Гормоны, виды гормонов и их влияние. Виды гормонов человека и их функции

Являются органическими соединениями, производство которых осуществляется определенными клетками организма. Основным их предназначением является управление функциями организма, их регуляция и координация.

Гормоны оказывают сильное влияние на состояние здоровья, красоту и даже отношения с окружающими. Существует несколько видов таких органических соединений, каждое из которых выполняет определенную роль в организме. Как гормоны влияют на организм человека, и каким образом это происходит?

Существует несколько типов гормонов с учетом особенностей их химического строения.

Эндокринная система – это все железы и органы, которые производят такие специальные биологические элементы, как гормоны. Под контролем эндокринной системы осуществляются различные сложные процессы, и обеспечивается полноценное функционирование организма. Она контролирует течение различных реакций, регенерирует энергию и оказывает влияние на психо — эмоциональный настрой человека.

В организме человека происходит непосредственное поступление гормонов в кровеносную системы либо лимфу. В том случае, если возникают какие-либо сбои в функционировании эндокринной системы, то следствием этого становится развитие тяжелых патологий у человека.

Тканевые гормоны продуцируются в тканях и оказывают действие местного характера. Гистамин – это вещество, играющее ведущую роль в развитии . Кроме этого, его нахождение в активной фазе провоцирует расширение сосудов и увеличение их проницаемости. Под воздействием гистамина сокращаются мышцы, и образуются спазмы в бронхах.

Серотонин вызывает сужение сосудов и уменьшение их проницаемости. При достаточном его производстве в организме преобладает хорошее настроение, и он чувствует себя счастливым. Еще одним видом таких гормонов считаются кинины, которые при попадании в кровь провоцируют появление признаков различных воспалений. Простагландины оказывают воздействие на состояние гладких мышц и снижают производство сока в .

Дисбаланс женских и мужских гормонов становится причиной развития различных патологических состояний и, в первую очередь, гинекологических заболеваний органов.

Гормоны выполняют важную функцию в организме человека, поскольку обеспечивают его нормальную работу. Нарушение уровня гормонов часто становится причиной развития заболеваний и даже бесплодия. Именно по этой причине важно контролировать их уровень в организме человека и при необходимости проводить лечение.

Гормоны - биологические активные вещества органической природы. Вырабатываются в железах внутренней секреции, поступают в кровь, связываются с рецепторами клеток-мишеней и влияют на обмен веществ и другие физиологические функции. Вызывают у нас страх и ярость, депрессию и счастье, влечение и привязанность.

Адреаналин - гормон страха и тревоги. Сердце уходит в пятки, человек бледнеет, реакция "бей и беги". Выделяется в ситуации опасности, стрессах и тревогах. Возрастает бдительность, внутренняя мобилизация, ощущение тревоги. Сильно бьется сердце, расширяются зрачки ("от страха глаза велики"), происходит сужение сосудов брюшной полости, кожи и слизистых; в меньшей степени сужает сосуды скелетной мускулатуры, но расширяет сосуды головного мозга. Повышает свертываемость крови (на случай ран), готовит организм к долгому стрессу и повышенным физическим нагрузкам за счет мышц. Расслабляет кишечник (обкакался от страха), трясутся руки и челюсти.

Норадреналин - гормон ненависти, ярости, злобы и вседозволенности. Предшественник адреналина, вырабатывается в тех же ситуациях, главное действие - бьется сердце и сужение сосудов, но все яростнее и короче, и лицо краснеет. Короткая вспышка злобы (норадреналин), потом страх (адреналин). Зрачки не расширяются, сосуды головного мозга - так же.
Животные по запаху определяют, выделяется адреналин или норадреналин. Если адреналин, они распознают слабака и преследуют его. Если норадреналин, распознают лидера и готовы подчиниться.
Великий полководец Юлий Цезарь составлял лучшие воинские отряды только из тех солдат, которые при виде опасности краснели, а не бледнели.
Радость бывает разной. Есть радость спокойная и светлая, дарящая нам прозрачное счастье, а есть радость буйная, безудержная, переполненная удовольствиями и эйфорией. Так вот, эти две разные радости делают два разных гормона. Безудержная радость и эйфория - это гормон дофамин. Радость светлая и спокойная - это гормон серотонин.

Дофамин - гормон безудержной радости, удовольствия и эйфории. Дофамин толкает нас на подвиги, безумства, открытия и свершения, высокий уровень этого гормона превращает нас в донкихотов и оптимистов. Напротив, если мы испытываем недостаток дофамина в организме, мы становимся унылыми ипохондриками.
Любое занятие или состояние, от которого мы получаем (а еще точнее - предвкушаем) искреннюю радость и восторг, провоцирует мощный выброс гормона дофамина в кровь. Нам это нравится, и через некоторое время наш мозг «просит повторить». Именно так в нашей жизни появляются хобби, привычки, любимые места, обожаемая еда... Кроме того, дофамин вбрасывается в организм в стрессовых ситуациях, чтобы мы не умерли от страха, шока или боли: дофамин смягчает боль и помогает человеку адаптироваться к нечеловеческим условиям. Наконец, гормон дофамин принимает участие в таких важных процессах, как запоминание, мышление, регуляции циклов сна и бодрствования. Нехватка по каким-либо причинам гормона дофамина приводит к депрессии, ожирению, хронической усталости и резко снижает сексуальное влечение. Самый простой способ вырабатывать дофамин - заниматься сексом или слушать музыку, пробивающую тебя до дрожи. В целом - заниматься тем, само предвкушение чего вызывает у вас удовольствие.

Серотонин - гормон светлой радости и счастья. Если в мозге нехватка серотонина, симптомы этого - плохое настроение, повышенная тревожность, упадок сил, рассеянность, отсутствие интереса к противоположному полу, депрессия, в том числе в самых серьезных формах. Нехватка серотонина отвечает и за те случаи, когда мы не можем выкинуть предмет обожания из своей головы, или, как вариант, не можем избавиться от навязчивых или пугающих мыслей. Если у человека повысить уровень серотонина, у него исчезает депрессия, он перестает циклиться на неприятных переживаниях, и на место проблем быстро приходят хорошее настроение, радость жизни, прилив сил и бодрости, активность, влечение к противоположному полу. Мелатонин - гормон тоски, антипод серотонина. Подробнее о серотонине см.→

Тестостерон - гормон мужественности и полового влечения. Тестостерон запускает мужские формы полового поведения: наиболее явные отличия М от Ж, такие как агрессивность, склонность к риску, доминантность, энергичность, самоуверенность, нетерпеливость, желание соревноваться, определяются прежде всего уровнем тестостерона в крови. Мужчины становятся "петухами", легко вспыхивая гневом и проявляя драчливость. Увеличение уровня тестостерона улучшает сообразительность и "взбивает" эмпатию.

Эстроген - гормон женственности. Влияние на характер: страхи, жалость, сопереживание, привязанность к младенцам, плакса. Эстроген развивает в Ж влечение к доминирующему самцу, сильному и опытному, признанному в обществе, и дает ряд других преимуществ: улучшает координацию и точность движений (Ж лучше М справляется с задачами, требующими быстрых искусных движений), усиливает языковые способности. Если в период внутриутробного развития мальчик подвергнется воздействию ненормально высокого уровня эстрогена, он окажется в мужском теле, но с женским мозгом и вырастет миролюбивым, чувствительным, женственным.
Можно ли самостоятельно менять свой уровнь тестостерона? Да. Если мужчина практикует единоборства, силовые и экстремальные виды спорта, чаще разрешает себе гнев, его организм усиливает генерацию тестостерона. Если девушка чаще играет блондинку и разрешает себе страхи, ее организм усиливает выработку эстрогена.

Окситоцин - гормон доверия и нежной привязанности. Повышение уровня окситоцина в крове вызывает у человека чувство удовлетворения, снижение страхов и тревог, чувство доверия и спокойствия рядом с партнером: человеком, которого воспринимали как душевно близкого себе человека. На физиологическом уровне окситоцин запускает механизм привязанности: именно окситоцин делает мать или отца привязанными к своему ребенку, привязывает женщину к своему сексуальному партнеру, а мужчине создает романтический настрой и сексуальную привязанность и готовность быть верным. В частности, окситоцин заставляет женатых/влюбленных мужчин держаться подальше от посторонних привлекательных женщин. По уровню окситоцина в крови можно достаточно уверенно говорить о склонности человека к верности и готовности привязываться в близких отношениях. Любопытно, что окситоцин хорошо лечит аутизм: и дети, и взрослые люди, страдающие аутизмом, после лечения окситоцином стали не только более эмоциональны сами, но и лучше понимать и узнавать эмоции других людей. Люди с высоким уровнем окситоцина живут более здоровой и долгой жизнью, поскольку окситоцин улучшает состояние нервной и сердечной системы плюс стимулирует выработку эндорфинов - гормонов счастья.

Аналог окситоцина - вазопрессин , дает примерно тот же эффект.

Фенилэтиламин - гормон влюбленности: если он при виде привлекательного объекта в нас "взыграл", в нас загорается живая симпатия и любовное влечение. Фенилэтиламин присутствует в шоколаде, сладостях и диетических напитках, однако скармливание этих продуктов мало чему поможет: для создания состояния влюбленности необходим фенилэтиламин другой, эндогенный, то есть выделяемый самими мозгом. Любовные напитки существуют в сказании о Тристане и Изольде или в драме Шекспира «Сон в летнюю ночь», в действительности же наша химическая система ревниво охраняет свое исключительное право контроля наших эмоций.

Эндорфины рождаются в победном бою и помогают забыть про боль. Морфин - основа героина, а эндорфин - сокращенное название для эндогенного морфина, то есть наркотика, который вырабатывается у нас самим организмом. В больших дозах эндорфин, как и другие опиаты, повышает настроение и запускает эйфорию, однако «гормоном счастья и радости» называть его неверно: эйфорию вызывает дофамин, а эндорфины только способствуют активности дофамина. Главное действие эндорфина в другом: он мобилизует наши резервы и позволяет забыть про боль.

Условия выработки эндорфина: здоровый организм, серьезные физическим нагрузки, немного шоколада и ощущение радости. Для бойца - это победная схватка на поле сражения. О том, что раны победителей заживают быстрее, чем раны побежденных, было известно еще в Древнем Риме. Для спорстмена - это "второе дыхание", которое открывается на долгой дистанции ("эйфория бегуна") или в спортивном состязании, когда силы кажутся на исходе, но победа близка. Радостный и долгий секс - также источник эндорфинов, при этом у мужчин он в больше степени запускается энергичной физической активностью, а у женщин - ощущением радости. Если женщины будут в сексе активнее, а мужчины увлеченно радостнее, тем крепче будет их здоровье и богаче переживания.

Главное, что важно знать про гормоны: большинство из них запускается той же физической активностью, которую они же производят. Прочитайте статью еще раз:
Чтобы мужчине повысить свою мужественность, ему нужно начать вести себя мужественно: тестостерон запускает здоровую агрессивность, но и запускается единобоствами, силовыми и экстремальными видами спорта. Если девушка чаще играет блондинку и разрешает себе страхи, ее организм усиливает выработку эстрогена, запускающими страхи и тревоги.

Окситоцин укрепляет доверие и близкую привязанность, но одновременно и запускается тем же самым: начинайте доверять любимым, говорите им теплые слова, и вы повысите в себе уровень окситоцина.

Эндорфин помогает преодолевать боль и дает силы на почти невозможное. Что нужно, чтобы запустить этот процесс? Ваша готовность к физическим нагрузкам, привычка преодолевать себя...

Если вы хотите чаще получать состояние восторга и эйфории, идите туда, где практикуется это поведение. Начнете в компании таких же, как вы, кричать от восторга - забурливший в вашей крови дофамин приведет вас в восторг. Поведение восторга запускает переживание восторга.

Человек в депрессии выбирает серые тона, но серотонин, улучшающий настроение, запускается в первую очередь ярким солнечным светом. Человек в дурном настроении сутулится и предпочитает запираться в одиночестве. Но как раз хорошая осанка и прогулки спопобствуют выработке серотонина, который запускает вам ощущает радости и счастья. Итого: вылезайте из берлог, распрямляйте спину, включайте яркий свет, то есть ведите себя так, как ведет себя радостный человек, и ваш организм начнет вырабатывать серотонин, гормон радости и счастья.

ХОТИТЕ ИЗМЕНИТЬ СВОЕ СОСТОЯНИЕ - НАЧНИТЕ МЕНЯТЬ СВОЕ ПОВЕДЕНИЕ!

Оптимальное течение физиологических процессов, рост и развитие организма, рождение новой жизни, поведенческие реакции, правильная реакция на стресс невозможна без участия биологически активных веществ. Концентрация секрета эндокринных желез очень мала, но воздействие на ткани и органы сложно переоценить.

Интересно знать, как влияют на работу сердца, ЖКТ, ЦНС, сосудов, мышц, половых желез специфические регуляторы. Гормоны человека и их функции. Таблица с описанием основных биоактивных компонентов поможет понять, почему в основе многих болезней лежит гормональный дисбаланс.

Общая информация о гормонах

Специфические вещества вырабатывают и некоторые органы. Обменные процессы, развитие, половое созревание, зачатие, беременность, роды, стабильность показателей глюкозы, реакции на стресс - лишь малая часть функций важных компонентов эндокринной системы. Несмотря на малое количество, гормоны регулируют работу и взаимодействие всех систем и внутренних органов.

Сигнальная молекула - продукт функционирования эндокринных клеток. Задача - регулирование функций организма при взаимодействии с рецепторами клеток-мишеней.

Существует два вида регуляторов:

• основные гормоны (около 100). После синтеза вещества проникают в лимфу, кровяное русло, ликвор, далее попадают в определенные ткани либо органы, влияют на клетки. Жировые компоненты попадают внутрь единиц, белковые структуры начинают действовать на поверхности клеточных мембран;
• гормоны-активаторы. Специфические вещества не входят в основные категории, прямо не влияют на функционирование организма. Их задача - поддерживать оптимальный процесс синтеза основных регуляторов. Продуцирование специфических компонентов происходит в гипофизе (передняя доля) и .

Эндокринная система и внутренние органы продуцируют гормоны нескольких типов:

• классические. Вещества вырабатывают эндокринные клетки, проявляется дистантное воздействие на органы-мишени;
• тканевые гормоны или гормоноиды. Регуляторы проявляют местное влияние;
• метаболиты или паратгормоны. Продуцирование происходит не для регуляции, но стабильная концентрация поддерживает течение физиологических процессов;
• нейромедиаторы. Место синтеза - нервные окончания, роль - посредники в важной синаптической передаче импульсов.

На заметку! Период действия биоактивных веществ колеблется от миллисекунд (нейромедиаторы) до суток (тиреоидные гормоны). Количество органов и тканей-мишеней зависит от категории и вида регулятора: некоторые биоактивные вещества влияют на все системы.

Виды и категории специфических веществ

Человеческий организм продуцирует несколько категорий гормонов. Каждая разновидность регуляторов отвечает за стабильность определенных процессов. Некоторые виды гормонов влияют на секрецию других биоактивных веществ: подавляют либо активизируют синтез специфических компонентов.

Классификация гормонов по химическому строению:

• жиры;
• производные аминокислот;
• стероиды;
• белки;
• пептиды.

Функции в организме

Важная задача комплекса биоактивных веществ - поддерживать постоянство физиологических процессов, обеспечивать оптимальное функционирование систем, предупреждать нарушение метаболизма. Изменение уровня одного регулятора часто влияет на секрецию других компонентов ( , и , и биоактивные вещества ЩЖ, и гормоны надпочечников).

Гормоны выполняют немало важных функций:

• регулируют концентрацию глюкозы;
• активизируют иммунную защиту;
• влияют на обменные процессы и стабильность веса;
• помогают организму справиться с шоком, стрессами, тяжелой физической нагрузкой, активными действиями;
• обеспечивают рост различных видов тканей: мышц, костей, влияют на регенерацию волос, кожи, слизистых, ногтей;
• регулируют поведенческие реакции и настроение;
• поддерживают обеспечение тканей энергией;
• помогают человеку ощутить смену суточных ритмов;
• готовят организм к началу нового жизненного этапа: половое созревание, климакс;
• поддерживают достаточный уровень сексуального влечения, предупреждают эректильную дисфункцию;
• влияют на стабильность цикла, подготовку организма к зачатию, сохраняют беременность, обеспечивают правильное течение родов;
• контролируют аппетит, чувство насыщения и голода.

Что означает повышенный и на какие заболевания указывает? У нас есть ответ!

О том, какие лекарства принимать при климаксе от приливов и как облегчить состояние при гормональной перестройке написано странице.

Показания к анализам на гормоны

Нарушение секреции регуляторов различных категорий в большей или меньшей степени влияет на естественные процессы в организме. Симптоматика эндокринных патологий во многом неспецифична: многие пациенты не подозревают, что безрезультатное лечение угревой сыпи, бесплодие или связано с . Для уточнения диагноза обязательно нужны исследования уровня регуляторов различного рода.

Визит к эндокринологу нужен при появлении одного либо нескольких признаков:

• нарушение сна;
• частые простуды, снижение иммунитета;
• неправильный рост скелета, непропорциональные конечности, утолщение ладоней и пальцев;
• беспричинная апатия, вялость, общая слабость;
• начинают слоиться и ломаться ногти, выпадают волосы, значительно изменяется работа сальных желез;
• нарушается потенция, возникает эректильная дисфункция, снижается половое влечение;
• человек становится нервным, легко раздражается, появляется беспричинная агрессия;
• резко изменяется соотношение жировой и мышечной ткани, возникают области с избыточным накоплением жира либо полнота заметна на всех участках тела;
• появляются проблемы с сердцем и сосудами, отмечены колебания давления, нарушается сердцебиение, появляется одышка;
• неправильно протекают обменные процессы;
• повышается либо резко снижается уровень , пациента мучает жажда, сохнет кожа, плохо заживают раны, учащается выведение урины, нарушается аппетит (признаки );
• беременность не наступает у пары, не использующей средства контрацепции, на протяжении полугода и более;
• менструальный цикл становится нерегулярным;
• на лице и теле в период полового созревания появляются обильные высыпания: угри или акне, обработка пораженных участков наружными средствами не дает стойкого результата;
• часто беспокоят проявления климактерического или предменструального синдрома.

Организм человека - сложная система со специфическими методами регуляции естественных процессов. Для воздействия на клетки-мишени эндокринные железы и некоторые внутренние органы продуцируют биоактивные вещества - гормоны. Избыток и дефицит регуляторов провоцирует развитие патологий различного рода. Людям любого возраста полезно изучить таблицу с писанием биоактивных компонентов и их функций.

Видео о роли гормонов в обмене веществ, росте и развитии человека:

Биологически активное вещество (БАВ), физиологически активное вещество (ФАВ) - вещество, которое в малых количествах (мкг, нг) оказывает выраженный физиологический эффект на различные функции организма.

Гормон — физиологически активное вещество, вырабатываемое или специализированными эндокринными клетками, выделяемое во внутреннюю среду организма (кровь, лимфа) и оказывающее дистантное действие на клетки-мишени.

Гормон - это сигнальная молекула, секретируемая эндокринными клетками, которая посредством взаимодействия со специфическими рецепторами клеток-мишеней регулирует их функции. Поскольку гормоны являются носителями информации, то они, как и другие сигнальные молекулы, обладают высокой биологической активностью и вызывают ответные реакции клеток-мишеней в очень малых концентрациях (10 -6 — 10 -12 М/л).

Клетки-мишени (ткани-мишени, органы-мишени) — клетки, ткани или органы, в которых имеются специфичные для данного гормона рецепторы. Некоторые гормоны имеют единственную ткань-мишень, тогда как другие оказывают влияние повсеместно в организме.

Таблица. Классификация физиологически активных веществ

Свойства гормонов

Гормоны имеют ряд общих свойств. Обычно они образуются специализированными эндокринными клетками. Гормоны обладают избирательностью действия, которая достигается благодаря связыванию со специфическими рецепторами, находящимися на поверхности клеток (мембранные рецепторы) или внутри них (внутриклеточные рецепторы), и запуску каскада процессов внутриклеточной передачи гормонального сигнала.

Последовательность событий передачи гормонального сигнала может быть представлена в виде упрощенной схемы «гормон (сигнал, лиганд) -> рецептор -> второй (вторичный) посредник -> эффекторные структуры клетки -> физиологический ответ клетки». У большинства гормонов отсутствует видовая специфичность (за исключением ), что позволяет изучать их эффекты на животных, а также использовать гормоны, полученные от животных, для лечения больных людей.

Различают три варианта межклеточного взаимодействия с помощью гормонов:

• эндокринный (дистантный), когда они доставляются к клеткам-мишеням от места продукции кровью;
• паракринный — гормоны диффундируют к клетке-мишени от рядом расположенной эндокринной клетки;
• аутокринный — гормоны воздействуют на клетку-продуцент, которая одновременно является для него клеткой-мишенью.

По химической структуре гормоны делят на три группы:

• пептиды (число аминокислот до 100, например тиротропина рилизинг-гормон, АКТГ) и белки (инсулин, гормон роста, и др.);
• производные аминокислот: тирозина (тироксин, адреналин), триптофана — мелатонин;
• стероиды, производные холестерола (женские и мужские половые гормоны, альдостерон, кортизол, кальцитриол) и ретиноевая кислота.

По выполняемой функции гормоны делят на три группы:

• эффекторные гормоны , действующие непосредственно на клетки-мишени;
• тронные гормоны гипофиза , контролирующие функцию периферических эндокринных желез;
• гормоны гипоталамуса , регулирующие секрецию гормонов гипофизом.

Таблица. Типы действия гормонов

Гормоны циркулируют в крови в свободном (активная форма) и связанном (неактивная форма) состоянии с белками плазмы или форменных элементов. Биологической активностью обладают гормоны в свободном состоянии. Содержание их в крови зависит от скорости секреции, степени связывания, захвата и скорости метаболизма в тканях (связывания со специфическими рецепторами, разрушения или инактивации в клетках-мишенях или гепатоцитах), удаления с мочой или желчью.

Таблица. Физиологически активные вещества, открытые в последнее время

Ряд гормонов может подвергаться в клетках-мишенях химическим превращениям в более активные формы. Так, гормон «тироксин», подвергаясь дейодированию, превращается в более активную форму — трийодтиронин. Мужской половой гормон тестостерон в клетках-мишенях может не только превращаться в более активную форму — дегидротестостерон, но и в женские половые гормоны группы эстрогенов.

Действие гормона на клетку-мишень обусловлено связыванием, стимуляцией специфического к нему рецептора, после чего происходит передача гормонального сигнала на внутриклеточный каскад превращений. Передача сигнала сопровождается его многократным усилением, и действие на клетку небольшого числа молекул гормона может сопровождаться мощной ответной реакцией клеток-мишеней. Активация гормоном рецептора сопровождается также включением внутриклеточных механизмов, прекращающих ответ клетки на действие гормона. Это могут быть механизмы, понижающие чувствительность (десенситизация/адаптация) рецептора к гормону; механизмы, дефосфорилирующие внутриклеточные ферментные системы и др.

Рецепторы к гормонам, как и к другим сигнальным молекулам, локализованы на клеточной мембране или внутри клетки. С рецепторами клеточной мембраны (1-TMS, 7-TMS и лигандзависимые ионные каналы) взаимодействуют гормоны гидрофильной (лииофобной) природы, для которых клеточная мембрана не проницаема. Ими являются катехоламины, мелатонин, серотонин, гормоны белково-пептидной природы.

Гормоны гидрофобной (липофильной) природы диффундируют через плазматическую мембрану и связываются с внутриклеточными рецепторами. Эти рецепторы делятся на цитозольные (рецепторы стероидных гормонов — глюко- и минералокортикоидов, андрогенов и прогестинов) и ядерные (рецепторы тиреоидных йодсодержащих гормонов, кальцитриола, эстрогенов, ретиноевой кислоты). Цитозольные рецепторы и рецепторы эстрогенов связаны с белками теплового шока (БТШ), что предотвращает их проникновение в ядро. Взаимодействие гормона с рецептором приводит к отделению БТШ, образованию гормон-рецепторного комплекса и активации рецептора. Комплекс гормон-рецептор перемещается в ядро, где он взаимодействует со строго определенными гормон-чувствительными (узнающими) участками ДНК. Это сопровождается изменением активности (экспрессией) определенных генов, контролирующих синтез белков в клетке и другие процессы.

По использованию тех или иных внутриклеточных путей передачи гормонального сигнала наиболее распространенные гормоны можно разделить на ряд групп (табл. 8.1).

Таблица 8.1. Внутриклеточные механизмы и пути действия гормонов

Гормоны контролируют разнообразные реакции клеток-мишеней и через них — физиологические процессы организма. Физиологические эффекты гормонов зависят от их содержания в крови, количества и чувствительности рецепторов, состояния пострецепторных структур в клетках-мишенях. Под действием гормонов может происходить активация или торможение энергетического и пластического метаболизма клеток, синтеза различных, в том числе белковых веществ (метаболическое действие гормонов); изменение скорости деления клетки, ее дифференцировки (морфогенетическое действие), инициирование запрограммированной гибели клетки (апоптоз); запуск и регуляция сокращения и расслабления гладких миоцитов, секреции, абсорбции (кинетическое действие); изменение состояния ионных каналов, ускорение или торможение генерации электрических потенциалов в водителях ритма (корригирующее действие), облегчение или угнетение влияния других гормонов (реактогенное действие) и т.д.

Таблица. Распределение гормона в крови

Скорость возникновения в организме и продолжительность ответных реакций на действие гормонов зависит от типа стимулируемых рецепторов и скорости метаболизма самих гормонов. Изменения физиологических процессов могут наблюдаться через несколько десятков секунд и длиться кратковременно при стимуляции рецепторов плазматической мембраны (например, сужение сосудов и повышение артериального давления крови под действием адреналина) или наблюдаться через несколько десятков минут и длиться часами при стимуляции ядерных рецепторов (например, усиление обмена в клетках и увеличение потребления кислорода организмом при стимуляции тиреоидных рецепторов трийодтиронином).

Таблица. Время действия физиологически активных веществ

Поскольку одна и та же клетка может содержать рецепторы к разным гормонам, то она способна быть одновременно клеткой-мишенью для нескольких гормонов и других сигнальных молекул. Действие одного гормона на клетку нередко сочетается с влиянием других гормонов, медиаторов, цитокинов. При этом в клетках-мишенях может происходить запуск ряда путей передачи сигналов, в результате взаимодействия которых может наблюдаться усиление или торможение ответной реакции клетки. Например, на гладкий миоцит стенки сосудов могут одновременно действовать норадреналин и , суммируя их сосудосуживающее влияние. Сосудосуживающее действие вазопрессина может быть устранено или ослаблено одновременным действием на гладкие миоциты сосудистой стенки брадикинина или оксида азота.

Регуляция образования и секреции гормонов

Регуляция образования и секреции гормонов является одной из важнейших функций и нервной систем организма. Среди механизмов регуляции образования и секреции гормонов выделяют влияние ЦНС, «тройных» гормонов, влияние по каналам отрицательной обратной связи концентрации гормонов в крови, влияние конечных эффектов гормонов на их секрецию, влияние суточных и других ритмов.

Нервная регуляция осуществляется в различных эндокринных железах и клетках. Это регуляция образования и секреции гормонов нейросекреторными клетками переднего гипоталамуса в ответ на поступление к нему нервных импульсов с различных областей ЦНС. Эти клетки обладают уникальной способностью возбуждаться и трансформировать возбуждение в образование и секрецию гормонов, стимулирующих (рилизинг-гормоны, либерины) или тормозящих (статины) секрецию гормонов гипофизом. Например, при увеличении притока нервных импульсов к гипоталамусу в условиях психоэмоционального возбуждения, голода, болевого воздействия, действии тепла или холода, при инфекции и в других чрезвычайных условиях, нейросекреторные клетки гипоталамуса высвобождают в портальные сосуды гипофиза кортикотропина рилизинг-гормон, который усиливает секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) гипофизом.

Непосредственное влияние на образование и секрецию гормонов оказывает АНС. При повышении тонуса СНС увеличивается секреция тройных гормонов гипофизом, секреция катехоламинов мозговым веществом надпочечников, тиреоидных гормонов щитовидной железой, снижается секреция инсулина. При повышении тонуса ПСНС увеличивается секреция инсулина, гастрина и тормозится секреция тиреоидных гормонов.

Регуляции тронными гормонами гипофиза используется для контроля образования и секреции гормонов периферическими эндокринными железами (щитовидной, корой надпочечников, половыми железами). Секреция тропных гормонов находится под контролем гипоталамуса. Тропные гормоны получили свое название из-за их способности связываться (обладать сродством) с рецепторами клеток-мишеней, формирующих отдельные периферические эндокринные железы. Троп- ный гормон к тироцитам щитовидной железы называют тиро- тропином или тиреотропным гормоном (ТТГ), к эндокринным клеткам коры надпочечников — адренокортикотропным гормоном (АКГТ). Тропные гормоны к эндокринным клеткам половых желез получили название: лютропин или лютеинизирующий гормон (ЛГ) — к клеткам Лейдига, желтому телу; фоллитропин или фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) — к клеткам фолликулов и клеткам Сертоли.

Тропные гормоны при повышении их уровня в крови многократно стимулируют секрецию гормонов периферическими эндокринными железами. Они могут оказывать на них также другие эффекты. Так, например, ТТГ усиливает в щитовидной железе кровоток, активирует метаболические процессы в тироцитах, захват ими йода из крови, ускоряет процессы синтеза и секреции тиреоидных гормонов. При избыточном количестве ТТГ наблюдается гипертрофия щитовидной железы.

Регуляция обратными связями используется для контроля секреции гормонов гипоталамуса и гипофиза. Ее суть заключается в том, что нейросекреторные клетки гипоталамуса имеют рецепторы и являются клетками-мишенями гормонов периферической эндокринной железы и тройного гормона гипофиза, контролирующего секрецию гормонов этой периферической железой. Таким образом, если под влиянием гипоталамического тиреотропин-рилизинг-гормона (ТРГ) увеличится секреция ТТГ, то последний свяжется не только с рецепторами тирсоцитов, но и с рецепторами нейросекреторных клеток гипоталамуса. В щитовидной железе ТТГ стимулирует образование тиреоидных гормонов, а в гипоталамусе — тормозит дальнейшую секрецию ТРГ. Связь между уровнем ТТГ в крови и процессами образования и секреции ТРГ в гипоталамусе получила название короткой петли обратной связи.

На секрецию ТРГ в гипоталамусе оказывает влияние и уровень гормонов щитовидной железы. Если их концентрация в крови повышается, то они связываются с рецепторами тиреоидных гормонов нейросекреторных клеток гипоталамуса и тормозят синтез и секрецию ТРГ. Связь между уровнем тиреоидных гормонов в крови и процессами образования и секреции ТРГ в гипоталамусе получила название длинной петли обратной связи. Имеются экспериментальные данные о том, что гормоны гипоталамуса не только регулируют синтез и выделение гормонов гипофиза, но и тормозят собственное выделение, что определяют понятием сверхкороткой петли обратной связи.

Совокупность железистых клеток гипофиза, гипоталамуса и периферических эндокринных желез и механизмов их взаимного влияния друг на друга назвали системами или осями гипофиз — гипоталамус — эндокринная железа. Выделяют системы (оси) гипофиз — гипоталамус — щитовидная железа; гипофиз — гипоталамус — кора надпочечников; гипофиз — гипоталамус — половые железы.

Влияние конечных эффектов гормонов на их секрецию имеет место в островковом аппарате поджелудочной железы, С-клетках щитовидной железы, паращитовидных железах, гипоталамусе и др. Это демонстрируется следующими примерами. При повышении в крови уровня глюкозы стимулируется секреция инсулина, а при понижении — глюкагона. Эти гормоны по паракринному механизму тормозят секрецию друг друга. При повышении в крови уровня ионов Са 2+ стимулируется секреция кальцитонина, а при понижении — паратирина. Прямое влияние концентрации веществ на секрецию гормонов, контролирующих их уровень, является быстрым и эффективным способом поддержания концентрации этих веществ в крови.

Среди рассматриваемых механизмов регуляции секреции гормонов их конечными эффектами можно отметить регуляцию секреции антидиуретического гормона (АДГ) клетками заднего гипоталамуса. Секреция этого гормона стимулируется при повышении осмотического давления крови, например при потере жидкости. Снижение диуреза и задержка жидкости в организме под действием АДГ ведут к снижению осмотического давления и торможению секреции АДГ. Похожий механизм используется для регуляции секреции натрийуретического пептида клетками предсердий.

Влияние суточных и других ритмов на секрецию гормонов имеет место в гипоталамусе, надпочечниках, половых, шишковидной железах. Примером влияния суточного ритма является суточная зависимость секреции АКТГ и кортикостероидных гормонов. Самый низкий их уровень в крови наблюдается в полночь, а самый высокий — утром после пробуждения. Наиболее высокий уровень мелатонина регистрируется ночью. Хорошо известно влияние лунного цикла на секрецию половых гормонов у женщин.

Определение гормонов

Секреция гормонов - поступление гормонов во внутреннюю среду организма. Полипептидные гормоны накапливаются в гранулах и секретируются путем экзоцитоза. Стероидные гормоны не накапливаются в клетке и секретируются сразу после синтеза путем диффузии через клеточную мембрану. Секреция гормонов в большинстве случаев имеет циклический, пульсирующий характер. Периодичность секреции — от 5-10 мин до 24 ч и более (распространенный ритм — около 1 ч).

Связанная форма гормона — образование обратимых, соединенных нековалентными связями комплексов гормонов с белками плазмы и форменными элементами. Степень связывания различных гормонов сильно варьирует и определяется их растворимостью в плазме крови и наличием транспортного белка. Например, 90 % кортизола, 98 % тестостерона и эстрадиола, 96 % трийодтиронина и 99 % тироксина связываются с транспортными белками. Связанная форма гормона не может взаимодействовать с рецепторами и формирует резерв, который может быть быстро мобилизован для пополнения пула свободного гормона.

Свободная форма гормона — физиологически активное вещество в плазме крови в несвязанном с белком состоянии, способное взаимодействовать с рецепторами. Связанная форма гормона находится в динамическом равновесии с пулом свободного гормона, который в свою очередь находится в равновесии с гормоном, связанным с рецепторами в клетках-мишенях. Большинство полипептидных гормонов, за исключением соматотропина и окситоцина, циркулирует в низких концентрациях в крови в свободном состоянии, не связываясь с белками.

Метаболические превращения гормона - его химическая модификация в тканях-мишенях или других образованиях, обусловливающая снижение/повышение гормональной активности. Важнейшим местом обмена гормонов (их активации или инактивации) является печень.

Скорость метаболизма гормона - интенсивность его химического превращения, которая определяет длительность циркуляции в крови. Период полураспада катехоламинов и полипептидных гормонов составляет несколько минут, а тиреоидных и стероидных гормонов — от 30 мин до нескольких суток.

Гормональный рецептор — высокоспециализированная клеточная структура, входящая в состав плазматических мембран, цитоплазмы или ядерного аппарата клетки и образующая специфичное комплексное соединение с гормоном.

Органоспецифичность действия гормона - ответные реакции органов и тканей на физиологически активные вещества; они строго специфичны и не могут быть вызваны другими соединениями.

Обратная связь — влияние уровня циркулирующего гормона на его синтез в эндокринных клетках. Длинная цепь обратной связи — взаимодействие периферической эндокринной железы с гипофизарными, гипоталамическими центрами и с супрагипоталамическими областями ЦНС. Короткая цепь обратной связи — изменение секреции гипофизарного тронного гормона, модифицирует секрецию и высвобождение статинов и либеринов гипоталамуса. Ультракороткая цепь обратной связи — взаимодействие в пределах эндокринной железы, при котором выделение гормона влияет на процессы секреции и высвобождения его самого и других гормонов из данной железы.

Отрицательная обратная связь - повышение уровня гормона, приводящее к торможению его секреции.

Положительная обратная связь — повышение уровня гормона, обусловливающее стимуляцию и возникновение пика его секреции.

Анаболические гормоны - физиологически активные вещества, способствующие образованию и обновлению структурных частей организма и накоплению в нем энергии. К таким веществам относятся гонадотропные гормоны гипофиза (фоллитропин, лютропин), половые стероидные гормоны (андрогены и эстрогены), гормон роста (соматотропин), хориони- ческий гонадотропин плаценты, инсулин.

Инсулин — белковое вещество, вырабатываемое в β-клетках островков Лангерганса, состоящее из двух полипептидных цепей (А-цепь — 21 аминокислота, В-цепь — 30), снижающее уровень глюкозы крови. Первый белок, у которого была полностью определена первичная структура Ф. Сенгером в 1945-1954 гг.

Катаболические гормоны — физиологически активные вещества, способствующие распаду различных веществ и структур организма и высвобождению из него энергии. К таким веществам относятся кортикотропин, глюкокортикоиды (корти- зол), глюкагон, высокие концентрации тироксина и адреналина.

Тироксин (тетрайодтиронин) - йодсодержащее производное аминокислоты тирозина, вырабатываемое в фолликулах щитовидной железы, повышающее интенсивность основного обмена, теплопродукцию, оказывающее влияние на рост и дифференцировку тканей.

Глюкагон - полипептид, вырабатываемый в а-клетках островков Лангерганса, состоящий из 29 аминокислотных остатков, стимулирующий распад гликогена и повышающий уровень глюкозы крови.

Кортикостероидные гормоны - соединения, образующиеся в корковом веществе надпочечников. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле делят на С 18 -стероиды — женские половые гормоны — эстрогены, С 19 -стероиды — мужские половые гормоны — андрогены, С 21 -стероиды — собственно кортикостероидные гормоны, обладающие специфическим физиологическим действием.

Катехоламины — производные пирокатехина, активно участвующие в физиологических процессах в организме животных и человека. К катехоламинам относятся адреналин, норадреналин и дофамин.

Симпатоадреналовая система — хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников и иннервирующие их преганглионарные волокна симпатической нервной системы, в которых синтезируются катехоламины. Хромаффинные клетки также обнаружены в аорте, каротидном синусе, внутри и около симпатических ганглиев.

Биогенные амины — группа азотсодержащих органических соединений, образующихся в организме путем декарбоксилирования аминокислот, т.е. отщепления от них карбоксильной группы — СООН. Многие из биогенных аминов (гистамин, серотонин, норадреналин, адреналин, дофамин, тирамин и др.) оказывают выраженный физиологический эффект.

Эйкозаноиды - физиологически активные вещества, производные преимущественно арахидоновой кислоты, оказывающие разнообразные физиологические эффекты и подразделяющиеся на группы: простагландины, простациклины, тром- боксаны, левугландины, лейкотриены и др.

Регуляторные пептиды — высокомолекулярные соединения, представляющие собой цепочку аминокислотных остатков, соединенных пептидной связью. Регуляторные пептиды, насчитывающие до 10 аминокислотных остатков, называют олигопептидами, от 10 до 50 — полипептидами, свыше 50 — белками.

Антигормон — защитное вещество, вырабатываемое организмом при длительном введении белковых гормональных препаратов. Образование антигормона является иммунологической реакцией на введение извне чужеродного белка. По отношению к собственным гормонам организм не образует антигормоны. Однако могут быть синтезированы вещества, близкие по строению к гормонам, которые при введении в организм действуют как антиметаболиты гормонов.

Антиметаболиты гормонов — физиологически активные соединения, близкие по строению к гормонам и вступающие с ними в конкурентные, антагонистические отношения. Антиметаболиты гормонов способны занимать их место в физиологических процессах, совершающихся в организме, или блокировать гормональные рецепторы.

Тканевой гормон (аутокоид, гормон местного действия) — физиологически активное вещество, вырабатываемое неспециализированными клетками и оказывающее преимущественно местный эффект.

Нейрогормон — физиологически активное вещество, вырабатываемое нервными клетками.

Эффекторный гормон - физиологически активное вещество, оказывающее непосредственный эффект на клетки и органы-мишени.

Тронный гормон — физиологически активное вещество, действующее на другие эндокринные железы и регулирующее их функции.

Что такое гормоны, все более или менее представляют. До недавнего времени было принято считать, что их синтезируют эндокринные железы или специализированные эндокринные клетки, разбросанные по всему организму и объединенные в диффузную эндокринную систему. Клетки диффузной эндокринной системы развиваются из того же зародышевого листка, что и нервные, потому называются нейроэндокринными. Где их только не находили: в щитовидной железе, мозговом веществе надпочечников, гипоталамусе, эпифизе, плаценте, поджелудочной железе и желудочно-кишечном тракте. А недавно их обнаружили в пульпе зуба, причем оказалось, что количество нейроэндокринных клеток в ней меняется в зависимости от здоровья зубов.

Честь этого открытия принадлежит Александру Владимировичу Московскому, доценту кафедры ортопедической стоматологии Медицинского института при Чувашском государственном университете им. И. Н. Ульянова. Нейроэндокринные клетки отличаются характерными белками, и их можно выявить иммунологическими методами. Именно так А. В. Московский их и обнаружил. (Это исследование опубликовано в № 9 «Бюллетеня экспериментальной биологии и медицины» за 2007 год.)

Пульпа - мягкая сердцевинка зуба, в которой находятся нервы и кровеносные сосуды. Ее извлекали из зубов и приготовляли срезы, на которых затем искали специфические белки нейроэндокринных клеток. Делали это в три этапа. Сначала подготовленные срезы обрабатывали антителами к искомым белкам (антигенам). Антитела состоят из двух частей: специфической и неспецифической. После связывания с антигенами они остаются на срезе неспецифической частью вверх. Срез обрабатывают антителами к этой неспецифической части, которые помечены биотином. Затем этот «бутерброд» с биотином сверху обрабатывают специальными реагентами, и место локализации исходного белка проявляется как красноватое пятнышко.

Нейроэндокринные клетки отличаются от клеток соединительной ткани более крупными размерами, неправильной формой и наличием в цитоплазме красновато-коричневых глыбок (окрашенных белков), нередко закрывающих ядро.

В здоровой пульпе нейроэндокринных клеток немного, но при кариесе их количество возрастает. Если зуб не лечить, то болезнь прогрессирует, а нейроэндокринных клеток становится все больше, причем они скапливаются вокруг очага поражения. Пик их численности приходится на кариес столь запущенный, что воспаляются и ткани вокруг зуба, то есть начинается пародонтит.

У пациентов, которые предпочитают долго мучиться дома, чем один раз сходить к врачу, развивается воспаление пульпы и пародонта. На этой стадии количество нейроэндокринных клеток уменьшается (хотя их все равно больше, чем в здоровой пульпе) - их вытесняют клетки воспаления (лейкоциты и макрофаги). Снижается их численность и при хроническом пульпите, но при этом заболевании клеток в пульпе вообще остается мало, им на смену приходят склеротические тяжи.

По мнению А. В. Московского, нейроэндокринные клетки при кариесе и пульпите регулируют в очаге воспаления процессы микроциркуляции и метаболизма. Поскольку нервных волокон при кариесе и пульпите тоже становится больше, эндокринная и нервная системы и в этом вопросе действуют сообща.

Гормоны везде?

В последние годы ученые выяснили, что производство гормонов - отнюдь не прерогатива специализированных эндокринных клеток и желез. Этим занимаются и другие клетки, у которых множество других задач. Их список растет год от года. В него попали различные клетки крови (лимфоциты, эозинофильные лейкоциты, моноциты и тромбоциты), ползающие вне кровеносных сосудов макрофаги, клетки эндотелия (выстилки кровеносных сосудов), эпителиальные клетки тимуса, хондроциты (из хрящевой ткани), клетки амниотической жидкости и плацентарного трофобласта (той части плаценты, которая врастает в матку) и эндометрия (это из самой матки), клетки Лейдига семенников, некоторые клетки сетчатки и клетки Мер-келя, расположенные в коже вокруг волос и в эпителии подногтевого ложа, мышечные клетки. Список синтезируемых ими гормонов тоже довольно длинный.

Взять, к примеру, лимфоциты млекопитающих. Помимо положенной им продукции антител, они синтезируют мелатонин, пролактин, АКТГ (адренокортикотропный гормон) и соматотропный гормон. «Родиной» мелатонина традиционно считают эпифиз - железу, расположенную у человека в глубине мозга. Синтезируют его и клетки диффузной нейроэндокринной системы. Спектр действия мелатонина широк: он регулирует биоритмы (чем особенно знаменит), дифференцировку и деление клеток, подавляет рост некоторых опухолей и стимулирует выработку интерферона. Пролактин, вызывающий лактацию, вырабатывает передняя доля гипофиза, но в лимфоцитах он действует как фактор роста клеток. АКТГ, который также синтезируется в передней доле гипофиза, стимулирует синтез стероидных гормонов коры надпочечников, а в лимфоцитах регулирует образование антител.

А клетки тимуса, органа, в котором образуются Т-лимфоциты, синтезируют лютеинизирующий гормон (гормон гипофиза, вызывающий синтез тестостерона в семенниках и эстрогенов в яичниках). В тимусе он, вероятно, стимулирует клеточное деление.

Синтез гормонов в лимфоцитах и клетках тимуса многие специалисты рассматривают как доказательство существования связи между эндокринной и иммунной системами. Но это еще и весьма показательная иллюстрация современного состояния эндокринологии: нельзя сказать, что некий гормон синтезируется там-то и делает то-то. Мест его синтеза может быть много, функций тоже, и часто они зависят именно от места образования гормона.

Эндокринная прослойка

Иногда скопление неспецифических гормонопроизводящих клеток образует полноценный эндокринный орган, и немаленький, такой, например, как жировая ткань. Впрочем, размеры его переменны, и в зависимости от них меняются спектр «жировых» гормонов и их активность.

Жир, доставляющий современному человеку столько неприятностей, на самом деле представляет собой ценнейшее эволюционное приобретение.

В 1960-е годы американский генетик Джеймс Нил сформулировал гипотезу «бережливых генов». Согласно этой гипотезе, для ранней истории человечества, да и не только для ранней, характерны периоды продолжительного голодания. Выживали те, кто в промежутках между голодными годами успевал отъедаться, чтобы потом было чем худеть. Поэтому эволюция отбирала аллели, которые способствовали быстрому набору веса, а также склоняли человека к малой подвижности - сидючи, жир не растрясешь. (Генов, которые влияют на стиль поведения и развитие ожирения, известно уже несколько сотен.) Но жизнь изменилась, и эти внутренние запасы нам теперь не впрок, а к болезни. Избыток жира вызывает тяжкий недуг - метаболический синдром: комбинацию ожирения, устойчивости к действию инсулина, повышенного артериального давления и хронического воспаления. Пациенту с метаболическим синдромом недолго ждать сердечно-сосудистых заболеваний, диабета второго типа и множества других недугов. И все это - результат действия жировой ткани как эндокринного органа.

Основные клетки жировой ткани, адипоциты, совсем не похожи на секреторные клетки. Однако они не только запасают жир, но и выделяют гормоны. Главный из них, адипонектин, предотвращает развитие атеросклероза и общих воспалительных процессов. Он влияет на прохождение сигнала от рецептора инсулина и тем самым препятствует возникновению инсулинрезистентности. Жирные кислоты в клетках мышц и печени под его действием окисляются быстрее, активных форм кислорода становится меньше, а диабет, если он уже есть, протекает легче. Более того, адипонектин регулирует работу самих адипоцитов.

Казалось бы, адипонектин незаменим при ожирении и может предотвратить развитие метаболического синдрома. Но, увы, чем сильнее разрастается жировая ткань, тем меньше гормона она производит. Адипонектин присутствует в крови в виде тримеров и гексамеров. При ожирении тримеров становится больше, а гексамеров - меньше, хотя гексамеры гораздо лучше взаимодействуют с клеточными рецепторами. Да и само количество рецепторов при разрастании жировой ткани сокращается. Так что гормона не просто становится меньше, он еще и действует слабее, что, в свою очередь, способствует развитию ожирения. Получается порочный круг. Но его можно разорвать - похудеть килограммов на 12, не меньше, тогда количество рецепторов приходит в норму.

Еще один замечательный гормон жировой ткани - лептин. Как и адипокинетин, его синтезируют адипоциты. Лептин известен тем, что подавляет аппетит и ускоряет расщепление жирных кислот. Такого эффекта он достигает, взаимодействуя с определенными нейронами гипоталамуса, а уж дальше гипоталамус сам распоряжается. При избыточной массе тела продукция лептина увеличивается в разы, а нейроны гипоталамуса снижают к нему чувствительность, и гормон бродит по крови несвязанный. Поэтому, хотя уровень лептина в сыворотке больных ожирением повышен, люди не худеют, поскольку гипоталамус его сигналы не воспринимает. Однако рецепторы к лептину есть и в других тканях, их чувствительность к гормону остается на прежнем уровне, и они охотно реагируют на его сигналы. А лептин, между прочим, активирует симпатический отдел периферической нервной системы и повышает кровяное давление, стимулирует воспаление и способствует образованию тромбов, иными словами, вносит посильную лепту в развитие гипертонии и воспаления, свойственных метаболическому синдрому.

Развитие воспаления и устойчивость к инсулину вызывает и еще один гормон адипоцитов, резистин. Резистин представляет собой антагонист инсулина, под его действием клетки сердечной мышцы снижают потребление глюкозы и накапливают внутриклеточные жиры. А сами адипоциты под влиянием резистина синтезируют намного больше факторов воспаления: хемотаксического для макрофагов белка 1, интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли-б (МСР-1, IL-6 и TNF-б). Чем больше резистина в сыворотке, тем выше систолическое давление, шире талия, больше риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Справедливости ради надо отметить, что разрастающаяся жировая ткань стремится исправить вред, причиняемый ее гормонами. С этой целью адипоциты больных ожирением в избытке производят еще два гормона: висфатин и апелин. Правда, их синтез происходит и в других органах, в том числе в скелетных мышцах и печени. В принципе эти гормоны противостоят развитию метаболического синдрома. Висфатин действует подобно инсулину (связывается с инсулиновым рецептором) и снижает уровень глюкозы в крови, а еще очень сложным образом активирует синтез адипонектина. Но безусловно полезным этот гормон назвать нельзя, поскольку висфатин стимулирует синтез сигналов воспаления. Апелин подавляет секрецию инсулина, связываясь с рецепторами бета-клеток поджелудочной железы, понижает артериальное давление, стимулирует сокращение клеток сердечной мышцы. При уменьшении массы жировой ткани его содержание в крови снижается. К сожалению, апелин и висфатин не могут противостоять действию других адипоцитных гормонов.

Гормональная активность жировой ткани объясняет, почему избыточный вес приводит к таким серьезным последствиям. Однако недавно ученые обнаружили в организме млекопитающих эндокринный орган покрупнее. Оказывается, наш скелет вырабатывает по крайней мере два гормона. Один регулирует процессы минерализации кости, другой - чувствительность клеток к инсулину.

Кость заботится о себе

Читатели «Химии и жизни» знают, конечно, что кость живая. Ее строят остеобласты. Эти клетки синтезируют и выделяют большое количество белков, главным образом коллагена, остеокальцина и остеопонтина, создающих органический матрикс кости, который затем минерализуется. При минерализации ионы кальция связываются с неорганическими фосфатами, образуя гидроксиапатит . Окружив себя минерализованным органическим матриксом, остеобласты превращаются в остеоциты - зрелые, многоотростчатые веретенообразные клетки с крупным округлым ядром и малым количеством органелл. Остеоциты не соприкасаются с кальцинированным матриксом, между ними и стенками их «пещерок» существует зазор шириной около 0,1 мкм, а сами стенки выстланы тонким, 1–2 мкм, слоем неминерализованной ткани. Остеоциты связаны друг с другом длинными отростками, проходящими по специальным канальцам. По этим же канальцам и полостям вокруг остеоцитов циркулирует тканевая жидкость, питающая клетки.

Минерализация кости протекает нормально при соблюдении нескольких условий. Прежде всего необходима определенная концентрация кальция и фосфора в крови. Эти элементы поступают с пищей через кишечник, а выходят с мочой. Поэтому почки, фильтруя мочу, должны задерживать ионы кальция и фосфора в организме (это называется реабсорбцией).

Должное всасывание кальция и фосфора в кишечнике обеспечивает активная форма витамина D (кальцитриол). Она же влияет на синтетическую активность остеобластов. Витамин D превращается в кальцитриол под действием фермента 1б-гидроксилазы, который синтезируется главным образом в почках. Еще один фактор, влияющий на уровень кальция и фосфора в крови и активность остеобластов, - паратиреоидный гормон (ПТГ), продукт паращитовидных желез. ПТГ взаимодействует с костной, почечной и кишечной тканями и ослабляет реабсорбцию.

Но недавно ученые обнаружили еще один фактор, регулирующий минерализацию кости - белок FGF23, фактор роста фибробластов 23. (Большой вклад в эти работы внесли сотрудники фармацевтической исследовательской лаборатории пивоваренной компании «Кирин» и кафедры нефрологии и эндокринологии Токийского университета под руководством Такэёси Ямасита. Синтез FGF23 происходит в остеоцитах, а действует он на почки, контролируя уровень неорганических фосфатов и кальцитриола.

Как выяснили японские ученые, ген FGF23 (здесь и далее гены, в отличие от их белков, обозначаются курсивом) ответствен за две серьезные болезни: аутосомный доминантный гипофосфатемический рахит и остеомаляцию. Если проще, то рахит представляет собой нарушенную минерализацию растущих детских костей. А слово «гипофосфатемический» означает, что болезнь вызвана нехваткой фосфатов в организме. Остеомаляция - это деминерализация (размягчение) кости у взрослых, вызванная нехваткой витамина D. У пациентов, страдающих этими недугами, повышен уровень белка FGF23. Иногда остеомаляция возникает в результате развития опухоли, причем отнюдь не костной. В клетках таких опухолей также повышена экспрессия FGF23.

У всех больных с гиперпродукцией FGF23 понижено содержание фосфора в крови, а почечная реабсорбция ослаблена. Если бы описанные процессы находились под контролем ПТГ, то нарушение фосфорного обмена повлекло бы за собой усиленное образование кальцитриола. Но этого не происходит. При остеомаляции обоих видов концентрация кальцитриола в сыворотке остается низкой. Следовательно, в регуляции фосфорного обмена при этих заболеваниях первую скрипку играет не ПТГ, а FGF23. Как выяснили ученые, этот фермент подавляет синтез 1б-гидроксилазы в почках, поэтому и возникает нехватка активной формы витамина D.

При недостатке FGF23 картина обратная: фосфора в крови в избытке, кальцитриола тоже. Аналогичная ситуация имеет место и у мутантных мышей с повышенным уровнем белка. А у грызунов с отсутствующим геном FGF23 все наоборот: гиперфосфатизация, усиление почечной реабсорбции фосфатов, высокий уровень кальцитриола и повышенная экспрессия 1б-гидроксилазы. В результате исследователи пришли к выводу, что FGF23 регулирует фосфатный обмен и метаболизм витамина D, причем этот путь регуляции отличен от ранее известного пути с участием ПТГ.

В механизмах действия FGF23 ученые сейчас разбираются. Известно, что он сокращает экспрессию белков, отвечающих за поглощение фосфатов в почечных канальцах, а также экспрессию1б-гидроксилазы. Поскольку FGF23 синтезируется в остеоцитах, а действует на клетки почек, попадая туда через кровь, этот белок можно назвать классическим гормоном, хотя кость никто не рискнул бы назвать эндокринной железой.

Уровень гормона зависит от содержания фосфат-ионов в крови, а также от мутаций в некоторых генах, также влияющих на минеральный обмен (FGF23 ведь не единственный ген с такой функцией), и от мутаций в самом гене. Этот белок, как и всякий другой, находится в крови определенное время, а затем расщепляется специальными ферментами. Но если в результате мутации гормон приобретает устойчивость к расщеплению, его станет слишком много. А есть еще ген GALNT3, продукт которого расщепляет белок FGF23. Мутация в этом гене вызывает усиленное расщепление гормона, и при нормальном уровне синтеза больной испытывает недостаток FGF23 со всеми вытекающими последствиями. Есть белок KLOTHO, необходимый для взаимодействия гормона с рецептором. И как-то FGF23 взаимодействует с ПТГ, конечно. Исследователи предполагают, что он подавляет синтез паратиреоидного гормона, хотя до конца в этом не уверены. Но ученые продолжают работу и скоро, видимо, разберут все действия и взаимодействия FGF23 до последней косточки. Подождем.

Скелет и диабет

Безусловно, должная минерализация костей невозможна без поддержания нормального уровня кальция и фосфатов в сыворотке крови. Поэтому вполне объяснимо, что кость «лично» контролирует эти процессы. Но что ей, спрашивается, до чувствительности клеток к инсулину? Однако в 2007 году исследователи из Колумбийского университета (Нью-Йорк) под руководством Джерарда Карсенти обнаружили, к величайшему удивлению научного сообщества, что на чувствительность клеток к инсулину влияет остеокальцин. Это, как мы помним, один из ключевых белков костного матрикса, второй по значению после коллагена, а синтезируют его остеобласты. Сразу после синтеза специальный фермент карбоксилирует три остатка глутаминовой кислоты остеокальцина, то есть вводит в них карбоксильные группы. Именно в таком виде остеокальцин и включается в состав кости. Но часть молекул белка остается некарбоксилированной. Такой остеокальцин обозначают uOCN, он и обладает гормональной активностью. Процесс карбоксилирования остеокальцина усиливает остеотестикулярный белок тирозинфосфатаза (OST-PTP), понижающий, таким образом, активность гормона uOCN.

Началось с того, что американские ученые создали линию «безостеокальцинных» мышей. Синтез костного матрикса у таких животных проходил с большей скоростью, чем у обычных, поэтому кости оказались более массивными, но свои функции выполняли хорошо. У этих же мышей исследователи обнаружили гипергликемию, низкий уровень инсулина, малое количество и пониженную активность вырабатывающих инсулин бета-клеток поджелудочной железы и повышенное содержание висцерального жира. (Жир бывает подкожный и висцеральный, отложенный в брюшной полости. Количество висцерального жира зависит главным образом от питания, а не от генотипа.) Зато у мышей, дефектных по гену OST-PTP, то есть с избыточной активностью uOCN, клиническая картина обратная: слишком много бета-клеток и инсулина, повышенная чувствительность клеток к инсулину, гипогликемия, жира почти нет. После инъекций uOCN у нормальных мышей увеличивается количество бета-клеток, активность синтеза инсулина и чувствительность к нему. Уровень глюкозы приходит в норму. Так что uOCN - это гормон, который синтезируется в остеобластах, действует на клетки поджелудочной железы и мышечные клетки. И влияет он на продукцию инсулина и чувствительность к нему соответственно.

Все это было установлено на мышах, а что же люди? По данным немногочисленных клинических исследований, уровень остеокальцина положительно ассоциируется с чувствительностью к инсулину, и в крови диабетиков он значительно ниже, чем у людей, не страдающих этой болезнью. Правда, в этих исследованиях медики не различали карбоксилированный и некарбоксилированный остеокальцин. В том, какую роль играют эти формы белка в человеческом организме, еще предстоит разбираться.

Но какова роль скелета, оказывается! А мы-то думали - опора для мышц.

FGF23 и остеокальцин - классические гормоны. Они синтезируются в одном органе, а влияют на другие. Однако на их примере видно, что синтез гормонов не всегда есть специфическая функция избранных клеток. Она скорее общебиологическая и присуща любой живой клетке, независимо от ее основной роли в организме.

Стерта не только грань между эндокринными и неэндокринными клетками, само понятие «гормон» становится все более расплывчатым. Например, адреналин, дофамин и серотонин, безусловно, гормоны, но они же и нейромедиаторы, ибо действуют и через кровь, и через синапс. А адипонектин оказывает не только эндокринное действие, но и паракринное, то есть действует не только через кровь на отдаленные органы, но и через тканевую жидкость на соседние клетки жировой ткани. Так что предмет эндокринологии меняется на глазах.