79. Ендокринна, паракринна та аутокриннасистеми міжклітинної комунікації Роль гормонів у системі регуляції метаболізму. Регулювання синтезу гормонів за принципом зворотного зв’язку.
Для нормального функціонування багатоклітинного організму необхідний взаємозв'язок між окремими клітинами, тканинами та органами. Цей взаємозв'язок здійснюють 4 основні системи регуляції (рис. 11-1).
Центральна та периферична нервові системи через нервові імпульси та нейромедіатори;
Ендокринна система через ендокринні залози та гормони, які секретуються в кров та впливають на метаболізм різних клітин-мішеней;
Паракринна та аутокринна системи за допомогою різних сполук, що секретуються в міжклітинний простір та взаємодіють з рецепторами або прилеглих клітин, або тієї ж клітини (простагландини, гормони ШКТ, гістамін та ін.);
Імунна система через специфічні білки (цитокіни, антитіла).
А. Ієрархія регуляторних систем
Системи регуляції обміну речовин та функцій організму утворюють 3 ієрархічні рівні.
Перший рівень-ЦНС.Нервові клітини отримують сигнали, що надходять із зовнішнього та внутрішнього середовища, перетворюють їх у форму нервового імпульсу і передають через синапси, використовуючи хімічні сигнали - медіатори. Медіатори викликають зміни метаболізму у ефекторних клітинах.
Другий рівень - ендокринна система.Включає гіпоталамус, гіпофіз, периферичні ендокринні залози (а також окремі клітини), що синтезують гормони та вивільняють їх у кров при дії відповідного стимулу.
Третій рівень - внутрішньоклітинний.Його становлять зміни метаболізму в межах клітини або окремого метаболічного шляху, що відбуваються в результаті:
зміни активності ферментів шляхомактивації або інгібування;
зміни кількості ферментівза механізмом індукції або репресії синтезу білків або зміни їх швидкостіруйнування;
зміни швидкості транспортуречовин через мембрани клітин.
Роль гормонів у регуляції обміну речовин та функцій
Інтегруючими регуляторами, що пов'язують різні регуляторні механізми та метаболізм у різних органах, є гормони. Вони функціонують як хімічні посередники, що переносять сигнали, що виникають у різних органах та ЦНС. Реакція у відповідь клітини на дію гормону дуже різноманітна і визначається як хімічною будовою гормону, так і типом клітини, на яку направлено дію гормону.
У крові гормони присутні у дуже низькій концентрації. Для того щоб передавати сигнали в клітини, гормони повинні розпізнаватись і зв'язуватися особливими білками клітини - рецепторами, що мають високу специфічність.
Фізіологічний ефект гормону визначається різними факторами, наприклад концентрацією гормону (яка визначається швидкістю інактивації в результаті розпаду гормонів, що протікає в основному в печінці, і швидкістю виведення гормонів та його метаболітів з організму), його спорідненістю до білків-переносників (стероїдні та тиреоїдні гормони транспортуються по кровоносному руслу (в комплексі з білками), кількістю та типом рецепторів на поверхні клітин-мішеней.
Синтез і секреція гормонів стимулюються зовнішніми та внутрішніми сигналами, що надходять до ЦНС (рис. 11-2).
Ці сигнали нейронів надходять у гіпоталамус, де стимулюють синтез пептидних рилізинг-гормонів (від англ, release - звільняти) - ліберинів і статинів, які, відповідно, стимулюють або інгібують синтез і секрецію гормонів передньої частки гіпофіза. Гормони передньої частки гіпофіза, звані потрійними гормонами, стимулюють утворення та секрецію гормонів периферичних ендокринних залоз, які надходятьу загальний кровотік та взаємодіють з клітинами-мішенями.
Підтримання рівня гормонів в організмі забезпечує механізм негативного зворотного зв'язку. Зміна концентрації метаболітів у клітинах-мішенях за механізмом негативного зворотного зв'язку пригнічує синтез гормонів, діючи або на ендокринні залози, або на гіпоталамус. Синтез та секреція тропних гормонів пригнічується гормонами ендокринних периферичних залоз. Такі петлі зворотного зв'язку діють у системах регуляції гормонів надниркових залоз, щитовидної залози, статевих залоз.
Не всі ендокринні залози регулюються так. Гормони задньої частки гіпофіза (вазопресин та окситоцин) синтезуються в гіпоталамусі у вигляді попередників і зберігаються у гранулах термінальних аксонів нейрогіпофіза. Секреція гормонів підшлункової залози (інсуліну та глюкагону) безпосередньо залежить від концентрації глюкози у крові.
У регуляції міжклітинних взаємодій беруть участь також низькомолекулярні білкові сполуки – цитокіни. Вплив цитокінів на різні функції клітин зумовлено їхньою взаємодією з мембранними рецепторами. Через утворення внутрішньоклітинних посередників сигнали передаються в ядро, де відбуваються активація певних генів та індукція синтезу білків. Усі цитокіни поєднуються такими загальними властивостями:
синтезуються в процесі імунної відповіді організму, служать медіаторами імунної та запальної реакцій і мають в основному аутокринну, в деяких випадках паракринну та ендокринну активність;
діють як фактори росту та фактори диференціювання клітин (при цьому викликають переважно повільні клітинні реакції, що вимагають синтезу нових білків);
мають плейотропну (поліфункціональну) активність.