ЛЕКЦИЯ 11 Физиология эндокринной системы ВОПРОСЫ n

Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ 11 Физиология эндокринной системы ВОПРОСЫ n

11-11 Лекция гормоны 1.ppt

Количество слайдов: 121

ЛЕКЦИЯ 11 Физиология эндокринной системы

ВОПРОСЫ n n n 1. Основные понятия физиологии эндокринной системы 2. Гормоны, их природа и мишени в органах и тканях 3. Гипоталамо-гипофизарные отношения

n n Гуморальная регуляция функций – это влияние на жизнедеятельность клеток и тканей посредством выделения в кровь биологически активных химических соединений. Среди них могут быть гормоны, нейропептиды, интерлейкины. Сейчас известны сотни веществ, поступающих в кровь и выполняющих функцию сигнальных молекул. Они влияют на сон, процессы обучения и памяти, на тонус скелетных и гладких мышц, обладают обезболивающим или наркотическим эффектом.

Функциональная классификация химических сигналов

Примеры кринного влияния в интегративных системах организма

Для гуморальных влияний характерны следующие свойства: n -относительно медленное распространение химического вещества -регулятора с током крови (ликвора) n -отсутствие точной адресации для химического регуляторного соединения, поступающего в кровь или лимфу (ликвор) n -малая надежность связи, поскольку сигнальное вещество выводится из организма или разрушается.

n Важнейшей компонентой гуморальной регуляции функций является гормональная регуляция, осуществляемая деятельностью специализированной эндокринной системы.

Эндокринная система n n n Эндокринная система представляет собой функциональное объединение специализированных для внутренней секреции клеток, тканей и органов. Основной их функцией является синтез и секреция во внутреннюю среду организма (инкреция) молекул гормонов. Таким образом, эндокринная система осуществляет гормональную регуляцию процессов жизнедеятельности.

Эндокринной функцией обладают: n 1) органы или железы внутренней секреции, n 2) эндокринная ткань в органе, функция которого не сводится лишь к внутренней секреции, n 3) клетки, обладающие наряду с эндокринной и неэндокринными функциями.

Эндокринные структуры организма эндотелий сосудов

n 2. Гормоны, их природа и мишени в органах и тканях

Гормонами называются вещества высокой физиологической активности, выделяемые в кровоток специализированными эндокринными клетками и способные в чрезвычайно низких концентрациях (10 -7– 10 -12 М) вызывать значительные регуляторные влияния на обмен веществ.

Для гормонов характерны: n а) высокая биологическая активность n б) специфичность действия n в) дистантность действия.

Общие функции гормонов: 1. Репродукция. n n n Развитие организма по мужскому или женскому типу контролируют половые гормоны андрогены и эстрогены Арнольд Берхольд (1803 -1861) на петухе воспроизвел кастрацию и пересадку семенников Шарль Броун-Секар 1888 г. ввел себе экстракт семенников животных и омолодился на короткое время

Общие функции гормонов: 2. Рост и развитие. n n n Гормон роста (соматотропин) Инсулиноподобные факторы роста (соматомедины) Фактор роста нервов Фактор роста фибробластов Эпидермальный ростовой фактор

Общие функции гормонов: 3. Гомеостазис А)Контроль кровяного давления n Адреналин n ренин-ангиотензин n альдостерон n вазопрессин n NO n ПНУФ (предсердный натрий-уретический фактор) n эндотелины

Общие функции гормонов: 3. Гомеостазис Б) обмен кальция и фосфора n кальцитонин n паратгормон n В) водно-солевой обмен n АДГ(вазопрессин) n ренин-ангиотензин-альдостерон n ПНУФ

Общие функции гормонов: 4. Регуляция обмена веществ и энергии Обмен глюкозы n Адреналин ↑ n Глюкагон ↑ n Тироксин ↑ n Глюкокортикоиды (кортизол) ↑ n Инсулин ↓

Общие функции гормонов: 4. Регуляция обмена веществ и энергии Обмен жиров n карнитин (введение жирных кислот в митохондрии для окисления) n Лептин (из липоцитов, снижение потребления пищи) n Грелин (ЖКТ, стимуляция потребления пищи) и орексины гипоталамуса

Для гормонов существуют требования на соответствие Для того, чтобы исследователь доказал, что обнаруженное им вещество является гормоном, он должен прежде всего доказать, что : n n n -вещество выделяется в кровоток -для него имеется структура-мишень (орган или группа клеток) -для него имеется специфический рецептор -связывание с рецептором носит дозо-зависимый характер -имеются блокаторы-антагонисты рецепторов -подавление синтеза вещества-кандидата или блокада рецепторов приводит к отсутствию гормонального эффекта.

Гормоны, как и цитокины оказывают аутокринное (на клетку-продуцент), паракринное (на соседние с клеткой-продуцентом клетки) и дистантное (на клетки удаленных на значительное расстояние органов и тканей) действие

Биосинтез гормонов

n n n Любой синтез белка начинается с транспозиции сегментов ДНК, затем транскрипции, посттранскрипционного процессинга, трансляции, модификации. Многие полипептидные гормоны синтезируются в форме больших предшественников-прогормонов (проинсулин, проглюкагон, проопиомеланокортин и др. ). Конверсия прогормонов в гормоны осуществляется в аппарате Гольджи.

В крови гормоны транспортируются в неактивном состоянии, в комплексе с белками (транскортин, тестостеронсвязывающий глобулин и т. д. ). n Гормоны интенсивно инактивируются, прежде всего в печени. n

Инактивация гормонов: экскреция почками, метаболизм в крови и печени, активный транспорт в клетки

Оборот белковых гормонов

Динамика секреции имеет ритмический характер Гн. РГ гонадотропин-релизинг гормон СТГ соматотропин ЛГ лютеинизирующий гормон

Hormone molecules diffuse from the blood through the walls of the capillaries into the interstitial spaces. Once within the interstitial spaces, they diffuse to the target cells. (a) As the concentration of free hormone molecules increases in the blood, more molecules diffuse from the capillary to the target cells. (b) As the concentration of free hormone molecules decreases in the blood, fewer diffuse from the capillary to the target cells.

По химическому строению гормоны могут быть n n белками (полипептидами), например, инсулин; производными аминокислот (адреналин, тироксин); стероидами (тестостерон). производными арахидоновой кислоты (простагландины, эйкозаноиды)

Структура гормонов

Производные аминокислот

Липиды и стероиды

Регуляция секреции гормонов: субстратная

Регуляция секреции: нервная

Регуляция секреции: эндокринная 1. Thyroid-releasing hormone (TRH) is released from neurons in the hypothalamus and travels in the blood to the anterior pituitary gland. 2. TRH stimulates the release of thyroidstimulating hormone (TSH) from the anterior pituitary gland. TSH travels in the blood to the thyroid gland. 3. TSH stimulates the secretion of thyroid hormones (T 3 and T 4) from the thyroid gland into the blood. 4. Thyroid hormones act on tissues to produce responses. 5. Thyroid hormones also have a negativefeedback effect on the hypothalamus and the anterior pituitary to inhibit both TRH secretion and TSH secretion. The negative feedback helps keep blood thyroid hormone levels within a narrow range.

Эндокринная регуляция

Нейро-гормональная регуляция n n Эндокринные железы находятся в тесном взаимодействии с нервной системой, образуя общий интеграционный механизм регуляции. Регулирующее влияние ЦНС на активность желез внутренней секреции осуществляется либо через гипоталамус, либо прямо (на клетки мозгового вещества надпочечников).

n. Гипоталамус интегрирует все центральные влияния на эндокринные железы.

Три временных принципа нейроэндокринной регуляции

Механизмы действия гормонов. n n Гормоны могут влиять на клетки организма и прямо, и опосредованно, через нервную систему. Влияние через нервную систему определяется тем, что нейроны и нейронные сети находятся под контролем гормонов.

Экскреция воды почкой

Молекулу гормона обычно называют первичным посредником регуляторного эффекта, или лигандом. n n Молекулы большинства гормонов связываются со специфическими для них рецепторами плазматических мембран клеток мишеней, образуя лиганд-рецепторный комплекс. Для пептидных, белковых гормонов и катехоламинов его образование является основным начальным звеном механизма действия и приводит к активации мембранных ферментов и образованию различных вторичных посредников гормонального регуляторного эффекта, реализующих свое действие в цитоплазме, органоидах и ядре клетки.

Усиление и ослабление функции за счет регуляции количества рецепторов

Мембранные рецепторы подразделяют на: n каталитические, n связанные с ионными каналами, n являющиеся ионными каналами, n оперирующие через G‑белки n освобождающие факторы транскрипции

Классификация рецепторов

Каталитические n n 1. Рецепторные гуанилатциклазы катализируют образование ц. ГМФ из ГТФ. К таким мембранным рецепторным белкам -ферментам относятся 2 рецептора предсердного натриуретического фактора и рецептор NO – растворимая гуанилатциклаза

Каталитические n n n 2. Рецепторные серин/треониновые киназы фосфорилируют остатки серина и/или треонина как самого рецептора (автофосфорилирование), так и внутриклеточных белков. К этим рецепторам относятся рецепторы контролирующих рост и дифференцировку клеток цитокинов — трансформирующих факторов роста b

Каталитические n 3. Рецепторные тирозинкиназы фосфорилируют остатки тирозина как самого белка-рецептора (автофосфорилирование), так и разных внутриклеточных белков. К этой группе рецепторов относятся рецептор инсулина и рецепторы многих факторов роста (фибробластов, нервов, инсулиноподобного I).

Рецептор к инсулину - тирозинкиназа

Каталитические n n 4. Рецепторы, связанные с тирозинкиназами, взаимодействуют с цитоплазматическими тирозинкиназами, многие из которых являются протоонкогенами. К этой многочисленной группе рецепторов относятся рецепторы интерферонов (a, b, g), интерлейкинов (ИЛ 2, ИЛ 3, ИЛ 4, ИЛ 5, ИЛ 6), колониестимулирующего фактора гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), эритропоэтина

Каталитические n n 5. Рецепторные тирозинфосфатазы освобождают (дефосфорилируют) фосфатные группировки из фосфорилированных тирозилов внутриклеточных белков. К таким рецепторам относится общий Аг лимфоцитов CD 45 (от англ. cluster of differentiation — кластер дифференцировки, дифференцировочный Аг), обнаруженный в большинстве гемопоэтических клеток. Различные сигналы посредством CD 45 запускают дифференцировку таких клеток (в частности, лимфоцитов).

n n Рецепторы, связанные с ионными каналами, влияют на проницаемость ионных каналов через вторые посредники. К ним относятся адренорецепторы, мускариновые холинорецепторы, рецепторы серотонина, дофамина. Рецепторы этого типа — метаботропные рецепторы, они активируются в клетке–мишени в результате различных метаболических процессов, происходящих после образования комплекса «лиганд–рецептор» .

n n n Управляемые лигандами ионные каналы — интегральные мембранные белки — сочетают свойства рецептора и ионного канала и встроены в постсинаптическую мембрану нервных клеток, а также в постсинаптическую мембрану нервно-мышечного синапса между разветвлениями аксонов мотонейронов и скелетными МВ. Другими словами, некоторые рецепторы нейромедиаторов (например, никотиновые холинорецепторы, рецепторы глицина, серотонина, ГАМК и глутаминовой кислоты) сами по себе являются ионными каналами — ионотропные рецепторы (связывание лиганда с рецептором регулирует трансмембранную проницаемость за счёт ионного канала в составе рецептора). К этой же группе относятся рецепторы инозитолтрифосфата и рианодиновые рецепторы (саркоплазматический ретикулум)

Классификация синаптических рецепторов: ионотропные и метаботропные

n Рецепторы, связанные с G‑белком — полипептидные цепочки, расположенные в плазматической мембране клетки–мишени таким образом, что полипептид пронизывает мембрану 7 раз, образуя при этом по 3 находящихся кнаружи и кнутри от мембраны петли. Внеклеточный (N-конец) полипептида содержит связывающий лиганд участок, внутриклеточный (C-конец) расположен в цитозоле, а одна из обращённых внутрь клетки петель связывает G‑белок

Лиганды связанных с G‑белком мембранных рецепторов n ангиотензин II, АТФ, ацетилхолин (мускариновые рецепторы), нейромедин B, гастрин–рилизинг гормон, брадикинин, вазопрессин, глюкагон, вещество Р, гистамин, глутамат, люлиберин, нейропептид Y, норадреналин, серотонин, тиреотропный гормон, фактор активации тромбоцитов PAF, холецистокинин, эндотелин, метионин–энкефалин

Структура G-белков

Стероиды действуют на ядерные рецепторы как факторы транскрипции

n Межнейронные и нейронно-эффекторные взаимодействия с использованием «классических» медиаторов построены преимущественно на использовании рецепторов, расположенных в областях синаптических контактов, а также экстрасинаптически локализованных высокоаффинных рецепторов.

Типы рецепторов: мембранносвязанные и внутриклеточные, связанные с ионными каналами

Влияют на каналы

Оперируют через G-белки

G-белки The membrane-bound receptor has a receptor site exposed to the outside of the cell. The portion of the receptor inside of the cell can bind to the G protein. The ligand binds to the receptor site of the membrane-bound receptor. The combination alters the G protein. GTP replaces GDP on the α subunit, and the α subunit separates from the γ and β subunits. The α subunit can influence ion channels in the plasma membrane or the synthesis of intracellular mediators.

G-белки The subunits of the G protein recombine. When the ligand separates from the receptor site, additional G proteins are no longer activated. Inactivation of the α subunit occurs when phosphorylase removes an inorganic phosphate (Pi) from the GTP, leaving GDP bound to the α subunit.

G-белки влияют на вторые посредники: кальций и кальмодулин

G-белок и Аденилатциклаза

Инозитолтрифосфат IP 3 и диацилглицерол DAG

Общие вторые посредники

Вторичными посредниками, образующимися под влиянием этих мембранных ферментов, являются: n n n n n 1) циклический аденозинмонофосфат (ц. АМФ); 2) циклический гуанозинмонофосфат (ц. ГМФ); 3) инозитол-3 -фосфат (ИФЗ); 4) диацилглицерол; 5) олиго (А) (2, 5 -олигоизоаденилат); 6) Са 2+ {ионизированный кальций}; 7) фосфатидная кислота; 8) циклическая аденозиндифосфатрибоза; 9) NО (монооксид азота).

n n Прямое влияние. 1. Гормоны изменяют проницаемость клеточных мембран. Это прежде всего характерно для белковых и пептидных гормонов. Имеющиеся на поверхности клеток рецепторы, после связывания гормоналиганда, изменяют проницаемость мембраны для глюкозы или аминокислот (инсулин и соматотропин).

Оперирование не через G-белки, а прямо: ПНУФ

Рецептор инсулина встроен в плазматическую мембрану клетки –мишени Бета субъединица его - тирозинкиназа фосфорилирует ГЛЮТ 4

n n n 2. Воздействие на внутриклеточные ферментные системы. Вторичные посредники, например, циклические нуклеотиды, могут синтезироваться после рецепции гормона клеткой. Адреналин стимулирует аденилатциклазу, которая трансформирует АМФ в циклический АМФ. Мишенью гормонов могут быть и фосфодиэстеразы, разрушающие циклические нуклеотиды. Через ц. АМФ действуют в клетках АКТГ, адреналин, глюкагон, паратгормон. Специфичность действия, при этом, обеспечивается специфичностью рецептора, локализованного на клеточной мембране и сопряженного с аденилатциклазой.

Каскадный эффект Гипоталамус выделяет 0, 1 мкг КРФ- кортикотропинрелизинг-фактора. Тот действует на клетки аденогипофиза, которые выделяют АКТГ уже в дозе 1 мкг. АКТГ влияет на клетки корковой зоны надпочечников, и те секретируют 40 мкг кортикостероида. 1: 10: 40

Пример воздействия на внутриклеточные ферментные системы.

3. Гормоны проявляют свое действие на уровне генетического аппарата клетки. n Половые гормоны и гормоны коры надпочечников проникают в клетку и далее в виде комплекса с рецептирующей молекулой поступают в ядро. n Изменяют синтез информационной РНК.

Воздействие на уровне генетического аппарата. Цепочка гормон–ген–фермент.

Воздействие на уровне генетического аппарата

Примеры

NO как второй посредник

3. Гипоталамо-гипофизарная система n Часть промежуточного мозга — гипоталамус — и отходящий от его основания гипофиз анатомически и функционально составляют единое целое — гипоталамо-гипофизарную эндокринную систему.

Гипоталамо-гипофизарная система

Гипоталамические «оси»

Нейросекреция

Гормоны питуитарной железы

Основные релизинг-факторы гипоталамуса и гормоны аденогипофиза.

Гормоны гипофиза

Гормоны нейрогипофиза Крупные нейросекреторные клетки Паравентрикулярное и Супраоптическое ядро

Структура гормонов нейрогипофиза

Функции АДГ как вазопрессина

Контроль АДГ как антидиуретического гормона

Механизм выделения окситоцина

Основные гормоны аденогипофиза.

Гормон роста

Гормон роста Ростовые эффекты: n Стимуляция синтеза белка n Стимуляция утилизации жира (сохранение аминокислот для синтеза белка) n Стимуляция захвата аминокислот клетками n Пролиферация хрящевых клеток и рост кости в области ее эпифизарной пластинке Избыток – акромегалия и гигантизм, недостаток – гипофизарная карликовость

Гормон роста Метаболические эффекты ГР n Снижение концентрации аминокислот в крови n Повышение положительного азотистого баланса n Повышение синтеза ДНК, РНК и белка n Рост уровня глюкозы в крови и рост потребления жирных кислот

Гормон роста Стимуляция выделения ГР: n Биоритмы n Стресс и физическая нагрузка n Гипогликемия (инсулин) n Аргинин (NO) n Лептин

Гигантизм: избыток ГР в детстве

Избыточное выделение ГР (взрослый): акромегалия

Функции соматостатина (соматотропин ингибирующего гормона СИГ)

Спасибо за внимание!