ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ • Med-of-Rita

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ — совокупность регулирующего воздействия различных гормонов на функции организма. Возникнув на определенной стадии эволюционного развития, Гормональная регуляция является более ранней формой, чем нервная регуляция, и играет роль соединительного звена между ц. н. с. и тканями. Гормональная регуляция играет важную роль в поддержании гомеостаза (см.) и в адаптации организма к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды (см. Адаптация). Она осуществляется изменением секреции гормонов в ответ на внешние или внутренние воздействия и может реализоваться следующим путем: ц.н.с. —> гипоталамус (рилизингфакторы) —> гипофиз (тройные гормоны) —> периферические эндокринные железы (гормоны) —> органы и ткани (см. Гипоталамо-гипофизарная система).

История развития представлений о Гормональной регуляции является историей развития эндокринологии и биологии в целом; проблема Г. р. тесно связана с достижениями в области исследования гормонов (см. Гормоны) и с вопросами нервной регуляции (см. Нейрогуморальная регуляция). Выяснение физ.-хим. и молекулярных основ Г. р. связано с изучением биосинтеза белка, с исследованиями структуры и функции биол, мембран, ферментов и с другими достижениями биохимии.

Поскольку в целом Г. р. является результатом влияния различных гормонов, то отдельный физиологический эффект определяется действием того или иного гормона. Г. р. влияет на все уровни организации живой системы. В зависимости от специфичности гормонального действия она может быть либо относительно специализированной, как, напр., избирательная регуляция альдостероном транспорта натрия и калия через эпителиальные структуры почек, либо широкой, как регуляция окислительных процессов, процессов дифференцировки, роста, развития и т. д. Однако в любом случае конкретный объект Г. р.— хим. реакции живого организма, и этот ее аспект имеет наибольший теоретический и практический интерес.

Среди механизмов Г. р. наиболее изучено влияние гормонов на биосинтез белков (см.). Влияние гормонов на скорость биосинтеза белка лежит в основе регуляции таких процессов, как рост, развитие, дифференцировка тканей, синтез тканевых белков, созревание фолликулов яйцеклетки и т. д.

Г. р. наиболее ярко выражается влиянием гормонов на синтез ферментов, т. к. все хим. реакции в организме катализируются ферментами (см.). Наиболее изучена Г. р. синтеза двух ферментов аминокислотного обмена: триптофана (триптофаноксигеназы или триптофанпирролазы) и тирозина (тирозин-аминотрансферазы). Установлено, что глюкокортикоиды у животных и человека значительно повышают скорость синтеза этих ферментов. Аналогичные данные получены и в отношении влияния других гормонов на ферменты, причем нередко между гормонами имеются антагонистические взаимоотношения. В качестве примера можно привести данные о противоположном действии глюкокортикоидов и инсулина на распад глюкозы в тканях: глюкокортикоиды тормозят его, а инсулин — повышает. Этот факт объясняется противоположным влиянием указанных гормонов на ферменты, катализирующие распад глюкозы (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа), количество которых возрастает после введения инсулина и снижается после введения глюкокортикоидов. Что же касается ферментов синтеза глюкозы (пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксилазы, фруктозо-1, 6-дифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы), то инсулин подавляет их синтез, а глюкокортикоиды повышают. Влияние гормонов на скорость синтеза белка показано и in vitro: тироксин в концентрации 6,6×10^-5 М стимулировал полный синтез (5-цепей гемоглобина в ретикулоцитах кролика. При выяснении этапа биосинтеза белка, на к-ром осуществляется Г. р., установлено, что это может быть как стадия транскрипции, так и стадия трансляции. Получены данные о возможности влияния гормонов на скорость синтеза информационных (матричных) РНК.

Поскольку количество активных ферментов в тканях определяется не только скоростью синтеза, но и скоростью их распада, объектом Г. р. может быть обмен самих ферментных белков. Установлено, что гормоны могут влиять на период полураспада ферментов. Напр., после введения животным преднизолона период полураспада аланин-аминотрансферазы в печени снижается с 3,5 до 1,2 дня, а после инкубации ткани печени с кортизолом период полураспада тирозинтрансаминазы снижается с 11,1 до 3,7 часа.

Одним из путей Г. р. может быть изменение конформации (пространственной структуры) ферментов, что иллюстрируется эффектом эстрогенов и тироксина в отношении глутаматдегидрогеназы. Этот фермент в присутствии указанных гормонов диссоциирует на субъединицы, и глутаматдегидрогеназная активность при этом резко снижается. Влияние гормонов на конформацию ферментных белков имеет большое значение еще и потому, что именно конформация определяет стабильность ферментов к различным воздействиям, а сохранение активной конформации определяет ферментативную активность. Получены данные о повышении специфической активности ферментов под влиянием гормонов без изменения количества самих ферментов. Возможно, что в таких случаях Г. р. заключается в поддержании оптимальной для катализа конформации фермента. Необходимо также учитывать, что Г. р. в целостном организме осуществляется во взаимодействии с другими контрольными механизмами, регулирующими скорость ферментативных реакций.

Большое значение в реализации Г. р. придают циклическому 3′,5′-АМФ как посреднику в действии многих гормонов. Это соединение образуется в организме из АТФ при посредстве фермента аденилатциклазы; распад 3′,5′-АМФ катализируется фосфодиэстеразой. Через 3′,5′-АМФ реализуется влияние АКТГ и лютеинизирующего гормона на стероидогенез (см. Стероиды), а катехоламинов, глюкагона и инсулина — на липолиз (см. Жировой обмен) и гликогенолиз (см. Гликолиз), гипоталамических рилизингфакторов — на освобождение тропных гормонов гипофиза и т. д. Внутриклеточное действие 3′,5′-АМФ состоит в его влиянии на активность ферментов. Цикло-АМФ связывает неактивную единицу (рецептор) протеинкиназы, в результате чего освобождается каталитическая субъединица и образуется активированная протеинкиназа. Цикло-АМФ является не только посредником в реализации действия гормонов, но участвует также и в их секреции; это показано, в частности, в отношении альдостерона (см.) и кальцитонина (см.).

Очень важной стороной Г. р. является влияние гормонов на проницаемость клеточных мембран. Эти мембраны в большой степени определяют физ.-хим. состояние внутренней среды клетки, т. к. через них происходит транспорт ионов, воды, углеводов, аминокислот, жиров и других компонентов внутренней среды. Клеточная мембрана (см. Мембраны биологические) имеет толщину ок. 8 нм и состоит из бимолекулярного слоя липидов, покрытых с обеих сторон белковыми пленками. Мембрана не является гомогенной на протяжении клетки и состоит из различных функциональных единиц. Инсулин вызывает переход ламинарной формы мембраны в мицел-лярную (глобулярную), что сопровождается переориентировкой полярных групп Липидного компонента и изменением проницаемости вследствие возникновения «каналов». Влияние гормонов на функциональное состояние клеточных мембран является очень важным звеном Г. р. по трем основным причинам: 1) вследствие возможности таким путем контролировать проницаемость; 2) вследствие возможности влияния гормонов на активность аденилатциклазы, к-рая во многих тканях «встроена» в мембрану; 3) вследствие того, что меточные мембраны являются первым местом контакта гормонов, поступающих с кровью, с органами-мишенями.

Аденилатциклаза — сложный фермент липопротеидной природы, и изменение ее пространственной структуры приводит как к увеличению (или снижению) количества 5′,5′-АМФ, так и к изменению конформации данного участка мембраны.

Влияние гормонов на мембраны можно рассматривать как одно из звеньев начального взаимодействия гормонов с тканями, т. е. специфической рецепции гормонов. Вопрос о проникновении белковых гормонов внутрь клетки еще не решен окончательно, и полагают, что именно на мембране происходит «пусковая» реакция, развязывающая последовательность эффектов этих гормонов. В отношении стероидных гормонов установлено, что они проникают в клетки и первично связываются со специальными рецепторными белками. Наиболее подробно этот вопрос исследован для эстрогенов (см.). В эстрогенчувствительных тканях обнаружены особые белки, «специфически связывающие эстрогены; сначала гормон связывается с рецепторами цитоплазмы, затем переносится в ядро и там связывается с другим рецепторным белком, после чего воздействует на генетический аппарат клетки. Вероятно, связывание имеет место и для других стероидных гормонов (см.), в то время как для пептидных гормонов (см. Белково-пептидные гормоны) и катехоламинов первичным может быть активация аденилатциклазы и последующее образование 3′,5′-АМФ.

Г. р. имеет видовые, половые и возрастные особенности, в основе которых лежат различия или изменение величины и качества секреции отдельных эндокринных желез, а также различия в чувствительности тканей к гормонам. В отношении видовых различий Г. р. можно привести пример кортикостероидной индукции тирозинаминотрансферазы в печени: у амфибий и рыб активность фермента почти не меняется после введения кортизола, а у млекопитающих и птиц эта активность резко возрастает. В эмбриональном периоде гормональная индукция ферментов отсутствует и появляется впервые в период от нескольких часов до нескольких дней после рождения. С возрастом гормональная индукция для одних ферментов не изменяется, а для других либо ослабевает, либо даже повышается. Возможно, что именно это лежит в основе характерной для Г. р. при старении дискоординации регуляции, т. е. в основе нарушения и разобщения гармоничного взаимоотношения различных типов регуляции (см. Старость, старение). Нарушение Г. р. происходит и при разнообразных патол, состояниях как эндокринной, так и неэндокринной этиологии. Практически все эндокринные заболевания приводят к расстройствам Г. р., выраженность которых может быть различной. Так, при вирилизирующих опухолях надпочечников извращается характерная для женского организма Г. р. вследствие чрезмерного поступления андрогенов в организм; при феминизирующих опухолях происходит аналогичное расстройство характерной для мужского организма Г. р. вследствие избытка эстрогенов. Однако и при неэндокринных заболеваниях, как правило, наступают изменения Г. р., хотя и не всегда резко выраженные, т. к. эндокринная система необычайно лабильна к любым воздействиям. Нередко очень трудно провести границу между гомеостатическими и патол, сдвигами Г. р. Своеобразный характер имеет изменение Г. р. при опухолях (напр., в ткани экспериментальной гепатомы у животных теряется способность некоторых ферментов изменять свою активность в ответ на введение кортикостероидов, в то время как в ткани печени, граничащей с опухолью, эта способность сохраняется). О возможности серьезных нарушений Г. р. необходимо помнить и при назначении гормональной терапии (см. Гормонотерапия), особенно при длительном введении гормонов, нередко приводящем к выраженным расстройствам обмена веществ.

Библиография Биохимия гормонов и гормональной регуляции, под ред. Н. А. Юдаева, М., 1976; Горизонтов’П. Д. и Протасова Т. Н. Роль АКТГ и кортикостероидов в патологии, М., 1968, библиогр.; Протасова Т. Н. Гормональная регуляция активности ферментов, М. 1975, библиогр.; Современные вопросы эндокринологии, под ред. Н. А. Юдаева, в. 3—4, М., 1969— 1972; Утевский А. М. и Расин М. С. Катехоламины и кортикостероиды (молекулярные аспекты взаимоотношений двух основных адаптационных систем), Усп. совр, биол., т. 73, № 3, с. 323, 1972, библиогр.; Фролькис В. В. Регулирование, приспособление и старение, Л., 1970, библиогр.; Юдаев Н. А. О действии гормонов на уровне передачи генетической информации, Пробл, эндокрин, и гормонотер., т. 13, №1, с. 112, 1967, библиогр.; Юдаев Н. А. и Протасова Т. Н. Молекулярные механизмы гормонального контроля у животных, Журн. Всесоюз, хим. о-ва, т. 18, JSIa 2, с. 160, 1973, библиогр.; Юдаев Н. А. и др. Циклические нуклеотиды как внутриклеточные передатчики действия гормонов, Усп. совр. биол.» т. 80, № 3, с. 351, 1975, библиогр.; Baulieu E. E. Etudes sur le mode d’action des hormonesst^roides sexuelles, P.—N.Y., 1974; Biochemical actions of hormones, ed. by G. Litwack, v. 1—2, N. Y. — L., 1970-1972; Prieden E. H. Chemical endocrinology, N. Y., 1976; Malkinson A. M. Hormone action, L., 1975; Schulster D., Bur stein S. a. Cooke B. A. Molecular endocrinology of the steroid hormones, L., 1976.

Т. H. Протасова.