Возрастная физиология: (Физиология развития ребенка) - Марьяна Безруких

Гормоны — высокомолекулярные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции для управления активностью других органов и систем организма.

По своему химическому составу гормоны могут относиться к различным классам органических соединений, существенно различающихся по размеру молекул (табл. 13). Химический состав гормона определяет механизм его взаимодействия с клетками-мишенями.

Гормоны могут быть двух типов — прямого действия либо тропные. Первые непосредственно воздействуют на соматические клетки, изменяя их метаболическое состояние и заставляя их менять свою функциональную активность. Вторые предназначены для воздействия на другие железы внутренней секреции, в которых под влиянием тропных гормонов ускоряется либо замедляется выработка собственных гормонов, которые обычно действуют уже непосредственно на соматические клетки.

Таблица 13

Масса молекул различных гормонов

Класс органических соединений Молекулярная масса, углеродные у.е. Гормоны Катехоламины 150-200 Норадреналин, адреналин Тиреоиды 300-700 Тироксин, трийодтиронин Стероиды 1 000-5 000 Тестостерон, эстрогены, прогестерон, кортикостероиды Пептиды 10 000-30 000 Гормоны гипоталамуса, ангиотензин, гастрин, секретин, глюкагон, кальцитонин, инсулин, паратгормон Высокомолекулярные белки >50 000 Гормон роста, пролактин, лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, тиреотропный гормон

Ферменты — вещества, от которых непосредственно зависит скорость биохимических реакций как внутри клеток, так и в полостях тела, в частности в желудочно-кишечном тракте. Большинство ферментов имеют белковую природу, т. е. построены из множества аминокислотных мономеров и различаются первичной, вторичной и третичной структурой. Первичная структура белка — это последовательность аминокислот в полимерной цепочке. Вторичная структура — это ветвление полимерной цепочки. Третичная структура — эта конформация молекулы в пространстве. Будучи весьма крупной молекулой с огромным молекулярным весом, белковая молекула занимает в пространстве определенный объем, причем отдельные ветви этой макромолекулы могут быть причудливо переплетены и для жесткости соединены между собой с помощью так называемых «водородных мостиков». Эти связи не очень прочные: они могут изменяться — разрушаться и создаваться вновь — под влиянием многих условий, в том числе рН, концентрации определенных солей и т. п. Изменения конформации этих связей ведет к изменению механических свойств молекулы белка, и нередко это используется в биохимических процессах для осуществления конкретных функций, для которых данная белковая молекула предназначена. В частности, каталитические свойства ферментов нередко состоят в том, что они, используя особенности своей третичной структуры, осуществляют механическое соединение двух молекул субстрата, что и приводит к осуществлению нужной для клетки биохимической реакции.

Витамины — вещества, содержащие, как правило, аминокислоты (отсюда их название) и непосредственно влияющие на множество метаболических процессов. Большая часть витаминов выполняет в клетках роль коферментов.

Перечисленные типы БАВ, синтезируемых в организме, отнюдь не исчерпывают всего их разнообразия. В последние десятилетия открыты многие новые классы молекул, обладающих высокой биологической активностью и принимающих участие в регуляции не только физиологических функций, но и поведения человека. К ним, в частности, относятся эндорфины — вещества, по своей химической структуре похожие на морфий, вырабатываемые некоторыми клетками мозга и выполняющие функцию «внутреннего наркотика» для создания ощущения радости и удовлетворенности (эйфории) при разных психических переживаниях и активной деятельности. Так, например, считается, что спортивная деятельность способствует выработке эндорфинов и этим оказывается особенно привлекательна для многих людей. Есть также данные об участии эндорфинов в формировании ощущений полового удовлетворения.

Огромный класс веществ, открытый среди секретов желез внешней секреции, — феромоны — обладают сильным ароматом и привлекают или отпугивают других особей. У некоторых насекомых чувствительность к феромонам столь велика, что самец способен «учуять» самку на расстоянии нескольких километров. Однако и у позвоночных животных, и у человека феромоны играют немаловажную роль в межличностном общении, в том числе в половом поведении.

Кроме того, многие органы нашего тела, не будучи «истинными» органами внутренней секреции, имеют в своем составе железистые клетки, вырабатывающие небольшое количество гормонов, иногда играющих важную роль в изменении самочувствия. Такие гормоны вырабатываются в почках, желудке и даже в сердце, а также в ряде других органов.

Следует также отметить, что далеко не все вещества, имеющие выраженную биологическую активность, вырабатываются клетками нашего собственного организма. Говоря о витаминах, мы уже упоминали об экзогенных БАВ и подчеркивали важность их достаточного поступления с пищей. Однако не только пищевые продукты содержат экзогенные (т. е. попадающие в организм извне) БАВ. Небезразличны для организма многие токсины, в том числе выхлопные газы современного автотранспорта. Все лекарства, используемые в классической, народной или любой другой медицине, обязательно содержат БАВ, иначе они бы не оказывали на организм вовсе никакого действия. На том же основании к БАВ следует отнести алкоголь, никотин и наркотические вещества. Кстати, алкоголь и никотин — естественные продукты метаболизма — непрерывно синтезируются в организме человека, хотя и в очень малых количествах, которое не оказывает негативного воздействия на функции.

Информационные потоки БАВ

Для того чтобы выполнить свою информационную роль, БАВ должно быть доставлено от места своего синтеза до места своего действия. В случае с медиаторами и ферментами эти места обычно разделены промежутками в несколько микрон, тогда как гормоны должны преодолевать порой значительные расстояния, иногда измеряемые метрами (особенно у крупных животных), прежде чем они окажутся в зоне своего действия. В большинстве случаев протоки желез, синтезирующих гормоны, а именно гормоны и составляют большую часть информационных БАВ дистантного действия, открываются в кровяное русло. С током крови молекулы гормонов разносятся по всему телу, но действие оказывают лишь на те клетки, которые для этого предназначены.

Гормоны гипофиза в большинстве случаев являются тропными и их действие направлено на ткань других желез внутренней секреции. Гормоны щитовидной железы, надпочечников и других желез доставляются с током крови к тем органам, на которые они должны оказать свое действие.

Существует еще один класс БАВ, вырабатываемых нежелезистыми клетками большинства органов. Иногда их называют тканевыми гормонами, хотя в отличие от настоящих гормонов они выделяются не в кровяное русло, а в межклеточную жидкость. Эти БАВ передают соседним клеткам и тканям информацию о состоянии тех клеток, где они синтезированы. Такой взаимный обмен информацией между клетками и тканями позволяет им согласовывать метаболическую активность и поддерживать гомеостатическое единство организма.

Соотношение межклеточных и внутриклеточных информационных потоков

Межклеточные, в том числе межорганные взаимодействия осуществляются путем воздействия вырабатываемых одними клетками БАВ на мембраны или на генетический аппарат других клеток. При этом меняется состояние клетки-реципиента — и это является пусковым механизмом для включения целой цепи внутриклеточных метаболических превращений. В ответ на такое воздействие внутри клетки вырабатываются собственные информационные молекулы, которые тормозят или ускоряют определенные циклы биохимических реакций, иногда — непосредственно, иногда — воздействуя на клеточное ядро, которое управляет синтезом ферментов и регулирует активность генов. По-видимому, внутриклеточные информационные системы эволюционно наиболее древние. С этим связана их сравнительно низкая специфичность и избирательность. Исследования внутриклеточных информационных систем — очень молодое направление биохимических и биофизических исследований, но уже полученные результаты свидетельствует о тонкой организации внутриклеточного информационного пространства. В частности, показано, что благодаря активности внутриклеточных информационных БАВ клетка, получив информацию о неблагоприятных изменениях внешней среды (например, о резком изменении давления или концентрации солей в окружающей среде и т. п.), становится на некоторое время нечувствительной к дальнейшим влияниям извне — так, в полном соответствии с принципом Ле-Шателье, осуществляется ее защитная реакция, обеспечивающая возможность пережить неблагоприятную ситуацию в ожидании грядущих изменений к лучшему. Если же ситуация в окружающей клетку среде не выходит за рамки обычной, то внутриклеточные регуляторы обеспечивают тонкую подстройку метаболизма в соответствии с теми новыми требованиями, которые предъявляет внешняя среда.