О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений» Гормоны

О.С. Кулиненков
«Медицина спорта высших достижений».
8.1.
Гормоны

Одной из регуляторных систем организма является система гормональной регуляции. Отличительная ее особенность – использование химического кода.

Эндокринные железы выделяют специальные химические вещества, названные гормонами, которые содержат определенную информацию, передаваемую другим клеткам. Гормоны с кровью и лимфой переносятся по всему организму в поисках своих адресатов – клеток-мишеней. Клетки-мишени характеризуются наличием особых структур (рецепторов), расположенных на наружной поверхности мембран и способных из потока разнообразной информации выделить необходимую, предназначенную для данного типа клеток. Такой механизм позволяет строго избирательно воздействовать на определенные органы (табл. 30).

Все переносимые с биологическими жидкостями химические сигналы условно разделяются на две большие группы: водо- и жирорастворимые. Такое деление удобно не только по формальному признаку их растворимости в той или другой среде, сколько различает их по механизму действия на клетку-мишень.

Белки-рецепторы находятся либо внутри клеток, либо встроены в клеточную мембрану. Рецепторы для всех водорастворимых переносчиков химических сигналов локализованы на наружной поверхности клеточных мембран. Механизм, с помощью которого дошедший до клетки химический сигнал вызывает внутри клетки каскад биохимических изменений, в общих чертах стандартный, но может различаться на заключительных стадиях.

Например, для адреналина и глюкагона рецептором является мембраносвязанный, встроенный в клеточную мембрану фермент аденилатциклаза. Присоединение гормона к этому ферменту приводит к повышению его каталитической активности. Под действием активированной аденилатциклазы имеющийся внутри клеток АТФ превращается в цАМФ. Образовавшийся цАМФ непосредственно участвует в регуляции клеточного метаболизма.

Клетки органов-мишеней содержат ферменты, разрушающие поступающие в них гормоны и цАМФ, что ограничивает действие гормонов во времени и предупреждает их накопление.

Чувствительность рецепторов и активность ферментов, расщепляющих гормоны, может меняться при нарушениях обмена, изменениях физико-химических параметров организма (температура, кислотность, осмотическое давление), концентрации важнейших субстратов, при выполнении мышечной работы, заболеваниях, введении лекарственных средств. Следствием этого является усиление или ослабление влияния гормонов на соответствующие органы.

Механизмы действия гормонов разнообразны, среди них можно выделить главные, присущие большинству гормонов:

1) гормоны влияют на скорость синтеза ферментов, ускоряя или замедляя его: в органах-мишенях повышается или снижается концентрация определенных ферментов, изменяя скорость ферментативных реакций;

2) гормоны влияют на активность ферментов в этих органах, являясь:

активаторами ферментов скорость ферментативных реакций повышается;

3) ингибиторами ферментов – скорость ферментативных реакций снижается;гормоны влияют на проницаемость клеточных мембран в отношении определенных химических соединений: в клетки поступает больше или меньше субстратов для ферментативных реакций, что тоже обязательно сказывается на скорости химических процессов.

Таким образом, основные действия гормонов направлены на регуляцию скорости химических реакций в клетках и оказывают влияние на физиологические функции.

По химическому строению гормоны делятся на группы.

Гормоны белковой природы (белки и полипептиды):

гормоны гипоталамуса,
гормоны гипофиза,
кальцитонин щитовидной железы,
гормон паращитовидных желез,
гормоны поджелудочной железы. Гормоны – производные аминокислоты

тирозина:

йодсодержащие гормоны щитовидной железы,
гормоны мозгового слоя надпочечников. Гормоны стероидного строения:
гормоны коры надпочечников,
гормоны половых желез.
Синтез и выделение гормонов в кровь находятся под контролем нервной системы. В упрощенном виде взаимосвязь между эндокринной и нервной системами можно представить следующим образом. При воздействии на организм каких-либо внешних факторов или же при возникновении изменений в крови и в различных органах соответствующая информация передается по чувствительным нервам в гипоталамус (орган ЦНС). В ответ на полученную информацию вырабатываются гормоны гипоталамуса, которые затем поступают в гипофиз и стимулируют или тормозят в нем секрецию гормонов передней доли гипофиза. Гормоны выделяются из гипофиза в кровь, переносятся в железы внутренней секреции и вызывают в них синтез и секрецию соответствующих гормонов, которые далее воздействуют на органы-мишени. Таким образом в организме осуществляется единая нервно-гормональная, или нейрогуморальная, регуляция.

В частности, регуляция обмена углеводов может быть представлена следующим образом (в основе лежит саморегуляция).

Концентрация глюкозы в периферической крови относится к биологическим константам, т.е. величинам, колебания которых не должны превышать определенные гомеостатические нормы. У здорового человека содержание глюкозы в состоянии относительного покоя находится в пределах 4,5-5,5 ммоль/л (80-120 мг%). Повышение уровня глюкозы выше 5,5 ммоль/л называется гипергликемией, падение ниже 3,3 ммоль/л – гипогликемией. От избыточных потерь глюкозы организм предохраняет функция почек: глюкоза, профильтровавшаяся в первичную мочу, реабсор- бируется из почечных канальцев в кровь, если только ее содержание в крови не превышает 8,5 ммоль/л. Наличие глюкозы в моче называется глюкозурией.

Это означает, что более или менее значительное отклонение концентрации глюкозы в крови от нормальных пределов возбуждает механизмы, под влиянием которых происходит ее нормализация. Рассмотрим эти механизмы саморегуляции на примере гипогликемии, гипергликемии.

Ведущая роль в контроле содержания глюкозы в крови принадлежит гипоталамусу. Возбуждение гипоталамических центров приводит к активированию физиологических механизмов, способствующих нормализации уровня глюкозы в крови. К ним относятся возбуждение симпатического отдела нервной системы и усиление секреции катехоламинов мозговым слоем надпочечников, повышение продукции глюкагона a-клетками поджелудочной железы, а также активирование гипоталамических либеринов, под влиянием которых вырабатываются кортикотропин, глюкокортикоиды и соматотропин.

Гипогликемия – мощный стимулятор для усиления секреции катехоламинов и глюкагона. Катехоламины(адреналин, норадреналин и дофамин) попадают в периферическую кровь, где связываются с белком и циркулируют в связанном виде. Свободные катехоламины быстро разрушаются под влиянием ферментов. Катехоламины оказывают влияние на органы мишени через специфические адренорецепторы.

Для регуляции уровня глюкозы в крови преимущественное значение имеет адреналин. Он активирует распад гликогена в печени и мышцах. Влияние на гликоген осуществляется через фосфорилазы. В печеночных клетках при этом образуется избыток глюкозофосфатов, а затем – свободной глюкозы, которая поступает в кровь и противодействует гипогликемии. В мышцах под влиянием адреналина происходит распад гликогена до глюкозы и молочной кислоты, которые частично захватываются гепатоцитами, и восполняются запасы гликогена.

Определенное влияние, схожее с адреналином, оказывает норадреналин надпочечников и симпатических нервов. Однако интенсивность его влияния на углеводный обмен значительно меньше.

Секрецию глюкагона стимулирует гипогликемия, а также уменьшение содержания в крови жирных кислот и аминокислот. Существенное тормозящее влияние на секрецию глюкагона оказывает соматостатин, вырабатываемый в эндокринной части поджелудочной железы. Симпатический отдел нервной системы активирует секрецию глюкагона. Это создает дополнительный стимул для выделения его при гипогликемии. Ответная секреция глюкагона при значительном снижении уровня глюкозы в крови происходит быстро и в значительных пределах (в 4-5 раз).

Глюкагон оказывает выраженное гиперг- ликемическое действие, которое делят на две фазы. Первая фаза –гликогенолиз, в основе которого лежит активирование фосфорилазы; т.е. аналогично действию адреналина. Однако, в отличие от адреналина, глюкагон не действует на гликоген мышц, поэтому не вызывает повышения содержания молочной кислоты в крови. Первая фаза непродолжительна и зависит от количества гликогена, резервированного в печени. Вторая фаза гипергликемии – четкое влияние глюкагона обусловлено глю- конеогенезом, т.е. новообразованием глюкозы из неуглеводных соединений. Эта фаза характеризуется менее высоким, но более длительным повышением концентрации глюкозы в крови.

Кортикотропин – глюкокортикоиды. Возбуждение гипоталамических нейросекреторных клеток при гипогликемии охватывает центры продукциикортиколиберина. По существу, значительное уменьшение уровня всегда является острым стрессом. Увеличенное образование и выделение в портальную систему гипофиза кортиколиберина неминуемо приводит к активированию секреции кортикотропина из передней доли гипофиза, а под влиянием кортикотропина стимулируется биосинтез глюкортикоидов в коре надпочечных желез. Основной глюкокортикоид человека – кортизол, который активно усиливает распад белка (кроме печени) и усиливает новообразование углеводов из неуглеводных компонентов. Главным субстратом глюконе- огенеза служат аминокислоты, освобождающиеся из белков различных органов под влиянием тех же глюкокортикоидов. В результате в печени увеличивается количество гликогена, который поставляет глюкозу в кровь. Как видно, в отношении глюконеогенеза глюкокортикоиды действуют синергично (однонаправленно) с глюкагоном.

Соматотропин. Гипогликемия – мощный стимулятор секреции соматотропина. Его гипергликемическое действие объясняется уменьшением потребления глюкозы периферическими тканями. Следует также помнить, что анаболическое влияние соматотропина в белковом обмене требует участия инсулина, поэтому его длительная повышенная секреция приводит к истощению инсулина.

Саморегулирование четко выражено и при гипергликемических состояниях. Наиболее мощным фактором, противодействующим повышению уровня глюкозы в крови, является инсулин. Глюкоза – специфический стимулятор секреции этого гормона. Синтез инсулина происходит в b-клетках поджелудочной железы. Вначале на рибосомах образуется препроинсулин – одиночный пептид из 104-110 аминокислотных остатков. По мере дальнейшего прохождения по шероховатой эндоплазматической сети часть молекулы отщепляется и остается проинсулин из 81-86 аминокислотных остатков. В результате этого расщепления образуются инсулин, частично расщепленный проинсулин и С-пептид (часть молекулы препроинсулина). Все эти гормональные формы депонируются в секреторных гранулах b-клеток путем полимеризации и комплекси- рования с цинком. В ответ на гипергликемию происходит двухфазное выведение гормона: первая быстрая (в течение 1 мин после действия стимула) и вторая – спустя 20-30 мин. В первой фазе секретируется инсулин, расположенный вблизи цитоплазматической мембраны, а во второй фазе происходит транспорт гранул инсулина по системе микротрубочек и микрофиламентов от аппарата Гольджи до цитоплазматической мембраны. Лишь затем гормон выводится из Р-клетки. Опосредуют влияние глюкозного стимула АМФ, метаболиты глюкозы и Са2.

Поступивший в кровь инсулин циркулирует в двух формах – свободной и связанной с белками. Свободный инсулин действует на мышцы, жировую ткань, печень и мозг, а связанный – только на жировую ткань. Между связанным и свободным инсулином имеется динамическое равновесие: при гипергликемии увеличивается количество свободной фракции и уменьшается количество связанного гормона, а при недостатке глюкозы преобладает связанный инсулин.

Усилению секреции инсулина способствуют также соматотропин, кортикотропин, глю – кокортикоиды, т.е. гормоны с гипергликеми- ческим эффектом.

Инсулин – единственный сахаропонижающий гормон, влияние его многопланово. Он вызывает повышение проницаемости цитоплазматических мембран клеток-мишеней к моносахаридам, особенно к глюкозе. В печени инсулин активирует глюкокиназу, в связи с чем возрастает количество глюкозо-6-фос- фата, соответственно усиливается метаболизм углеводов. В печени наиболее интенсивно происходит глюкогенез, поэтому увеличивается содержание гликогена. Инсулин подавляет также распад печеночного гликогена (гликогенолиз), а также тормозит глюконеогенез. Наконец, инсулин способствует превращению углеводов в жиры и в конечном итоге определяет анаболические процессы в организме. Контроль уровня глюкозы (а значит, косвенно, и работу инсулярного аппарата) до нагрузки и во время нагрузки стал рядовым фактом. В настоящее время многие тренеры освоили процедуру определения глюкозы крови приборами, продаваемыми в аптеке.

Все железы внутренней секреции функционируют согласованно и оказывают друг на друга взаимное влияние (схема 5).

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». Содержание

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений».2.2.1. Фосфагены (макроэрги)

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 2.2.3. Регуляторы липидного обмена

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 2.2.4. Энергизаторы

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 3.2. Антигипоксанты

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 5.1. Оксиданты

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений» 5.2. Антиоксиданты

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 5.3. Применение регуляторов микроциркуляции и реологии крови

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 8.1. Гормоны

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений». 8.2. Гормоны и физическая нагрузка

О.С. Кулиненков «Медицина спорта высших достижений».9.1. Адаптогены