Структурно-функциональная организация эндокринной системы

Компания специализируется на предоставлении услуг как для корпоративных клиентов так и для частных лиц. Деятельность компании получила высокую оценку профессионального сообщества.


Андрей (ООО "Вода")
2 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина. Хорошая и грамотная поддержка. И советом помогают если потребуется.
Екатерина (Компания "ТвойКорп")
1 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина.
Иван (ООО "Стройдом")
1 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина. Хорошая и грамотная поддержка.
Владимир (Компания "ТвойДом")
Хочется поблагодарить разработчиков КУЗНИЦА за столь уникальное готовое решение. Простота управления и самое главное многофункциональность этого решения позволяет воплотить практически любые задачи.

Уровни, определяющие специфику и силу гормонального сигнала

Структуры, участвующие в формировании, передаче и реализации гормонального сигнала, можно разделить на:

  • Определяющие специфику сигнала
  • Структура гормона
  • Структура рецептора
  • Каскад внутриклеточных посредников
  • Регулирующие силу сигнала

Специфика сигнала формируется, с одной стороны, структурой гормона (определяется продуцирующей клеткой/железой), с другой стороны – его рецепторным аппаратом (определяется тканью-мишенью), связывающим лиганды определенной структуры/класса/надсемейства. Однако в разных мишенях даже одинаковые рецепторы способны вызывать различные эффекты благодаря активации разных внутриклеточных каскадов. Эти механизмы позволяют получать тканеспецифичный ответ на каждое сигнальное.

Спектр тканей-мишеней индивидуален для каждого гормона. И в зависимости от интенсивности воздействия гормона они подразделяются на: гормонзависимые, т.е. атрофирующиеся без воздействия гормона (напр., простата) и гормончувствительные, где гормон регулирует ряд метаболических/ростовых процессов, но не определяет жизнеспособность органа.

В регуляции силы гормонального сигнала участвуют гормонпродуцирующие элементы, системы транспорта и метаболизма сигнальных соединений, а также уровень рецепторов. Гормонпродуцирующая активность клеток обычно регулируется прямыми и обратными связями между гормонами одной вертикальной оси (в случае осей гипоталамус-гипофиз-периферическая железа) или горизонтальной оси (например, оси, связывающие гормоны-регуляторы углеводного и липидного обменов). Концентрация гормонсвязывающих транспортных белков, экспрессия рецепторов и ферментов метаболизма находятся под более сложным мультигормональным контролем. Благодаря многоуровневой регуляции биодинамики, прямым/обратным связям сила гормонального сигнала регулируется по замкнутому контуру, а концентрация вещества в крови поддерживается на постоянном уровне.

Эндокринный контур (рис. 9) в самом общем виде включает:

  • Центральные звенья эндокринной оси, определяющие специфику и силу сигнала:
    • Эндокринная железа или гормонпродуцирующие клетки/ткани (продукция гормонов специфической структуры)
    • Чувствительные клетки/ткани (рецепторы, специфически узнающие группу гормонов)
  • Органы, регулирующие силу гормонального сигнала:
    • Органы синтеза специфических транспортных белков, определяющих концентрацию свободного гормона в крови (преимущественно печень)
    • Ткани метаболизма/инактивации/экскреции гормонов (печень, почки и др.)
  • Регуляторные системы всех вышеперечисленных элементов контура (мозг, другие эндокринные железы, органы выделения метаболитов и т.д.).
Рисунок 9. Физиологическая организация эндокринного контура
Рисунок 9. Физиологическая организация эндокринного контура

Все компоненты этой системы – объекты гормональной регуляции. Их взаимодействие позволяет поддерживать концентрацию гормонов на относительно постоянном уровне, а системе работать по замкнутому контору (когда все элементы уравновешены). Благодаря этому система способна возвращаться в исходное положение после какого-либо возмущающего воздействия.

    Таким образом, концентрация гормона в крови – интегральный показатель активности эндокринного контура, объединяющая скорость продукции гормона и его метаболического клиренса (определяется скоростью метаболизма, наличием и концентрацией транспортных белков, плотностью рецепторов и имеющимися регуляторными воздействиями).

Элементы эндокринного контура

Гормоны

Гормоны – центральные звенья эндокринного контура, определяющие специфику и силу гормонального сигнала. У гормонов близкой структуры спектр биологической активности может пересекаться, поэтому наличие структурной гомологии является основанием для поиска сходства их эффектов.

В Приложении 1 представлены основные эндокринные железы и гормонпродуцирующие клетки разных уровней специализации, а также секретируемые ими соединения с гормональной и паракринной активностью. В Приложении 2 приведены примеры множественности тканевых источников гормонов, в Приложении 4 приведена классификация гормонов по структуре.

Транспортные гормонсвязывающие белки

Многие сигнальные соединения в кровотоке специфично и обратимо связываются своими транспортными белками, которые регулируют силу их гормонального сигнала. Гормон, связанный с транспортным белком, теряет биологическую активность и защищается от метаболизма. За счет этого снижается его метаболический клиренс и увеличивается период полужизни. Это позволяет создать депо гормона, буферирующее резкие изменения его концентрации в крови. В настоящее время открыто множество транспортных белков крови, преимущественно продуцируемых печенью (см. Приложение 9).

 Название «транспортные» не полностью отражает функции этих белков (рис. 10). Кроме упомянутых функций депо и буфера гормональных колебаний, транспортные белки связаны с некоторыми физиологическими состояниями, например, беременностью. При беременности увеличивается продукция не только самих гормонов, но и их транспортных белков. Это позволяет защитить мать и плод от избыточных гормональных эффектов. Некоторые транспортные белки являются фрагментами рецепторов и регулируют доступность сигнального соединения для рецептора и, следовательно, эффективность проведения сигнала.

Рисунок 10. Физиологическая роль транспортных белков

Рисунок 10. Физиологическая роль транспортных белков

Рецепторы гормонов

Рецепторы определяют специфику и силу гормонального сигнала на уровне тканей-мишеней. Низкомолекулярные липофильные гормоны (стероидные, тиреодные, гормональные формы витамина D3 и производные витамина А, легко проникающие через билипидный слой) взаимодействуют с ядерными рецепторами (факторами транскрипции), которые связываются с ДНК в регуляторной области гормонзависимых генов и контролируют их экспрессию. Низкомолекулярные гидрофильные (не способны проникнуть через клеточную мембрану) сигнальные соединения (катехоламины, простагландины), и белково-пептидные гормоны передают сигнал через мембранные рецепторы и последующие внутриклеточные каскады. Это приводит к фосфорилированию эффекторных белков или транскрипционных факторов (рис. 11).

Рисунок 11. Типы гормональных рецепторов

Рисунок 11. Типы гормональных рецепторов

Мембранные рецепторы в общем виде делятся на:
  • Обладающие ферментативной активностью
    • Тирозинкиназы
    • Серинтреонинкиназы
    • Гуанилатциклазы
  • Не обладающие ферментативной активностью
    • Сопряженные с G-белками
    • Сопряженные с тирозинкиназами класса Янус 
Эти рецепторы различаются типами внутриклеточных посредников и спектром последующих сигнальных каскадов. Каскады внутриклеточных посредников могут активироваться:
  • Рецепторами одного надсемейства
    • напр. аденилатциклазный путь
  • Рецепторами нескольких надсемейств
    • MAP-киназный каскад
    • Обмен фосфатидилинозитолов и фосфоинозитидов     
В Приложении 6 представлены основные надсемейства рецепторов и взаимодействующие с ними гормоны.

Таким образом, для возникновения гормонального эффекта необходимо несколько последовательных этапов развития событий (рис. 12).

 Рисунок 12. Этапы инициации гормональных эффектов

Рисунок 12. Этапы  инициации гормональных эффектов

Метаболизм гормонов

Сбалансированность эндокринного контура и содержание активного гормона в крови в большой мере определяются интенсивностью и направлениями метаболизма гормонов (рис 13).

Рисунок 13. Основные направления метаболизма гормонов

Рисунок 13. Основные направления метаболизма гормонов

Гормоны могут не только инактивироваться в печени, почках и некоторых других органах (с последующими катаболизмом и экскрецией), но и претерпевать разнообразные метаболические превращения непосредственно в тканях-мишенях. Большое значение имеют варианты метаболизма, при которых ткань-мишень активно формирует тканеспецифичный ответ на гормон. Эти варианты можно подразделить на три группы:

  • Изменение типа активности
  • Тканевая активация
  • Тканеспецифичная инактивация

Метаболизм с изменением типа активности

Многие гормоны с разной биологической активностью структурно близки, и изменить их активность можно модификацией нескольких групп или фрагментацией белковой молекулы. Такие превращения может осуществлять ткань-мишень. Например, половая дифференцировка некоторых отделов мозга по мужскому типу происходит в результате превращения андрогенов в эстрогены ароматазой нейронов. Преобразование андрогенов в эстрогены происходит и в других тканях, например, жировой. Такое превращение вносит существенный вклад в продукцию эстрогенов в постменопаузу, когда их секреция яичниками снижается. У мужчин жировая ткань – равноправный участник поступления эстрогенов в системный кровоток.

Тканевая активация

Вторая группа связанных с тканью-мишенью преобразований – превращение в ней менее активного прогормона/гормона в более активное сигнальное соединение (напр., превращение тироксина в трийодтиронин в клетках-мишенях), что позволяет ткани-мишени активно регулировать силу гормонального сигнала.

Тканеспецифичная инактивация 

Тканеспецифичный инактивирующий метаболизм – особый случай гормональных превращений, связанный со специфичностью узнавания гормонов рецептором. Хотя считается, что рецепторы почти абсолютно специфичны для своих гормонов, это не совсем так. Некоторые гормоны с близкой структурой, но разной биологической активностью могут с равным сродством перекрестно связываться с соответствующими рецепторами. Тканеспецифичный инактивирующий метаболизм позволяет ткани-мишени выбирать, какой гормон ей необходим для осуществления функции, а какой нужно инактивировать. Характерный пример – метаболическая система, существующая в почках. Рецепторы минералокортикоидов с одинаковым сродством связывают как минералокортикоид альдостерон, так и глюкокортикоид кортизол. В мозге кортизол действует и через глюкокортикоидные, и через минералокортикоидные рецепторы. В почках работает система инактивации кортизола — под действием 11β-стероиддегидрогеназы 2 типа кортизол инактивируется. Поэтому лишь альдостерон связывается с почечными минералокортикоидными рецепторами. Таким образом, в зависимости от ткани (сравните мозг и почки) действие кортизола через минералокортикоидные рецепторы может допускаться или не допускаться. 

 

0  


 Гормоны и гормонпродуцирующие клетки | Описание курса | Известные гормональные регуляторные оси 
   


Подпишись на рассылку!
Новости, обзоры, акции
Выберите рассылку: