Роль гормонов в процессе адаптации Стресс и адаптация

Роль гормонов в процессе адаптации Стресс и адаптация

Адаптация приспособление к конкретным условиям обитания, проявляющееся в появлении устойчивости к действию определенных факторов среды

Варианты гомеостатической регуляции Условия среды n Адеквантные – соответствуют генофенотоипичеким свойствам организма n Неадекватные – не соответствуют генофенотипическим свойствам организма Характер регуляции n Не требует включения дополнительных механизмов регуляции n Требует включения дополнительных механизмов регуляции и более интенсивного функционирования

Преадаптация (Люсьен Кено) n Генотипические признаки, закреплённые в филогенезе и позволяющие индивиду иметь готовый набор вариантов реагирования

Импритинг (Шпальдинг, 1872, Лоренц 1937) n Запечатление n В отличие от ассоциативного обучения не требует длительно безусловного подкрепления. n Формируется под воздействием значимых стимулов, имеющих сродство к готовым наборам генетических программ реагирования

Система, ответственная за адаптацию Орган, система органов, несколько систем (в зависимости на которые ложится повышенная нагрузка от вида воздействия),

Этапы адаптации Срочная адаптация 2. Долговременная адаптация 1.

Срочная адаптация Быстрое повышение активности системы, ответственной за адаптацию до пределов ее функционального резерва. Повышение активности системы происходит на основе готовых программ.

Долговременная адаптация повышение активности системы, ответственной за адаптацию на основании изменения ее структуры (появления системного структурного следа адаптации).

Системный структурный след Морфологические изменения в системе ответственной за адаптацию, которые позволяют ей эффективно обеспечивать нужды организма без функционального напряжения. Пример с микросомальной системой окисления ксенобиотиков

Формирование системного структурного следа обеспечивает увеличение физиологических возможностей доминирующей системы не за счет глобального роста массы ее клеток, а за счет роста именно тех клеточных структур, которые лимитируют функцию данной системы.

Крос-адаптация n Формирование на основе уже имеющейся специфической резистентности к конкретному воздействию перекрёстной устойчивости к другому воздействию (гипоксия и физнагрузка)

Повреждающий фактор Срочная адаптация Активация генетического аппарата клеток Долговременная адаптация на основе формирования системного структурного следа Структурный след в других системах организма

Плата за адаптацию n Комплекс предпатологических или патологических изменений в организме, сопровождающих процесс адаптации n Износ системы, ответственной за адаптацию, истощение её энергетических и структурных резервов n Неспецифическая цена адаптации – нарушение деятельности систем, непосредственно не связанных с адаптацией к данному фактору

Стресс неспецифическая реакция, протекающая параллельно с изменениями в деятельности системы, отвечающей на конкретный раздражитель

Г. Селье Триада Селье Гипертрофия коры надпочечников 2. Инволюция тимико-лимфоидной ткани 3. Язвенное повреждение кишечника 1.

Стресс называют общим адаптационным синдромом потому, что без стресса адаптация невозможна.

Воздействия, вызывающие стресс называются стрессорами (или стрессирующими факторами) 1. Физиологические стрессоры 2. Психологические стрессоры (физические и умственные нагрузки, боль, колебания температуры, заболевания) (сигналы угрозы, опасности, переживания, обиды, необходимость решения сложной задачи).

Не бывает физического, психического или эмоционального стресса Бывают физические, психические и эмоциональные компоненты системной реакции организма – стресса, эти компоненты всегда присутствуют в реакции вместе

Стадии (фазы) стресса 1. 2. 3. 4. Первичный шок Стадия тревоги Стадия резистентности Стадия истощения

Стресс-реализующие системы Симпато-адреналовая система (САС) 2. Гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковая (ГГНС) 3. Соматотропин – соматомедины (СТГ) 1.

Повышение активности симпатической части вегетативной нервной системы n нервная система – повышение активности, возбудимости, скорости распространения импульса n сердечно-сосудистая и дыхательная повышение АД, увеличения кровоснабжения мозга, сердца, мышц, расширение бронхов n Метаболизм – распад гликогена и жира

Эффекты адреналина – срочные n нервная система n сердечно-сосудистая и дыхательная n метаболизм

КАТЕХОЛОВЫЕ АМИНЫ Синтез. Катехоламины синтезируются из тирозина по цепочке: тирозин (превращение тирозина катализирует тирозин гидроксилаза) ® ДОФА (ДОФА-декарбоксилаза) ® дофамин (дофамин-bгидроксилаза) ® норадреналин (фенилэтаноламин. N-метилтрансфераза) ® адреналин. n ДОФА (диоксифенилаланин). Эта аминокислота выделена из бобов Vicia faba L, как антипаркинсоническое средство применяется её L-форма — леводопа (L-ДОФА, леводофа, 3 -гидрокси-L-тирозин, L-дигидроксифенилаланин). n Дофамин — 4 -(2 -аминоэтил)пирокатехол. n Норадреналин [2 -амино-1 -(3, 4 дигидроксифенил)этанол] — деметилированный предшественник адреналина. Фермент синтеза норадреналина (дофамин-b-гидроксилаза) секретируется из хромаффинных клеток и норадренергических терминалей вместе с норадреналином. n

КАТЕХОЛОВЫЕ АМИНЫ Адреналин — l-1 -(3, 4 -дигидроксифенил)-2(метиламино)этанол — только гуморальный фактор, в синаптической передаче не участвует. n Секреция. При активации симпатической нервной системы хромаффинные клетки выбрасывают в кровь катехоловые амины (преимущественно адреналин). Вместе с катехоламинами из гранул выделяются АТФ и белки. Адреналин-содержащие клетки содержат также опиоидные пептиды (энкефалины) и секретируют их вместе с адреналином. n Метаболизм адреналина и других биогенных аминов происходит под влиянием катехол-О-метилтрансферазы и моноаминооксидаз. В результате образуются экскретируемые с мочой метанефрины и ванилилминдальная кислота соответственно. Время полураспада катехоламинов в плазме около 2 минут. У здорового мужчины в положении лёжа содержание в крови норадреналина составляет около 1, 8 нмоль/л, адреналина — 16 нмоль/л и дофамина — 0, 23 нмоль/л. n

КАТЕХОЛОВЫЕ АМИНЫ Эффекты. Катехоламины имеют широкий спектр эффектов (воздействие на гликогенолиз, липолиз, глюконеогенез, существенное влияние на сердечно-сосудистую систему). Вазоконстрикция, параметры сокращения сердечной мышцы и другие эффекты катехоловых аминов реализуются через a- и b–адренергические рецепторы на поверхности клеток–мишеней (ГМК, секреторные клетки, кардиомиоциты). n Чрезмерная продукция адреналина (например, при феохромоцитоме) гарантирует развитие артериальной гипертензии. Феохромоцитома — опухоль, состоящая из хромаффинных клеток, синтезирующих катехоламины. Феохромоцитому обнаруживают примерно у 0, 5% больных с артериальной гипертензией. n

КАТЕХОЛОВЫЕ АМИНЫ Рецепторы катехоловых аминов — адренергические. Адренорецепторы клеток–мишеней (включая синаптические) связывают норадреналин, адреналин и различные адренергические ЛС (активирующие — агонисты, адреномиметики, блокирующие — антагонисты, адреноблокаторы). Адренергические рецепторы подразделяют на a- и b-подтипы. n Среди a- и b‑адренорецепторов различают: a 1 - (например, постсинаптические в симпатическом отделе вегетативной нервной системы), a 2 - (например, пресинаптические в симпатическом отделе вегетативной нервной системы и постсинаптические в головном мозге), b 1 - (например, кардиомиоциты), b 2 - и b 3‑адренорецепторы. n Адренорецепторы связаны с G‑белком n n

КАТЕХОЛОВЫЕ АМИНЫ а 1 n n a 2 n n n b 1 n n b 2 n Гликогенолиз. Усиление. ГМК сосудов и мочеполовой системы. Сокращение. ГМК ЖКТ. Расслабление. Липолиз. Подавление. Инсулин, ренин. Подавление секреции. Кардиомиоциты. Увеличение силы сокращения. Липолиз. Усиление. n Инсулин, глюкагон, ренин. Усиление секреции. ГМК бронхов, ЖКТ, кровеносных сосудов, мочеполовой системы. Расслабление. Печень. Усиление гликогенолиза и глюконеогенеза. Мышцы. Усиление гликогенолиза. n Липолиз. Усиление. n n n b 3 n n Все подтипы b 2‑адренорецепторов активируют аденилатциклазу и увеличивают внутриклеточное содержание ц. АМФ. a 2 -Адренорецепторы ингибируют аденилатциклазу и уменьшают внутриклеточное содержание ц. АМФ. a 1 -Адренорецепторы активируют фосфолипазу C, что увеличивает (посредством инозитолтрифосфата и диацилглицерола) внутрицитоплазматическое содержание ионов Ca 2+.

Связи гипоталамуса и гипофиза

ГГНС n Кортиколиберин n Стимулы- любые стрессирующие воздействия – боль, голод, температура, физическая и умственная работа высокой интенсивности

Эффекты кортизола Нервная система 2. Сердечно-сосудистая 3. Метаболизм 1. 1 и 2 – потенцирующие эффекты по отношению к адреналину Накопление ионов Са++ в клетках

Влияние кортизола на обмен белков, жиров и углеводов 1. Распад белков 2. Распад жиров 3. Синтез глюкозы

В результате Увеличивается количество глюкозы и жиров для окисления в нейронах, мышечной ткани, сердце

Эффекты глюкокортикоидов n n n Углеводный обмен. Основные события разворачиваются между скелетными мышцами, жировыми депо организма и печенью. Основные пути метаболизма — стимуляция глюконеогенеза, синтез гликогена и уменьшение потребления глюкозы внутренними органами (кроме головного мозга). Основной эффект — увеличение концентрации глюкозы в крови. Глюконеогенез — синтез глюкозы за счёт аминокислот, лактата и жирных кислот, т. е. неуглеводных субстратов. В скелетных мышцах глюкокортикоиды усиливают распад белков. Образующиеся аминокислоты поступают в печень. В печени глюкокортикоиды стимулируют синтез ключевых ферментов обмена аминокислот — субстратов глюконеогенеза. Синтез гликогена усиливается за счёт активации гликогенсинтетазы. Запасаемый гликоген легко превращается в глюкозу путём гликогенолиза.

Эффекты глюкокортикоидов Липидный обмен. Кортизол увеличивает мобилизацию жирных кислот — источник субстратов для глюконеогенеза. n Липолиз усиливается в конечностях. n Липогенез усиливается в других частях тела (туловище и лицо). n Эти дифференциальные эффекты придают больным (например, при синдроме Кушинга) характерный внешний вид. n Синдром Кушинга (гиперкортицизм) возникает в результате значительного повышения содержания глюкокортикоидов в крови. n

Эффекты глюкокортикоидов n n n Гипокортицизм. Пониженная секреция адренокортикоидов может быть вызвана первичной надпочечниковой недостаточностью (болезнь Аддисона) или отсутствием стимуляции коры надпочечников АКТГ (вторичная надпочечниковая недостаточность). Аддисонова болезнь — первичная недостаточность надпочечников. Атрофия коры надпочечников, обусловленная аутоиммунным процессом, — наиболее частая причина. Белки и нуклеиновые кислоты Анаболический эффект в печени. Катаболический эффект в других органах (в особенности в скелетных мышцах).

Эффекты глюкокортикоидов n n n Иммунная система. В высоких дозах глюкокортикоиды выступают как иммунодепрессанты (применяют для предупреждения отторжения трансплантированных органов, при тяжёлой псевдопаралитической миастении — myasthenia gravis — результат появления аутоантител к никотиновым рецепторам ацетилхолина). Воспаление. Глюкокортикоиды имеют выраженный противовоспалительный эффект. Синтез коллагена. Глюкокортикоиды при длительном применении ингибируют синтетическую активность фибробластов и остеобластов, в результате развиваются истончение кожи и остеопороз. Скелетные мышцы. Длительное применение глюкокортикоидов поддерживает катаболизм мышц, что приводит к их атрофии и мышечной слабости. Воздухоносные пути. Введение глюкокортикоидов может уменьшить отёк слизистой оболочки, развивающийся, например, при бронхиальной астме.

Соматотропный гормон – СТГ вырабатывается в гипофизе

СТГ – фактор формирования системного структурного следа адаптации Гормон увеличивает включение аминокислот в клетки и синтез из них белков, следовательно, происходит рост и увеличение мощности системы, ответственной за адаптацию.

ГОРМОНЫ РОСТА Гормон роста (соматотрофный гормон — СТГ, соматотропин) нормально синтезируется только в ацидофильных клетках (соматотрофы) передней доли гипофиза. Другой гормон роста — хорионический соматомаммотрофин (плацентарный лактоген, 190 аминокислот, мол. масса 22 125) синтезируется в клетках синцитиотрофобласта (другими словами, гены этого гормона принадлежат геному плода). Эффекты гормонов роста опосредуют инсулиноподобные факторы роста — соматомедины. Гормоны роста — анаболики, они стимулируют рост всех тканей. n Структура. Нативный гормон роста — полипептид (191 аминокислотный остаток, C 990 H 1529 N 263 O 299 S 7, мол. масса 22 124). Рекомбинантный СТГ содержит полную последовательность нативного соматотропина и N-концевой метионин (C 995 H 1537 N 263 O 301 S 8) n

ГОРМОНЫ РОСТА n n n Соматолиберин стимулирует синтез и секрецию СТГ. Соматостатин подавляет секрецию СТГ, выделившийся из эндокринных клеток аденогипофиза, подавляет дальнейшую его секрецию. На секрецию СТГ влияют физическая нагрузка, гипогликемия, аминокислоты (например, аргинин), b‑адреноблокаторы, половые гормоны, ЛС (например, L-дофа, клонидин). При голодании и недостаточном питании секреция СТГ увеличивается. В сочетании с другими гормонами (кортизол, адреналин и глюкагон) СТГ адаптирует организм к этим ситуациям, мобилизуя в качестве источника энергии свободные жирные кислоты из жировых запасов.

ГОРМОНЫ РОСТА. Функции СТГ — анаболический гормон, стимулирующий рост всех клеток за счёт увеличения поступления в клетки аминокислот и усиления синтеза белка. Наиболее очевидны долговременные эффекты СТГ на рост костей. При этом мишенями СТГ являются клетки эпифизарной хрящевой пластинки длинных трубчатых костей и остеобласты периоста и эндоста. n Эпифизарный хрящ. Рост длинных трубчатых костей в длину происходит за счёт пролиферации и дифференцировки клеток эпифизарной хрящевой пластинки (энхондральный остеогенез, или образование кости на месте хряща). СТГ стимулирует этот процесс. n Остеобласты. Утолщение костей происходит за счёт дифференцировки остеобластов надкостницы (периост) и эндоста. СТГ стимулирует этот процесс. В итоге наблюдается аппозиционный (наложением) рост кости. n

ГОРМОНЫ РОСТА. Функции Метаболические эффекты СТГ двуфазны, направлены на поддержание уровня глюкозы в крови и обеспечение энергетических затрат организма. n Начальная фаза (инсулиноподобный эффект). СТГ увеличивает поглощение глюкозы мышцами и жировой тканью, а также поглощение аминокислот и синтез белка мышцами и печенью. Одновременно СТГ угнетает липолиз в жировой ткани. Через несколько минут развивается отсроченная фаза эффектов СТГ. n Отсроченная фаза (антиинсулиноподобный, или диабетогенный эффект. Через несколько десятков минут происходят угнетение поглощения и утилизации глюкозы (содержание глюкозы в крови увеличивается) и усиление липолиза (содержание свободных жирных кислот в крови увеличивается). При длительном воздействии СТГ развивается резистентность клеток–мишеней (мышцы, жировая ткань, печень) к эффектам инсулина. Такая инсулинорезистентность приводит к нарушениям углеводного и жирового обмена, появляются симптомы сахарного диабета типа II. n

ГОРМОНЫ РОСТА. Функции Обмен белка. СТГ стимулирует поступление аминокислот и синтез белка в клетках (анаболический эффект). n Жировой обмен. СТГ усиливает липолиз, освобождающиеся при этом жирные кислоты используются для пополнения энергетических затрат клеток. n В итоге под влиянием СТГ происходит перераспределение в очерёдности использования веществ для получения энергии: используются жиры, а не углеводы или белки. Поскольку СТГ имеет анаболический эффект, это приводит к увеличению массы тела без накопления жиров. n

ГОРМОНЫ РОСТА Время полужизни СТГ в крови около 25 минут. Около 40% выделившегося СТГ образует комплекс с СТГ–связывающим белком, при этом продолжительность полужизни СТГ значительно возрастает. n Рецептор СТГ относится (вместе с рецептором пролактина, ряда интерлейкинов и эритропоэтина) к семейству цитокиновых рецепторов (связанные с тирозинкиназой рецепторы). СТГ связывается также с рецептором пролактина. n

Соматомедины n Соматомедины C и A (полипептиды из 70 и 67 аминокислотных остатков соответственно) опосредуют эффекты СТГ, выступая в качестве аутокринных факторов роста. Оба соматомедина имеют выраженную структурную гомологию с проинсулином, почему их также называют инсулиноподобными факторами роста. Рецепторы соматомединов, как и рецептор инсулина, относятся к рецепторным тирозинкиназам. Соматомедин C, связываясь с его рецепторами, стимулирует синтез гипофизарного СТГ и гипоталамического соматостатина и подавляет синтез гипоталамического соматолиберина.

Система ТТГ-тиреоидные гормоны. Значение – повышение темпа метаболизма (кислород, окисление и фосфориллирование), накопление АТФ, синтез специфических белков в тканях.

Важнейшие адаптационные функции стресса Мобилизация энергетических и структурных ресурсов. 2. Перераспределение ресурсов и направление их в доминирующую систему. Перераспределение происходит в результате избирательного расширения сосудов работающих мышц 3. Активация совместно с метаболитами-регуляторами процессов синтеза нуклеиновых кислот и белка в системе, ответственной за адаптацию 1.

Итог адаптации Формирование системного структурного следа адаптации и повышение мощности системы ответственной за адаптацию.

Повреждающее действие стресса 1) напряжение и поломка системы, ответственной за адаптацию, 2) прямые повреждающие эффекты избытка гормонов стресс-реализующих систем 3) нарушение деятельности органов и систем, в которых длительно нарушено кровообращение в результате перераспределения крови к системе, ответственной за адаптацию.

САС, ГГНС Нервная система 2. Сердечно-сосудистая 3. Метаболизм 1.

Механизмы защиты от повреждающего действия стресса 1. Эндогенные опиоиды - энкефалин и -эндорфин 2. - аминомасляная кислота 3. система эндогенных антиокислителей