Взаємозв’язок між нервовою та ендокринною системами
Основні зв’язки між нервової та ендокринної системою регуляції здійснюються за допомогою спеціальних відділів мозку – гіпоталамуса і гіпофіза. Нервові сигнали, що приходять в гіпоталамус, активують секрецію так званих рилізинг-факторів: тиреоліберином,
Соматоліберину, пролактоліберін, гонадолиберина і кортіколіберіна, а також соматостатина і пролактостатіна (рис. 3.1). Мішенню ліберинів і статинів, секретується гіпоталамусом, є гіпофіз. Кожен з ліберинів взаємодіє з певною популяцією клітин гіпофіза і викликає в ній синтез відповідних Тропіних: тиреотропина, соматотропіну (гормону росту), пролактину, гонадотропінів (два гормони – лютеїнізуючий і фолікулостимулюючий), а також адренокортикотропного гормону (АКТГ). Вплив на гіпофіз статинів протилежне – вони пригнічують секрецію Тропіних.
Роль Тропіних, секретується гіпофізом, полягає в регуляції відповідних ендокринних залоз. З потоком крові Тропіних потрапляють на відповідні залози і активують в них секреторні процеси.
Β цій системі передачі сигналу від ЦНС до ендокринних залоз на кожному щаблі відбувається збільшення кількості секретується гормону. Послідовне участь у цьому процесі декількох ендокринних залоз забезпечує інтеграцію регуляторних впливів, так як секреторна активність кожної з цих залоз залежить не тільки від гормональних і нервових стимулів, але і від таких факторів, як концентрація субстрату і кофакторів синтезу, стан биосинтетического апарату, забезпеченість енергією і т. п. Безсумнівно також, що многоступенчатость цієї системи виключає реагування ендокринної системи за принципом “все або нічого”, дозволяє регулювати силу сигналу, посилюючи або послаблюючи його залежно від стану організму.
Ще одна особливість цієї естафетної системи проведення сигналу полягає в тому, що одним стимулом можна викликати утворення декількох різних гормонів, тобто запустити кілька регуляторних сигналів. Так, наприклад, при стресі стимулюється наступний шлях нейроендокринної регуляції: гіпоталамус-кортіколіберін-гіпо – фіз-АКТГ-наднирник-кортизол. АКТГ – це поліпептид, що складається з 39 амінокислот, який утворюється з білка-попередника шляхом його протеолізу (рис. 3.2). Крім АКТГ, з С-кінцевій частині білка-попередника утворюється ще один пептид – β-липотропний гормон (ЛТГ), подальший протеоліз якої призводить до утворення або γ-ЛТГ і β-ендорфіну, або β-меланоцит-стимулюючого гормону (МСГ) і γ-ендорфіну. Утворений при стресі β-ЛТГ несе в своїй структурі також послідовність α-ендорфіну і мет-енкефаліну. Отже, при стресі за рахунок протеолізу одного і того ж білка може утворюватися декілька нейропептидів, в тому числі і так звані ендогенні опіоїди (ендорфіни і енкефаліни). Ці гормони дають знеболюючий ефект і почуття ейфорії при зв’язуванні з опіоїдними рецепторами, тими самими, на які діють морфіноподібні наркотики.
Виникнення декількох регуляторних сигналів під впливом всього одного стимулу дозволяє організму одночасно змінювати цілий спектр своїх функцій, наприклад у випадку стресу активувати обмін вуглеводів (глюкокортикоїди) і ліпідів (липотропини), а також зменшувати відчуття болю (ендорфіни і енкефаліни), стимулювати імунну систему (МСГ ).
Наведені вище приклади свідчать про те, що передача регуляторного сигналу від одних клітин до інших відбувається шляхом множення сигналу. При цьому у відповідь на одне вплив утворюється, як правило, не один, а кілька гормонів, кожен з яких має свої рецептори на клітинах і, зв’язуючись з ними, викликає свій спектр біологічних ефектів.
Гіпоталамус складається зі спеціалізованих нервових клітин, аксони яких містять в синаптичних бульбашках ліберіни або статини. Збудження аксонів призводить до викиду рилізинг-факторів з синаптичних бульбашок. Вони потрапляють в портальну вену, а потім на клітини гіпофіза.
Перерезка ніжки гіпофіза призводить до втрати зв’язку між гіпоталамусом і гіпофізом. При цьому секреція тиреотропного, соматотропного, гонадотропних гормонів і АКТГ знижується, а секреція пролактину зростає.
Кожен з Тропіних синтезується строго певною групою клітин гіпофіза. При цьому кожна з цих груп клітин знаходиться під контролем певної ділянки гіпоталамуса. Так, наприклад, задній відділ гіпоталамуса стимулює в гіпофізі секрецію АКТГ, а передній відділ гіпоталамуса – секрецію тиреотропного гормону.
Гормони гіпоталамуса і гіпофіза – це в основному пептиди, поліпептиди і білки. Напівперіод їх життя в крові становить 2-5 хв.
Найбільший з ліберинів – це соматолиберин, що складається з 15 амінокислотних залишків, найменший – трипептид тиреоліберином. В якості рилізинг-факторів виступають також гіпоталамічні дофамін і норадреналін.
Різні Тропіних, що утворюються в гіпофізі, містять від 13 до 198 амінокислотних залишків. Лютеинизирующий, фолликулостимулирующий гормони і тиреотропин – це глікопротеїди, що складаються з двох різних субодиниць. За зв’язування з рецептором і прояв біологічного ефекту гормону відповідальні β-субодиниці, а α-субодиниці у всіх трьох гормонів ідентичні, і їх роль, очевидно, зводиться до захисту β-субодиниць від протеолізу.
Основні ефекти ліберинів, статинів і Тропіних опосередковуються активацією синтезу цАМФ. Ефекти ж гормонів, освіта і секреція яких знаходиться під контролем Тропіних, здійснюється шляхом зміни швидкості синтезу білка (тиреоїдні і стероїдні гормони).
Крім регуляторних сигналів, що йдуть зверху вниз, існує регуляція гіпофіза і гіпоталамуса гормонами виконавчих залоз. Зазвичай дотримується наступна закономірність: при дистрофії ендокринної залози в гіпофізі стимулюється секреція відповідного тропного гормону, при гіперфункції залози секреція відповідного тропіну пригнічується.
Цей зворотний зв’язок дозволяє не тільки здійснювати тонку регуляцію рівня гормонів в крові, але і бере участь в диференціюванні гіпоталамуса. Відомо, що утворення статевих гормонів в жіночому організмі відбувається циклічно, що пояснюється циклічної секрецією гонадотропних гормонів. Під дією фолікулостимулюючого гормону відбувається розвиток фолікулів. Потім секретується лютеїнізуючий гормон, який викликає утворення жовтого тіла – часовий ендокринної залози, що виробляє естрогени. Причина циклічної секреції гонадотропінів криється не в гіпофізі, який синтезує ці гормони, а в гіпоталамусі, створюючому рилізинг-фактор цих Тропіних (гонадоліберину). Якщо самці пересадити гіпофіз самця, він теж починає працювати циклічно. Статеве диференціювання гіпоталамуса відбувається під дією андрогенів. Якщо самця позбавити цих статевих гормонів, то гіпоталамус буде диференціюватися за жіночим типом.
Активність гіпоталамуса контролюється також епіфізом – ще однієї ендокринної залозою, розташованої в мозку. Багато ферментні і секреторні процеси в ньому перебігають з циклічністю, рівної світлового і темнового періодах доби. Ця регуляція здійснюється наступним чином. Кванти світла, потрапляючи на свій рецептор – родопсин, локалізований в зовнішніх сегментах паличок сітківки, викликають виникнення потенціалу дії, який поширюється по зоровому нерву і, зокрема, активує нервові волокна, що іннервують епіфіз. Через ці волокна здійснюється гальмування синтезу білка в епіфізі, зокрема синтезу метилаза, що бере участь в утворенні мелатоніну. У темний час доби зростає концентрація метилаза і тому зростає утворення мелатоніну з серотоніна. Мелатонін бере участь у регуляції забарвлення шкіри (викликає її просвітлення), пригнічує ефекти гонадотропінів і впливає на секрецію рилізинг-факторів в гіпоталамусі.
Мелатонін утворюється тільки в епіфізі. В інших тканинах (нейрони, слизова оболонка шлунка і кишечника, гладкі клітини, печінку і нирки) немає цієї специфічної метилаза, а гидроксилирование і декарбоксилирование триптофану призводять до утворення серотоніну (5-оксітріптамін) (рис. 3.3). Цей гормон регулює функції багатьох клітин, але в епіфізі серотонін є проміжним речовиною біосинтезу мелатоніну. Світло, пригнічуючи активність метилаза в епіфізі, уповільнює перетворення серотоніну в мелатонін. Сигнал від зорових клітин на епіфіз передається через нервові волокна, які секретують катехоламіни. При цьому зокрема, підвищується концентрація цАМФ – внутрішньоклітинного регулятора, стимулюючого ферменти синтезу серотоніну з триптофану, але не впливає на активність метилаз. Β результаті всіх цих процесів у світлий час доби в епіфізі підвищена концентрація серотоніну, а в темний – мелатоніну.
Прийнято вважати, що існує також сезонна і річна циклічна активність епіфіза. Очевидно, що, впливаючи на гіпоталамус, гормони епіфіза можуть задавати циклічність багатьом іншим залозам. Так, наприклад, в темний час доби секреція пролактину вище, ніж у світлий час. Це не пов’язано ні з сном, ні з пильнування організму. Показано також, що порушення циклічної
Активності епіфіза, що відбуваються при частій зміні часових поясів або при експериментальному зміні тривалості “дня” і “ночі”, можуть призводити до порушень циклічної секреції гонадотропінів і статевих гормонів.
Мабуть, існує лише три ендокринних залози, функціональна активність яких знаходиться під прямим контролем нервових механізмів регуляції: мозковий шар надниркових залоз, епіфіз і гіпоталамус. Всі інші залози знаходяться під гуморальним контролем. У таких залозах можуть бути іннервіровани тільки судини, а ендокринні клітини змінюють свою біосинтетичну і секреторну активність лише під дією певних метаболітів, кофакторов і гормонів, що надходять до них з потоком крові і лімфи. Слід зазначити, що крім Тропіних регуляторами ендокринних залоз можуть бути й інші гормони. Так, наприклад, глюкагон стимулює секрецію інсуліну, а інсулін – секрецію катехоламінів, ангіотензин II стимулює синтез і секрецію альдостерону. Відзначимо також, що деякі гормони гіпоталамуса і гіпофіза можуть утворюватися і в інших тканинах і там виконувати свої специфічні функції. Так, наприклад, соматостатин – гормон гіпоталамуса, що інгібує утворення і секрецію гормону росту, виявлений також в підшлунковій залозі, де він пригнічує секрецію інсуліну і глюкагону.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)