Том 1 (1128365), страница 104
Текст из файла (страница 104)
9-1). Внекоторых случаях клетка выделяет вещества, которые оказываютспецифическое действие на ту же клетку. Такой механизм называютаутокринной регуляцией. Когда секретируемый агент действует на соседниеклетки, говорят о паракринной регуляции; примером может служитьвоспалительная реакция тканей млекопитающих, в которой участвуютпростагландины (разд. 9.14). Когда молекулы посредника доставляются кровьюк удаленным тканям-мишеням, это способ функционирования эндокриннойсистемы. Если при этом посредник секретируется в кровь нервными клетками,то речь идет о функции нейроэндокринной системы. Как у позвоночных, так и убеспозвоночных животных существуют специализированные эндокринныежелезы (железы внутренней секреции). Химические посредники, выделяемыетакими железами, называются гормонами.
Этот термин, введенный в 1905 г.Старлингом при первом описании секретина (см. гл. 15), происходит отгреческого слова hormao - привожу в движение, побуждаю. В настоящее времямногие гормоны рассматриваются как первые звенья в цепи из двух илибольшего числа последовательно действующих посредников, которая приводитк специфической реакции ткани-мишени. Находясь в крови или311Таблица 9-1. Некоторые группы химических посредников и регулятороввнеклеточной жидкости, молекулы гормонов встречаются с белковымимолекулами-рецепторами, находящимися на поверхности клеток-мишеней.Именно эти специфические для данного гормона рецепторы передают сигналвнутрь клетки.
В результате взаимодействия молекул гормона и рецептора вклетке-мишени начинается цепь реакций, обычно включающая один илинесколько ферментных каскадов; эти реакции влияют на какую-то одну илинесколько сторон физиологии клетки. Хотя молекулы гормонов попадают во всеткани организма, действуют они только на те клетки, у которых имеютсяспецифические для данного гормона рецепторы.Как правило, эндокринная железа секретирует очень небольшие количествагормона и его концентрация в крови очень мала. С кровью гормон разносится повсему телу, но действует избирательно только на ткани-мишени.
Клеткимишени чрезвычайно чувствительны к гормону, и некоторые из них реагируютна такие низкие его концентрации в плазме, как 10-12 М. Если бы наши вкусовыесосочки обладали такой же чувствительностью к сахару, мы могли быобнаруживать его присутствие после растворения щепотки сахара в большомплавательном бассейне, наполненном кофе или чаем. Такая колоссальнаячувствительность клеток-мишеней обусловлена высоким сродством рецепторовк гормону. В некоторых случаях один и тот же рецептор может связыватьмолекулы двух или нескольких родственных гормонов.
Присоединение гормонак рецептору запускает каскад ферментативных реакции, усиливающихконечный эффект; поэтому небольшое число молекул гормона может повлиятьна тысячи или даже миллионы молекулярных реакций. Таким образом,ферментный каскад, запущенный взаимодействием гормона с рецептором,обеспечивает сильный ответ на ничтожную концентрацию гормона в крови.Как мы уже видели (гл. 6), нейромедиаторы-посредники, выделяемыенервными клетками, действуют на небольшом расстоянии, активируя рецепторыпостсинаптических клеток (рис. 9-1). Гормоны же передают сигнал на болеедалекие расстояния, обычно через кровеносную систему и межклеточнуюжидкость, поэтому сигнал передается гораздо медленнее. В некоторых случаяхмолекулы данного посредника выполняют функцию нейромедиатора, а в другихслучаях те же или очень сходные молекулы могут действовать в качествегормонов.
Поэтому между нейромедиаторами, образующимися в нервныхклетках, и гормонами, выделяемыми эндокринной системой, нет четкогоразграничения. В самом деле, между нервной и эндокринной системамисуществуют очень тесные взаимоотношения, а иногда их функции дажеперекрываются (рис. 9-1). Во многих отношениях нервную систему можно,пожалуй, рассматривать как главный эндокринный орган, так как она не толькообразует определенные гормоны, но и регулирует активность многихпериферических эндокринных тканей. Секреция гормонов и их распределение ворганизме - процессы сравнительно медленные, и поэтому эндокринная системахорошо приспособлена для регуляции функций, которые продолжаются на312протяжении минут, часов или дней, таких, например, как поддержаниеосмолярности крови, концентрации в ней сахара и интенсивности метаболизма(антидиуретический гормон, инсулин, гормон роста, тироксин), регуляцияполовой активности и репродуктивных циклов (половые гормоны) илимодификация поведения (разные гормоны). Следует, таким образом, различатьчрезвычайно быструю передачу нервного сигнала, обусловленную высокойскоростью проведения нервных импульсов, и более медленную передачу, нозато и более длительное воздействие сигналов, передаваемых циркулирующимимолекулами гормона.
Быстрая импульсная активность нервной системы и болеедлительная секреторная активность эндокринной системы дополняют друг другав общей интеграции физиологических и метаболических функций.Прежде чем идти дальше, мы должны отметить, что химическиепосредники действуют и на уровне межорганизменных связей. Так, например, умногих животных химические посредники, называемые феромонами, служатсредством общения между отдельными особями. Хорошо известен феромонбомбикол - мощный половой аттрактант самки тутового шелкопряда, имеющегобольшое хозяйственное значение (см. разд. 7.4).
Феромоны существуют упредставителей многих групп животных, но лучше всего изучены у насекомых,у которых они используются не только для привлечения полового партнера, но идля взаимного узнавания членами колонии или касты. У некоторых морскихбеспозвоночных, например у двустворчатых моллюсков и морских звезд,откладка яиц и выведение спермы индуцируются феромонами, выделяемымивместе с гаметами.
Таким образом, выведение гамет одной особью вызывает тотже процесс у других особей обоих полов. Адаптивное значение этого феноменасостоит в повышении вероятности встречи яйцеклеток и спермиев, а значит, иоплодотворения. Стероид, вызывающий линьку у крабов, служитРис. 9.1.
Пути передачисигналов у многоклеточных животных. А. Взаимосвязь между нервной и эндокринной системами.Прерывистые линии между двумя соответствующими блоками отображают взаимное перекрывание этихсистем: некоторые эндокринные ткани одновременно относятся и к нервной системе. Б. Различныеформы гуморальных связей между клетками. Аутокринные и паракринные эффекты связаны своздействием на ту же клетку или на соседние клетки. Простое эндокринное воздействие включаеттранспортировку гормонов на расстояние через кровеносную систему; это относится также и кнейроэндокринной секреции, при которой гормоны высвобождаются из нервных окончаний в кровь.313одновременно женским половым аттрактантом и влияет на поведение самцовпри концентрации в морской воде всего лишь 10 -13 М.
Главные группыхимических посредников, действующие на всех уровнях-от субклеточного довнутривидового, сведены в табл. 9.1.314311 :: 312 :: 313 :: 314 :: Содержание314 :: 315 :: Содержание9.1. Концепция первого и второго посредниковПо химическому строению большинство гормонов, найденных умногоклеточных животных, можно отнести к одной из четырех групп веществ:1) амины, 2) простагландины, 3) стероиды и 4) пептиды или белки (рис. 9-2).Наиболее просты по своей структуре амины. Они были открыты в числе первыхгормонов, когда в начале нашего века был описан адреналин и установлена егофункция. Второе место по сложности занимают простагландины - этоциклические ненасыщенные жирные кислоты.
Стероидные гормоны относятся кпроизводным полициклических углеводородов, причем все они образуются изобщего предшественника - холестерола. Наиболее сложны и крупны молекулыпептидных и белковых гормонов.Прежде чем перейти к рассмотрению перечисленных групп гормонов,следует обсудить ряд общих вопросов. Например, каким образом гормоныоказывают специфическое действие на ткани-мишени? Чтобы ответить на этотважный вопрос, нужно подразделить все гормоны на две большие группы.Представители одной из них-стероиды (разд. 9.5) и другие липофильныегормоны - легко проникают внутрь клеток через поверхностную мембрану, а всеостальные гормоны проходят лишь с трудом или вообще не проходят черезлипидную фазу мембраны (рис.
9-3). Гормоны первой группы, по-видимому,воздействуют внутри клетки на генетический аппарат. Большинство жегормонов принадлежит ко второй группе и вызывает более быстрые икратковременные реакции, влияя, как правило, на обмен веществ. Действиегормонов этой группы прекращается вскоре после их недолговременногоприсоединения к белковым рецепторным молекулам на поверхностныхмембранах клеток-мишеней. Взаимодействие гормона с рецептором ведет кзапуску внутриклеточного каскадного механизма (т. е. к цепи реакций,усиливающих исходный сигнал), что приводит к образованию внутриклеточногорегулятора в цитозоле клетки.
В этой схеме гормон называют внеклеточным илипервым посредником , а молекулу (или комплекс молекул) внутриклеточногорегулятора, образующуюся после взаимодействия гормона с рецептором, внутриклеточным или вторым посредником . Таким образом, действие многихгормонов зависит от образования в клетке-мишени второго (а иногда и третьего)посредника, который определяет реакцию внутриклеточных процессов нагормон.Число известных гормонов и вызываемых ими эффектов довольнозначительно; оно тем больше, чем сложнее организм и чем лучше он изучен.Интересно, однако, то, что при большом числеРис. 9.2.
Химическое строение представителей четырех главных групп гормонов: аминов,простагландинов, стероидов и пептидов.314Рис. 9.3. Две группы гормонов, различающиеся по механизму первичного действия на клетку. А.Жирорастворимый гормон проходит через мембрану и, присоединившись внутри клетки к молекулерецептора, образует активный комплекс, который воздействует на генетический аппарат. Б.
Гормон,нерастворимый в жирах, присоединяется к рецептору на поверхности клетки и стимулируетферментативное образование второго посредника, который, связавшись с другой молекулой, образует сней метаболически активный комплекс.
(Концепция M.J. Berridge.)гормонов и гормональных эффектов для реализации последних требуется, повидимому, очень мало различных посредников. В разнообразных тканях у самыхразличных животных до недавнего времени были известны только двасовершенно разных типа вторых посредников. Один из них-это ионы кальция,которые, как мы видели в предшествующих главах, регулируют целый рядфизиологических функций. К другому типу вторых посредников относятсяциклические монофосфаты нуклеотидов, главным образом циклический AMP(cAMP, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
