4)также принимают участие гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин), эстрогены, андрогены, соматотропный гормон, инсулин и другие.
Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие 1-2% массы поджелудочной железы.
В островках Лангерганса различают шесть типов клеток, продуцирующих гормоны:
1)альфа-клетки образуют глюкагон;
2)бета-клетки — инсулин и амилин;
3)G-клетки – гастрин;
4)дельта-клетки — соматостатин;
5)D1-клетки – ВИП (вазоинтестинальный пептид):
6)PP-клетки – панкреатический пептид.
Кровоснабжение островков более выражено, чем основной паренхимы железы.
Иннервация осуществляется постганлионарными симпатическими и парасимпатическими нервами, причем среди клеток островков расположены нервные клетки, образующие нейроинсулярные комплексы.
Основным регулятором секреции инсулина является д-глюкоза притекающей крови, активирующая в бета-клетках специфическую аденилатциклазу и пул (фонд) цАМФ. Через этот посредник глюкоза стимулирует выброс инсулина в кровь из специфических секреторных гранул. Усиливает ответ бета-клеток на действие глюкозы гормон 12-перстной кишки — ЖИП (желудочный ингибиторный пептид). Через неспецифический независимый от глюкозы пул цАМФ стимулируют секрецию инсулина ионы Са++.
В регуляции секреции инсулина определенную роль играет ВНС. Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона.
Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков — соматостатин. Образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул.
Секреция глюкагона стимулируется снижением уровня глюкозы в крови, гормонами ЖКТ (гастрин, секретин, холецистокинин-панкреозимин) и при уменьшении в крови ионов Са++. Подавляют секрецию глюкагона инсулин, соматостатин, глюкоза крови и Са++. Клетки ЖКТ, продуцирующие гормоны, - «приборы раннего оповещения» клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине «гастро-энтеро-панкреатическая система».
Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ, способствует анаболическим процессам, увеличивая синтез гликогена, жиров и белков, тормозя эффекты многочисленных контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и соматотропина). Все эффекты инсулина по скорости их реализации подразделяются на четыре группы:
1)очень быстрые (через несколько секунд) — гиперполяризация мембран клеток за исключением гепатоцитов, повышение проницаемости для глюкозы, активация Na-K-АТФазы, входа К и откачивания Na+, подавления Са-насоса и задержка Са++;
2)быстрые эффекты (в течение нескольких минут) — активация и торможение различных ферментов, подавляющих катаболизм и усиливающих анаболические процессы;
3)медленные процессы (в течение нескольких часов) — повышенное поглощение аминокислот, изменение синтеза РНК и белков-ферментов;
4)очень медленные эффекты (от часов до суток) — активация митогенеза и размножения клеток.
Действие инсулина на углеводный обмен проявляется:
1)повышением проницаемости мембран в мышцах и жировой ткани для глюкозы;
2)активацией утилизации глюкозы клетками;
3)усилением процессов фосфорилирования;
4)подавлением распада и стимуляцией синтеза гликогена;
5)угнетением глюконеогенеза;
6)активацией процессов гликолиза;
7)гипогликемией.
Действие инсулина на белковый обмен состоит в:
1)повышении проницаемости мембран для аминокислот;
2)усилении синтеза иРНК;
3)активации в печени синтеза аминокислот;
4)повышении синтеза и подавлении распада белков.
Основные эффекты инсулина на липидный обмен:
1)стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы;
2)стимуляция синтеза триглицеридов;
3)подавление распада жира;
4)активация окисления кетоновых тел в печени.
Глюкагон – мощный контринсулярный гормон, его эффекты реализуются в тканях через систему вторичного посредника аденилатциклаза-цАМФ. В отличие от инсулина, глюкагон повышает уровень сахара в крови, в связи с чем его называют гипергликемическим гормоном.
Эффекторные гормоны передней доли гипофиза: соматотропный (соматотропин, гормон роста), пролактин и липотропины, непосредственно влияют на исполнительные органы (эффекторные органы) и клетки-мишени.
Соматотропный гормон (СТГ):
1)стимулирует развитие мягких тканей организма, линейный рост трубчатых костей;
2)оказывает прямое анаболическое влияние на белковый обмен (стимулирует транспорт аминокислот в клетки, биосинтез белка из аминокислот);
3)в физиологических концентрациях повышает уровень глюкозы в крови;
4)стимулирует липолиз (расщепление жиров) и мобилизацию жира из депо.
Соматотропин секретируется аденогипофизарными клетками непрерывно и «вспышками» через 20—30 мин и 3—5 ч с отчетливой суточной ритмикой — повышение секреции соматотропина происходит во время глубокого сна, на ранних его стадиях («человек растет, когда спит»). Секреция соматотропина стимулируется гипоталамическим нейропептидом соматолиберином, в механизме действия которого основным вторичным посредником является Са2+. Подавляется гипоталамическим соматостатином, приводящим к снижению концентрации ионов кальция в соматотрофах (соматотрофные клетки) аденогипофиза. Увеличивается после мышечных нагрузок, под влиянием травм, инфекций, голодания. Стимулируют продукцию 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. Гипогликемия активирует секрецию соматолиберина и соматотропина, 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 повышение в крови содержания прогестерона и свободных жирных кислот. Механизм отрицательной обратной связи в саморегуляции уровня гормона в крови реализуется стимуляцией соматотропином нейросекреции соматостатина.
Синтез и секреция аденогипофизом пролактина регулируется гипоталамическими нейропептидами — ингибитором пролактостатином и стимулятором пролактолиберином. Образование этих гипоталамических пептидов происходит в дофаминергических нейронах гипоталамуса. Секреция зависит от уровня в крови эстрогенов, глюкокортикоидов и тиреоидных гормонов.
Основной орган-мишень - молочная железа, где гормон стимулирует развитие специфической ткани и лактацию, оказывая свой эффект после связывания со специфическим рецептором с помощью вторичного посредника цАМФ. В молочных железах пролактин влияет именно на процессы образования молока, не на его выделение. Стимулирует синтез белка — лактальбумина, жиров и углеводов молока. Для регуляции роста и развития молочных желез синергистами пролактина являются эстрогены, но при начавшейся лактации эстрогены — антагонисты пролактина. Секреция пролактина стимулируется рефлекторно актом сосания.
Кроме влияния на молочные железы способствует поддержанию секреторной активности желтого тела в яичниках и образованию прогестерона. Является одним из регуляторов водно-солевого обмена организма, уменьшая экскрецию воды и электролитов, усиливает эффекты альдостерона и вазопрессина, стимулирует рост внутренних органов, эритропоэз, способствует появлению инстинкта материнства. Повышает образование жира из углеводов, способствуя послеродовому ожирению.
Нейрогипофиз не образует, а накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса — вазопрессин и окситоцин. Оба гормона находятся в гранулах в связи со специальными белками — нейрофизинами. В процессе секреции содержимое гранул путем экзоцитоза поступает в кровь.
Секреция вазопрессина обеспечивается его синтезом 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), непосредственно гипоталамическими нейронами, воспринимающими сдвиг концентрации натрия в крови и микросреде клеток;
2)активацией гипоталамических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке,
3)гормонами плаценты и ангиогензином-II, как содержащимся в крови, так и образуемом в мозге.
Эффекты вазопрессина реализуются за счет связывания пептида в тканях-мишенях с двумя типами рецепторов — V-I и V-2.
-стимуляция V-1-рецепторов, локализованных в стенке кровеносных сосудов, через вторичные посредники ИФ3 и кальций-кальмодулин вызывает сужение сосудов. Эффект в физиологических условиях выражен слабо из-за низких концентраций гормона в крови.
-связывание с V-2-рецепторами в дистальных отделах почечных канальцев через вторичный посредник цАМФ вызывает повышение проницаемости стенки канальцев для воды, ее реабсорбцию и концентрирование мочи. Как нейропептид поступает и в ликвор, и по аксонам экстрагипоталамной системы в другие отделы мозга, что обеспечивает его участие в формировании жажды и питьевого поведения, в нейрохимических механизмах памяти.
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.
Основные эффекты окситоцина заключаются в стимуляции сокращения матки при родах, сокращении гладких мышц протоков молочных желез, что вызывает выделение молока, в регуляции водно-солевого обмена и питьевого поведения. Окситоцин - один из дополнительных факторов регуляции секреции гормонов аденогипофиза, наряду с либеринами.
Внутренняя среда организма - совокупность биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей и принимающих участие в процессах обмена веществ.
Живой организм – открытая система. Открытая система - система, для существования которой необходим постоянный обмен веществом, энергией и информацией с внешней средой.
Взаимосвязи организма и внешней среды обеспечивают поступление во внутреннюю среду кислорода, воды и пищевых веществ, удаление из нее углекислоты и ненужных, иногда вредных, метаболитов. Внешняя среда поставляет организму огромное количество информации, воспринимаемой многочисленными чувствительными образованиями нервной системы. Внешняя среда оказывает не только полезные, но и вредные для жизнедеятельности организма влияния. Однако здоровый организм нормально функционирует, если воздействия среды не переходят границ допустимости. Такая зависимость жизнедеятельности организма от внешней среды с одной стороны, и относительная стабильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде с другой стороны, обеспечивается свойством организма, - гомеостазисом (гомеостазом).
Гомеостазис (гомеостаз) - свойство организма, обеспечивающее относительную стабильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде, если воздействия среды не переходят границ допустимости.
Гомеостазис — относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций. Это динамическое, а не статическое постоянство, т.к. подразумевает не только возможность, но необходимость колебаний состава внутренней среды и параметров функций в пределах физиологических границ с целью достижения оптимального уровня жизнедеятельности организма.
Деятельность клеток требует адекватной функции снабжения их кислородом и эффективного вымывания из них углекислого газа и других отработанных веществ или метаболитов. Для восстановления разрушающихся белковых структур и извлечения энергии клетки должны получать пластический и энергетический материал, поступающий в организм с пищей. Все это клетки получают из окружающей их микросреды через тканевую жидкость. Постоянство последней поддерживается благодаря обмену газами, ионами и молекулами с кровью.
Основные эффекты глюкагона проявляются в следующих сдвигах метаболизма:
1)активация гликогенолиза в печени и мышцах;
2)активация глюконеогенеза;
3)активация липолиза и подавление синтеза жира;
4)повышение синтеза кетоновых тел в печени и угнетение их окисления;
5)стимуляция катаболизма белков в тканях, прежде всего в печени, и увеличение синтеза мочевины.
Соматостатин — полипептидный гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, играет роль своеобразного «выключателя» синтеза различных гормонов: соматотропина (гормона роста), тиреотропных гормонов, инсулина, глюкагона и многих других гормонов, синтезируемых в органах пищеварительной системы.
Биологическая роль соматостатина - в подавлении секреции соматотропного гормона, АКТГ, ТТГ, гастрина, глюкагона, инсулина, ренина, секретина, ВЖП (вазоактивного желудочного пептида), желудочного сока, панкреатических ферментов и электролитов. Понижает абсорбцию ксилозы, сократимость желчного пузыря, кровоток внутренних органов (на 30-40%), перистальтику кишечника, уменьшает освобождение ацетилхолина из нервных окончаний и электровозбудимость нервов.