляється в щитовидній залозі. Підвищена продукція паратгормону викликає захворювання кісток, каміння в нирках, звапніння ниркових канальців, причому можливо поєднання цих порушень. Недостатність паратгормону супроводжується значним зниженням рівня кальцію в крові і проявляється підвищеним нервово-м'язової збудливістю, спазмами і судомами.

Гормони надниркових залоз. Наднирники - невеликі освіти, розташовані над кожною ниркою. Вони складаються із зовнішнього шару, званого корою, і внутрішньої частини - мозкового шару. Обидві частини мають свої власні функції, а у деяких нижчих тварин це абсолютно роздільні структури. Кожна з двох частин надниркових залоз відіграє важливу роль як у нормальному стані, так і при захворюваннях. Наприклад, один з гормонів мозкового шару - адреналін - необхідний для виживання, оскільки забезпечує реакцію на раптову небезпеку. При її виникненні адреналін викидається в кров і мобілізує запаси вуглеводів для швидкого вивільнення енергії, збільшує м'язову силу, викликає розширення зіниць і звуження периферичних кровоносних судин. Таким чином, направляються резервні сили для «втечі або боротьби », а крім того знижуються крововтрати завдяки звуження судин і швидкого згортання крові. Адреналін стимулює також секрецію АКТГ (тобто гіпоталамо-гіпофізарну вісь). АКТГ, у свою чергу, стимулює викид корою наднирників кортизолу, у результаті чого збільшується перетворення білків у глюкозу, необхідну для заповнення в печінці та м'язах запасів глікогену, використаних при реакції тривоги.

Кора наднирників секретує три основні групи гормонів: мінералокортикоїди, глюкокортикоїди і статеві стероїди (андрогени та естрогени). Мінералокортикоїди - Це альдостерон і дезоксикортикостерону. Їх дія пов'язана переважно з підтриманням сольового балансу. Глюкокортикоїди впливають на обмін вуглеводів, білків, жирів, а також на імунологічні захисні механізми. Найбільш важливі з глюкокортикоїдів - кортизол і кортикостерон. Статеві стероїди, що грають допоміжну роль, подібні до тих, що синтезуються в гонад; це дегидроэпиандростерон сульфат,