Поведенческие и физиологические реакции теплообмена в организме человека
Основным ответом организма на изменение окружающей температуры и температуры «ядра» является теплоотдача либо сохранение и образование в организме тепла. Переход человека в теплое или холодное помещение, одевание или снятие одежды и изменение позы тела, способствующие оптимальному обмену тепла с внешней средой, - все это примеры поведенческой терморегуля ции. Наряду с этим в организме человека возникают физиологические реакции, способствующие теплообмену.
Защитные реакции организма, понижающие температуру тела человека, и их регуляция. При повышении температуры тела выше нормальных величин теплоотдаче способствуют: снижение теплопродукции, вазодилатация сосудов кожи, потоотделение и увеличение частоты дыхания. Вазодилатация сосудов кожи - это основная физиологическая реакция, способствующая теплоотдаче. Расширение кожных капилляров усиливает кровоток в коже, что повышает перенос тепла кровью из «ядра» к «оболочке» и его выведение с помощью процессов физической терморегуляции (радиация, испарение, теплопроведение и конвекция). Максимальная степень вазодилатации сосудов кожи увеличивает кожный кровоток до 3000 мл/мин (средний кровоток - 300-500 мл/мин). В результате снижения температуры крови при ее движении через капилляры «оболочки» тела происходит понижение температуры гомойотермного «ядра». Потоотделение в этих условиях способствует наибольшему выведению тепла из организма благодаря испарению воды с поверхности кожи.
Стимуляция дыхательного центра со стороны нейронов центрального серого вещества усиливает дыхание и дополнительно способствует выведению тепла с выдыхаемым воздухом. Центр теплоотдачи активирует секрецию в супраоптическом ядре гипоталамуса гормона вазопрессина. Гормон увеличивает реабсорбцию воды в почках, которая начинает выводиться из организма преимущественно через потовые железы. В результате торможения гипоталамического центра теплопродукции нейронами преоптического поля в организме снижается теплопродукция. Таким образом, гипоталамическая регуляция нормализует температуру «ядра», т. е. поддерживает температурный гомеостазис организма.
Защитные реакции организма, повышающие температуру тела человека, и их регуляция. Если температура «ядра» уменьшается ниже нормальных величин, то гипоталамусом активируются следующие реакции: кожная вазоконстрикция, секреция норадреналина, мышечная дрожь, секреция гормонов щитовидной железы, пиломоторный эффект.
Вазоконстрикция сосудов. Этот процесс снижает кровоток в капиллярах кожи, направляя кровь через артериовенозные анастамозы, расположенные в подкожных тканях, что увеличивает тканевую изоляцию между «ядром» и «оболочкой», а также снижает конвекционную передачу тепла от глубоких тканей к «оболочке». В результате растет температура «ядра». Секреция норадреналина из мозгового вещества надпочечников в кровь увеличивает клеточный метаболизм (кратковременный эффект), что также увеличивает температуру тела. Поток афферентных сигналов от холодовых терморецепторов активируют нейроны паравентрикулярных ядер и дорсомедиальной области гипоталамуса, которые вызывают теплопродукцию путем сократительного термогенеза и активируют несократительный термогенез.
Сократительный термогенез проявляется либо в виде повышения тонуса скелетной мускулатуры, либо в виде холодовой дрожи. Эти процессы сопровождаются образованием значительного количества тепла в мышцах. Несократительный термогенез осуществляется частично в специализированных жировых депо, называемых бурой жировой тканью. Эти жировые прослойки у новорожденных и у взрослых находятся, в основном, в межлопаточной области и вокруг почек. Жировые клетки бурой жировой ткани имеют меньшие размеры по сравнению с клетками белой жировой ткани, в них более высокая концентрация митохондрий. Клетки имеют интенсивную симпатическую иннервацию. Активация симпатической нервной системы со стороны центра теплопродукции гипоталамуса вызывает липолиз жировой ткани и окисление поступающих в кровь свободных жирных кислот. Во время длительных периодов холода увеличение основного обмена и повышение температуры тела происходит под влиянием гормонов щитовидной железы. Пиломоторная реакция является защитной реакцией кожи против холода при раздражении холодовых рецепторов кожи низкой температурой внешней среды.
Гипо- и гипертермия.
Если величина теплопродукции становится меньше величины теплоотдачи и температура «ядра» снижается до 35°С, в организме человека возникает состояние, обозначаемое как гипотермия. Наиболее быстро понижается температура тела человека при его погружении в холодную воду. Гипертермия - состояние организма, при котором температура «ядра» становится выше 37 °С. Гипертермия возникает во время физической нагрузки, на жаре, в сауне, в металлоплавильных цехах, особенно если у человека снижены механизмы потоотделения. При состояниях гипотермии и гипертермии терморегуляция в организме человека направлена на возвращение ее величины к «заданной точке» нормальной температуры тела. Лихорадка - состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела, при которой терморегуляция направлена на поддержание более высокой «установочной точки» температуры «ядра». Переход механизма регуляции «установочной точки» температуры ядра на более высокий уровень происходит в результате действия на нейроны преоптической области переднего гипоталамуса «эндогенных» пирогенов - веществ, вызывающих подъем температуры тела. Лихорадка, вызываемая «эндогенными» пирогенами, например при инфекционных заболеваниях, представляет собой начальную стадию реакции организма на инфекцию, которая включает последующую мобилизацию иммунной системы.
Характеристика окситоцина и вазопрессина: синонимы названий, место выработки, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные последствия патологий выработки.
В нейрогипофизе не образуются, а лишь накапливаются и секретируются в кровь нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса - вазопрессин и окситоцин.
Регуляция секреции и физиологические эффекты вазопрессина. Секреция вазопрессина зависит от его синтеза в гипоталамических нейронах и регулируется тремя типами стимулов:
1) сдвигами осмотического давления и содержания натрия в крови, воспринимаемыми интероцепторами сосудов и сердца (осмо-, натрио-, волюмо- и механорецепторы), а также непосредственно гипоталамическими нейронами (центральные осморецепторы);
2) активацией гипоталамических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке;
3) гормонами плаценты и ангиотензином-II, как содержащимся в крови, так и образуемыми в мозге.
В крови вазопрессин не связывается белками плазмы, но ассоциирован с тромбоцитами, выполняющими по отношению к гормону транспортную функцию.
Эффекты вазопрессина реализуются за счет связывания пептида в тканях-мишенях с двумя типами мембранных рецепторов - V1 и V2.
Стимуляция V1-рецепторов, локализованных на мембране эндотелиальных и гладкомышечных клеток стенки кровеносных сосудов вызывает сужение сосудов, что соответствует названию «вазопрессин». Это влияние в физиологических условиях выражено слабо из-за низких концентраций гормона в крови, но играет существенную роль в изменениях кровообращения при стрессе, шоке, артериальной гипертензии. Через V1-рецепторы вазопрессин повышает чувствительность механорецепторов в каротидных синусах к изменениям артериального давления и этим способствует барорефлекторной регуляции артериального давления.
Стимуляция V2-рецепторов базолатеральной мембраны клеток дистальных отделов почечных канальцев вызывает повышение проницаемости стенки канальцев для воды, ее реабсорбцию и концентрирование мочи, что соответствует второму названию вазопрессина - «антидиуретический гормон». Вазопрессин является единственным гормоном, способным стимулировать канальцевую реабсорбцию воды без задержки натрия. Эффект вазопрессина на транспорт воды связан с особыми транспортными белками аквапоринами. Только аквапорины 2-го типа являются вазопрессинозависимыми. При наличии в крови гормона вазопрессина он связывается на базолатеральной мембране клеток эпителия почечного канальца с V2-рецептором, следствием чего является активация протеинкиназы А. Последняя вызывает фосфорилирование молекул аквапорина-2 в цитоплазматических пузырьках, их транспорт с к апикальной мембране, где специальные рецепторные молекулы обеспечивают встраивание молекул аквапорина-2 в мембрану и формирование водных каналов. Поступающая в клетки через водные каналы молекул аквапорина-2 вода по микротубулярной системе клеток перемещается к базолатеральной мембране, где постоянно встроены вазопресин-независимые белки-аквапорины 3-го и 4-го типов. Через них вода выходит в интерстициальную жидкость по осмотическому градиенту. В отсутствие вазопрессина молекулы аквапорина-2 подвергаются эндоцитозу в цитоплазму, где вновь способны к рециркуляции, т. е. новому циклу активации, транспорта и встраивания в мембрану, или подвергаются разрушению. Вазопрессин стимулирует всасывание воды и в железах внешней секреции, в желчном пузыре.
Нейропептид вазопрессин поступает по аксонам в другие отделы мозга (лимбика, средний мозг) и участвует в формировании жажды и питьевого поведения, механизмах терморегуляции, в нейрохимических механизмах памяти, формировании биологических ритмов и эмоционального поведения.
Вазопрессин стимулирует секрецию кортикотропина в аденогипофизе, подавляет выделение лютропина при стрессе. Метаболические эффекты вазопрессина заключаются в стимуляции гликогенолиза в печени, стимуляции секреции инсулина. Недостаток вазопрессина проявляется резко повышенным выделением мочи низкого удельного веса, что называют несахарным диабетом, а избыток гормона ведет к задержке воды в организме.
Регуляция секреции и физиологические эффекты окситоцина. Синтез окситоцина в гипоталамических нейронах и его секреция нейрогипофизом в кровь стимулируется рефлекторным путем при раздражении рецепторов растяжения матки и механорецепторов сосков молочных желез. Усиливают секрецию гормона эстрогены. Болевой стресс резко повышает секрецию окситоцина, а этиловый спирт ее угнетает. Возрастает секреция окситоцина и при повышении осмотического давления внеклеточной среды.
Основные эффекты окситоцина выражаются в стимуляции сокращения матки при родах (чему способствуют высокие концентрации эстрогенов в крови), сокращении гладких мышц протоков молочных желез, что вызывает выделение молока, а также в регуляции водно-солевого обмена и питьевого поведения. Окситоцин является одним из дополнительных факторов регуляции секреции гормонов аденогипофиза, наряду с либеринами. В структурах мозга окситоцин может выступать в роли медиатора или модулятора синаптических процессов, участвовать в механизмах памяти, стимулируя процессы забывания. Окситоцин активирует клеточный иммунитет, оказывает инсулиноподобное действие на жировую ткань. Повышенные количества окситоцина в крови могут вызывать снижение артериального давления.
Характеристика пролактина: место выработки, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные типы патологий его выработки, их причины и симптоматика.
Синтез и секреция аденогипофизом пролактина в основном регулируется гипоталамическим ингибитором дофамином (пролактостатин), а также и стимуляторами пролактолиберином и тиреолиберином. На лактотрофах аденогипофиза выявлено 2 типа дофаминовых рецепторов: D1 и D2. Первые стимулируют аденилатциклазу, а вторые, напротив, ингибируют ее активность. Пролактолибериновой активностью обладают также окситоцин, серотонин и вазоинтестинальный пептид. Секреция пролактина зависит и от уровня в крови эстрогенов, глюкокортикоидов и тиреоидных гормонов, изменяющих число рецепторов пролактолиберина и тиреолиберина на лактотрофах. Повышается секреция пролактина при беременности, кормлении грудью, во время сна, физической нагрузки, стресса.
Одним из органов-мишеней пролактина является молочная железа, где гормон стимулирует развитие секреторной ткани, рост желез и лактацию. В молочных железах пролактин влияет на процессы образования молока, а не на его выделение. При этом гормон стимулирует синтез белка - лактальбумина, а также жиров и углеводов молока. В регуляции роста и развития молочных желез синергистами пролактина являются эстрогены, но при начавшейся лактации эстрогены выступают в роли антагонистов пролактина. Эффект пролактина на лактацию во многом опосредуется образованием в печени лактогенного фактора.
Пролактин способствует поддержанию секреторной активности желтого тела в яичниках и образованию прогестерона. Он является одним из регуляторов водно-солевого обмена организма, уменьшая экскрецию воды и электролитов, повышает в крови содержание альдостерона и вазопрессина, стимулирует рост внутренних органов, эритропоэз, способствует появлению инстинкта материнства. Помимо усиления синтеза белка пролактин увеличивает образование жира из углеводов, способствуя послеродовому ожирению.
Характеристика соматотропина: синонимы названия гормона, место выработки, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные типы патологий его выработки, их причины и симптоматика.
Соматотропин секретируется аденогипофизарными клетками непрерывно и «вспышками»: через 20-30 минут и 3-5 часов с отчетливой суточной ритмикой - повышение секреции соматотропина происходит во время глубокого сна, на ранних его стадиях. Секреция соматотропина стимулируется гипоталамическим нейропептидом соматолиберином, в механизме действия которого основным вторичным посредником является Са2+. Подавляется секреция соматотропина гипоталамическим соматостатином, приводящим к снижению концентрации ионов кальция в соматотрофах аденогипофиза.
Помимо основных регуляторов (соматолиберина и соматостатина) на секрецию гормона влияют многочисленные аспекты. Увеличивается секреция гормона после мышечных нагрузок, под влиянием травм, инфекций, голодания. Стимулируют продукцию соматотропина вазопрессин, глюкагон, эстрогены (увеличивая число рецепторов соматолиберина на соматотрофах), дофамин, норадреналин, эндорфин и серотонин, причем последний обеспечивает рост секреции гормона в начале глубокого сна, а также изменения обмена веществ. Так, гипогликемия активирует секрецию соматолиберина и соматотропина, а гипергликемия - тормозит; избыток аминокислот и снижение свободных жирных кислот в крови активируют их секрецию. Эти влияния реализуются через специальные рецепторные нейроны гипоталамуса, воспринимающие сдвиги биохимического состава крови и участвующие в регуляции обмена веществ. Угнетает синтез и секрецию гормона повышение в крови содержания прогестерона и свободных жирных кислот. Механизм отрицательной обратной связи в саморегуляции уровня гормона в крови реализуется стимуляцией соматотропином нейросекреции соматостатина.
Специфические рецепторы к гормону имеются на клетках жировой, мышечной, хрящевой и лимфоидной ткани, клетках печени, поджелудочной железы, кишечника, половых органов, мозга, легких, сердца и почек.
Соматотропин участвует в регуляции роста и развития организма. Повышая синтез хрящевой ткани в эпифизарных отделах костей, гормон в детском возрасте стимулирует рост тела в длину, а активирование периостального роста увеличивает толщину и ширину костей. Возрастание массы тканевых структур происходит в мышечной и соединительной ткани, растет масса и внутренних органов. Основные эффекты соматотропина связаны с его влияниями на обмен веществ, приводящими к:
1) усилению липолиза и уменьшению массы жировой ткани;
2) повышению усвоения аминокислот и синтеза белков, в результате чего масса тела возрастает за счет нежировой ткани;
3) увеличению глюконеогенеза и повышению уровня сахара в крови.
Вместе с тем большинство ростовых эффектов гормона опосредуется специальными гуморальными факторами (гормонами) печени, почек и костной ткани, получившими название соматомедины. Поскольку воздействие соматомединов на обмен веществ во многом сходно с воздействием инсулина, а их структура имеет сходство с молекулой проинсулина, их еще называют инсулино-подобные факторы роста (ИФР).
При длительной и чрезмерной секреции соматотропина хотя и сохраняется действие соматомединов на хрящевую ткань, но в целом эффект соматотропина приобретает четкие контринсулярные черты. Они проявляются в изменениях углеводного и жирового обмена в тканях. Так, соматотропин вызывает гипергликемию из-за распада гликогена в печени и мышцах и угнетения утилизации глюкозы в тканях благодаря повышению секреции глюкагона островками Лангерганса поджелудочной железы. Соматотропин увеличивает и секрецию инсулина островками Лангерганса, как за счет прямого стимулирующего действия, так и благодаря гипергликемии. Но в то же время соматотропин активирует инсулиназу печени - фермент, разрушающий инсулин, и вызывает инсулинорезистентность тканей. Подобное сочетание стимуляции секреции инсулина с его разрушением и подавлением эффекта в тканях может вести к сахарному диабету, который по происхождению называют гипофизарным. Как антагонист инсулина соматотропин проявляет свои эффекты и в метаболизме липидов. Гормон оказывает облегчающее действие по отношению к влияниям катехоламинов и глюкокортикоидов, следствием чего является стимуляция липолиза жировой ткани, повышение уровня свободных жирных кислот в крови, избыточное образование кетоновых тел в печени и даже жировая инфильтрация печени.
Избыточная секреция соматотропина возникающая в раннем детстве, ведет к развитию гигантизма с пропорциональным развитием конечностей и туловища. В юношеском и зрелом возрасте избыток гормона усиливает рост эпифизарных участков костей скелета, зон с незавершенным окостенением, что получило название акромегалия. Растут кисти и стопы, нос, подбородок и т. д. Увеличиваются в размерах и внутренние органы, что называют спланхомегалией. Появляются утолщение кожи, повышенная потливость, ущемление нервов, резистентность к инсулину. При врожденном дефиците соматотропина, особенно при нечувствительности тканей к нему формируется карликовость, называемая гипофизарным нанизмом.
Характеристика гонадотропинов, тиреотропина: синонимы названий, место выработки, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные последствия патологий выработки.
Секреция гонадотропинов из специфических гранул аденогипофизарных клеток имеет четко выраженную суточную и месячную цикличность как у мужчин, так и, особенно, у женщин. Молекулы гонадотропинов секретируются с сиаловыми кислотами, что защищает их от разрушения в печени. Фоллитропин и лютропин образуются и секретируются одними и теми же клетками, и активация их секреции обеспечивается гонадолиберином гипоталамуса. Воздействие последнего на секрецию фоллитропина и лютропина зависит от циклических изменений содержания в крови половых гормонов - эстрогенов, прогестерона и тестостерона (отрицательная обратная связь). Секреция гонадолиберина стимулируется катехоламинами, а подавляется гастрином, холецистокинином и соматостатином. Главный тормозной эффект на продукцию фоллитропина на основе механизма обратной связи производит гормон семенников - ингибин. Тормозят секрецию гонадотропинов гормон аденогипофиза пролактин и мелатонин эпифиза; секрецию лютропина угнетают и глюкокортикоиды.
Гонадотропины влияют на образование и секрецию половых гормонов, на герминативные функции яичников и семенников. Фоллитропин связывается с рецепторами клеток примордиального фолликула - в яичниках и клеток Сертоли - в семенниках. Следствием является рост фолликулов яичника и пролиферация клеток гранулезы у женщин, рост яичек, пролиферация клеток Сертоли и сперматогенез у мужчин.
В продукции половых гормонов фоллитропин производит вспомогательный эффект, подготавливая секреторные структуры к действию лютропина и стимулируя ферменты биосинтеза половых стероидов. Лютропин вызывает овуляцию и рост желтого тела в яичниках, стимулирует клетки Лейдига в семенниках. Он является ключевым гормоном стимуляции образования и секреции половых гормонов: эстрогенов и прогестерона в яичниках, андрогенов в семенниках.
Регуляция секреции и физиологические эффекты тиреотропина. Тиреотропин - гликопротеидный гормон аденогипофиза - секретируется непрерывно, с ритмичными колебаниями в течение суток, при этом максимум содержания в крови приходится на вечерние часы. Секреция тиреотропина стимулируется тиреолиберином, а подавляется соматостатином. Тормозят секрецию тиреотропина дофамин, глюкокортикоиды и соматотропин, а стимулируют - вазопрессин и антагонисты дофаминовых рецепторов. Тиреотропин секретируется в повышенных количествах при действии на организм низкой температуры, другие же воздействия - травма, боль, наркоз - секрецию гормона подавляют.
Тиреотропин связывается со специфическим рецептором фолликулярных клеток щитовидной железы и вызывает метаболические реакции. Под влиянием тиреотропина в клетках фолликулов щитовидной железы меняются все виды обмена веществ, ускоряется захват йода и осуществляется синтез тиреоглобулина и тиреоидных гормонов. Тиреотропин увеличивает секрецию гормонов щитовидной железы активацией гидролиза тиреоглобулина. Благодаря увеличению синтеза пурина и пиримидина, РНК, белка и фосфолипидов тиреотропин вызывает увеличение массы щитовидной железы.
Внетиреоидное действие тиреотропина проявляется повышением образования гликозаминогликанов в коже и подкожной клетчатке, что ведет к так называемому «слизистому отеку», или микседеме. Это происходит, например, при дефиците йода и недостаточной продукции гормонов щитовидной железы.
Избыточная секреция тиреотропина приводит к развитию зоба, гиперфункции щитовидной железы с эффектами избытка тиреоидных гормонов (тиреотоксикоз), пучеглазию (экзофтальм), что в совокупности называют «Базедова болезнь».
Характеристика мелатонина и кортикотропина: места выработки гормонов, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные типы патологий выработки, их причины и симптоматика.
Кортикотропин является продуктом расщепления крупного (239 аминокислот) гликопротеина проопиомеланокортина, образующегося базофильными кортикотрофами. Этот белок делится на две части, одна из которых при расщеплении служит источником кортикотропина и меланотропина, а вторая, называемая липотропином, расщепляясь, дает кроме меланотропина пептид эндорфин, обладающий морфиноподобным действием и играющий важнейшую роль в антиноцицептивной (антиболевой) системе мозга и в модуляции секреции гормонов аденогипофиза. Секреция кортикотропина происходит пульсирующими вспышками с четкой суточной ритмичностью. Наивысшая концентрация гормона в крови отмечается в утренние часы (6-8 часов), а наиболее низкая - с 18 до 2 часов ночи. Механизм регуляции секреции представлен прямыми и обратными связями. Прямые связи реализуются кортиколиберином гипоталамуса и вазопрессином. Усиливают эффект действия кортиколиберина адреналин и ангиотензин-II, ацетилхолин, норадреналин, адреналин, серотонин, холецистокинин, бомбезин, атриопептид, а ослабляют - опиоидные пептиды, гамма-аминомасляная кислота. Глюкокортикоиды, циркулирующие в крови (кортизол), в гипоталамусе тормозят секрецию кортиколиберина, а в гипофизе - секрецию кортикотропина (обратная связь). Обратная связь имеет отрицательную направленность и замыкается на уровне как гипоталамуса (подавление секреции кортиколиберина), так и гипофиза (торможение секреции кортикотропина). Продукция кортикотропина резко возрастает при действии на организм стрессорных раздражителей, например холода, боли, физической нагрузки, повышения температуры тела, эмоций, а также под влиянием гипогликемии (снижение сахара в крови), при этом суточная ритмика секреции исчезает.
Физиологические эффекты кортикотропина принято делить на надпочечниковые и вненадпочечниковые. Надпочечниковое действие гормона является основным и заключается в стимуляции клеток пучковой зоны коры надпочечников, секретирующей глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон). Значительно меньшее воздействие кортикотропин оказывает на продукцию минералокортикоидов и половых стероидов клетками клубочковой и пучковой зон коры надпочечников. Под влиянием кортикотропина усиливается не только стероидогенез (синтез гормонов) - за счет повышения образования и активности ферментов, но и синтез белков ткани - за счет избирательной активации транскрипции генов, что при избытке гормона вызывает гипертрофию и гиперплазию ткани коры надпочечников. При этом происходит и перестройка структуры коры, с преимущественным увеличением массы клеток пучковой зоны, в ткани уменьшается содержание холестерина и аскорбиновой кислоты, опосредующей синтез гормонов. Таким образом, кортикотропин является основным звеном гипоталамо-аденогипофизарно-надпочечниковой регуляторной оси.
Вненадпочечниковое действие кортикотропина заключается в:
1) липолитическом действии на жировую ткань;
2) повышении секреции инсулина и соматотропина;
3) гипогликемии из-за стимуляции секреции инсулина;
4) увеличении захвата аминокислот и глюкозы мышечной тканью;
5) повышенном отложении меланина с гиперпигментацией из-за родства молекулы гормона с меланотропином.
Эпифиз представляет собой структуру эпиталамуса промежуточного мозга. Основными секреторными клетками эпифиза являются пинеалоциты. Ими образуется и секретируется в кровь и цереброспинальную жидкость гормон мелатонин (название получил благодаря способности менять окраску кожи и чешуи у земноводных и рыб, у человека на пигментацию не влияет). Мелатонин является производным аминокислоты триптофана, он обеспечивает регуляцию биоритмов эндокринных функций и метаболизма для приспособления организма к разным условиям освещенности.
Синтез и секреция мелатонина зависят от освещенности - избыток света тормозит его образование. Путь регуляции секреции начинается от сетчатки глаза ретиногипоталамическим трактом, из межуточного мозга по преганглионарным волокнам информация поступает в верхний шейный симпатический ганглий, затем отростки постганглионарных клеток возвращаются в мозг и доходят до эпифиза. Снижение освещенности повышает выделение на окончаниях симпатического шишковидного нерва норадреналина и, соответственно, синтез и секрецию мелатонина. У человека на ночные часы приходится 70 % суточной продукции гормона.
Основной физиологический эффект мелатонина заключается в торможении секреции гонадотропинов как на уровне аденогипофиза, так и опосредованно через угнетение нейросекреции либеринов гипоталамуса. Кроме того, снижается секреция кортикотропина, тиреотропина, соматотропина. Секреция мелатонина подчинена суточному ритму (циркадианный ритм), определяющему ритмичность гонадотропных эффектов и половой функции, в том числе продолжительность менструального цикла у женщин. Деятельность эпифиза называют биологическими часами организма, так как железа обеспечивает процессы адаптации организма к смене часовых поясов. Введение мелатонина человеку вызывает легкую эйфорию и сон.
Транспортной формой для мелатонина является альбумин плазмы крови. Высокая липофильность мелатонина обеспечивает его быстрое проникновение через клеточные мембраны.
Мелатонин является универсальным эндогенным адаптогеном, регулирующим гомеостазис в организме, он обладает активирующим иммунитет действием. Гормон относится к числу самых активных эндогенных антиоксидантов, в 5 раз превосходя глютатион по способности нейтрализовать гидроксильные радикалы и в 2 с лишним раза - витамин Е по способности прерывать процесс перекисного окисления липидов. Основная направленность антиоксидантного действия мелатонина - защита ДНК. Механизм действия мелатонина направлен на контроль регулирования процессов клеточной пролиферации и дифференцировки. Показана способность экстрактов эпифиза тормозить апоптоз (естественную гибель клеток) и старение, выявлен противоопухолевый эффект эпифизарных гормонов. Еще большей антиоксидантной активностью в организме обладает метаболит мелатонина - 6-гидроксимелатонин.
Эпифиз - не единственный орган, способный синтезировать мелатонин. Клетки, продуцирующие гормон, обнаружены в желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе, надпочечниках, щитовидной железе, тимусе, плаценте и других органах.
При недостатке мелатонина понижается активность тимуса, замедляется метаболизм стероидов, возникают депрессивный синдром и сезонные эмоционально-психические расстройства. В экспериментальных условиях экстракты эпифиза оказывают инсулиноподобный (гипогликемический) и паратиреоподобный (гиперкальциемический) эффекты, что, по-видимому, связано не только с мелатонином, но и с другими биологически активными веществами эпифиза - серотонином, адреногломерулотропином, гиперкалиемическим фактором и др. Проявляется и диуретическое влияние экстрактов эпифиза, что позволяет считать его ответственным за ритмическую регуляцию водно-солевого обмена.
Характеристика тиреоидных гормонов: названия гормонов и их синонимы, место выработки, регуляция выработки, физиологические и метаболические эффекты, синергизм, антагонизм с другими гормонами, основные типы патологий выработки, их причины и симптоматика.
Тироциты образуют фолликулы, заполненные коллоидной массой тиреоглобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки активно захватывают соединения йода - йодиды. В тироцитах происходит синтез тиреоглобулина, окисление йодидов до образования атомарного йода. Тиреоглобулин содержит на поверхности молекулы значительное количество остатков тирозина, которые и подвергаются йодированию. Через апикальную мембрану тироцита тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула. При секреции гормонов в кровь ворсинки апикальной мембраны окружают и поглощают путем эндоцитоза капельки коллоида, которые в цитоплазме подвергаются гидролизу лизосомальными ферментами, и два продукта гидролиза - трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (тироксин, Т4) секретируются через базальную мембрану в кровь и лимфу. Все описанные процессы регулируются тиреотропином аденогипофиза. Механизм отрицательной обратной связи в регуляции функции щитовидной железы реализуется уровнем тиреоидных гормонов в крови, что подавляет секрецию тиреолиберина гипоталамусом и тиреотропина - гипофизом.
Транспорт Т3 и Т4 в крови осуществляется с помощью специальных белков. Значительная часть тироксина депонируется и транспортируется эритроцитами. Дестабилизация их мембран, например, под воздействием ультрафиолетового облучения ведет к выходу тироксина в плазму крови. При взаимодействии гормона с рецептором на поверхности клеточной мембраны происходит диссоциация гормон-белкового комплекса, после чего гормон проникает внутрь клетки. Внутриклеточными мишенями тиреоидных гормонов являются ядро и органоиды (митохондрии). Т3 в несколько раз активнее Т4, и в тканях происходит превращение Т4 в Т3 В связи с этим основная часть эффектов тиреоидных гормонов обеспечивается Т3.
Основными метаболическими эффектами тиреоидных гормонов являются:
1) усиление поглощения кислорода клетками и митохондриями с активацией окислительных процессов и увеличением основного обмена;
2) стимуляция синтеза белка за счет повышения проницаемости мембран клетки для аминокислот и активации генетического аппарата клетки;
3) липолитический эффект и окисление жирных кислот с уменьшением их уровня в крови;
4) активация синтеза холестерина в печени и его экскреции с желчью;
5) гипергликемия за счет активации распада гликогена в печени и повышения всасывания глюкозы в кишечнике;
6) повышение потребления и окисления глюкозы клетками;
7) активация инсулиназы печени и ускорение инактивации инсулина;
8) стимуляция секреции инсулина за счет гипергликемии.
Таким образом, избыточные количества тиреоидных гормонов, стимулируя секрецию инсулина и одновременно вызывая контринсулярные эффекты, могут также способствовать развитию сахарного диабета.
Основные физиологические эффекты проявляются в:
1)обеспечении нормальных процессов роста, развития и дифференцировки тканей и органов, особенно центральной нервной системы, а также процессов физиологической регенерации тканей;
2) активации симпатических эффектов (тахикардия, потливость, сужение сосудов и т. п.), как за счет повышения чувствительности адренорецепторов, так и в результате подавления ферментов (моноаминоксидаза), разрушающих норадреналин;
3) повышении энергообразования в митохондриях и сократимости миокарда;
4) повышении теплообразования и температуры тела;
5) повышении возбудимости центральной нервной системы и активации психических процессов;
6)предотвращении стрессорных повреждений миокарда и язвообразования в желудке;
7)увеличении почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза при угнетении канальцевой реабсорбции в почках;
8)поддержании репродуктивной функции.
Избыточная продукция тиреоидных гормонов носит название гипертиреоза. При этом проявляются характерные метаболические (повышение основного обмена, гипергликемия, гипертермия, похудание) и функциональные (тахикардия, потливость, повышение артериального давления и др.) признаки повышенного симпатического тонуса. Врожденная недостаточность тиреоидных гормонов, из-за наследственных дефектов или дефицита йода в организме матери, нарушает рост, развитие и дифференцировку скелета, тканей и органов, особенно центральной нервной системы, что ведет к умственной отсталости («кретинизм»). Приобретенная недостаточность щитовидной железы (дефицит йода в воде и пище, нарушение продукции гипофизом тиреотропина, повреждения ткани щитовидной железы - механические или химическими веществами) проявляется в замедлении окислительных процессов и снижении основного обмена, гипогликемии, падении возбудимости нервной системы и психической деятельности, снижении температуры тела, накоплении гликозаминогликанов и воды в подкожно-жировой клетчатке и коже (гипотиреоз, микседема или слизистый отек).
Одной из наиболее частых причин врожденной или приобретенной тиреоидной недостаточности является дефицит йода в пище и воде, или нарушения его захвата из крови и утилизации железой. При снижении количества йодида в крови щитовидная железа быстро компенсирует этот дефицит, усиливая захват йода. Запасы тиреоидных гормонов в щитовидной железе значительно превышают суточную потребность в них организма, поэтому кратковременные и нерезкие уменьшения потребления йода не вызывают нарушений функции железы. Если дефицит йода более выражен и длителен, синтез <