Эндокринная система (часть 3)
Автор: Андрей Антонов
Гормон роста
Соматотропный гормон (СТГ), или соматотропин, или гормон роста (ГР), принимает участие в регуляции процессов роста и физического развития. Стимуляция процессов роста обусловлена способностью соматотропина усиливать образование белка в организме, повышать синтез РНК, усиливать транспорт аминокислот из крови в клетки. Наиболее ярко влияние гормона выражено на костную и хрящевую ткани. Действие соматотропина происходит посредством «соматомединов», которые образуются в печени под влиянием соматотропина. Обнаружено, что у пигмеев на фоне нормального содержания соматотропина не образуется соматомедин С, что, по мнению исследователей, служит причиной их маленького роста. Соматотропин влияет на углеводный обмен, оказывая инсулиноподобное действие. Гормон усиливает мобилизацию жира из депо и использование его в энергетическом обмене. Продукция соматотропина регулируется соматолиберином и соматостатином гипоталамуса.
Снижение содержания глюкозы и жирных кислот, избыток аминокислот в плазме крови также приводят к увеличению секреции соматотропина. Вазопрессин, эндорфин стимулируют продукцию соматотропина. Если гиперфункция передней доли гипофиза проявляется в детском возрасте, то это приводит к усиленному пропорциональному росту в длину — гигантизму. Если гиперфункция возникает у взрослого человека, когда рост тела в целом уже завершен, наблюдается увеличение лишь тех частей тела, которые еще способны расти. Это пальцы рук и ног, кисти и стопы, нос и нижняя че- люсть, язык, органы грудной и брюшной полостей. Это заболевание называется акромегалией. Причиной являются доброкачественные опухоли гипофиза. Гипофункция передней доли гипофи- за в детстве выражается в задержке роста — карликовости («гипофизарный нанизм»). Умственное развитие не нарушено.
Соматотропный гормон реагирует на срочные изменения метаболизма и, подобно тестостерону, специфически стимулирует синтез белков в мышцах и отложение минеральных веществ в костной ткани, а также стимулирует секрецию ИФР-1 (Hindmarsh et al., 1997; Lee et al., 1997).
Секреция ГР происходит в пульсовом режиме, что обусловлено влиянием соматотропин-рилизинг гормона (СРГ) и соматостатина, обладающих стимулирующим и тормозящим действием соответственно. Кроме вышеописанных гормонов высокоактивным эндогенным стимулятором секреции ГР является гормон желудочно-кишечного тракта грелин. Основной мишенью ГР является печеночная ткань. После связывания с рецептором ГР стимулирует в клетках печени продукцию и секрецию инсулиноподобного фактора роста 1 типа (ИФР-1). В кровотоке ИФР-1 образует трехкомпонентные комплексы, включающие белки, связывающие ИФР-1 (ИФРСБ).
Уровень ГР в плазме «в спокойном состоянии» не достигает и 3 нг/мл. При стимуляции он возрастает до 30-100 нг/мл. У женщин реакция на провокационные стимулы выше, чем у мужчин. Со времени первых исследований Хантера (Hunter et al., 1965) установлено, что двигательная активность является естественным стимулятором секреции СТГ. Очевидно также, что взаимодействие различных параметров тренировочного занятия может играть важную роль в определении величины изменений уровня СТГ. К числу ключевых внешних факторов, стимулирующих возрастание концентрации СТГ в системе кровообращения, относятся:
- объем вовлеченных в выполнение работы мышц;
- величина нагрузки (отягощений), используемой при выполнении упражнений;
- объем физической нагрузки;
- продолжительность интервалов отдыха между этапами выполнения упражнений.
Одним из определяющих элементов тренировочного воздействия, вызывающего существенное повышение концентрации СТГ является активация достаточного объема мышечной ткани. Поскольку при проведении тренировочных занятий применяется широкий спектр различных сочетаний элементов программирования, ответное возрастание уровня СТГ зависит от выбора параметров занятий. Складывается впечатление, что и силовой тренировке должны существовать некоторые основные принципы формирования тренировочного стимула. Наиболее ошеломляющим открытием, имеющим отношение к переменным элементам программирования и СТГ, стало влияние, которое они оказывают на кислотно-щелочной баланс, играющий главную роль в стимуляции секреции СТГ в кровеносную систему. Каждым из четырех упомянутых выше факторов можно манипулировать для оказания воздействия на метаболические процессы, сопровождающиеся ограниченным или, наоборот, повышенным накоплением ионов водорода и снижением pH крови, которое в свою очередь ответственно почти за половину суммарного изменения выработки СТГ. Таким образом, сдвиг кислотно-щелочного баланса (а именно, увеличение гидролиза АТФ, снижение pH, возрастание концентрации ионов водорода) становится главным фактором, определяющим содержание изоформы СТГ с мол. массой 22 кДа в крови (Gordon et al.,1994).
Подобно другим гипофизарным гормонам, ГР секретируется эпизодически каждые 20-30 мин. Наиболее отчетливый эффект ГР – стимуляция роста хряща - связан с повышенным поглощением SO4 и включением его в хондроитинсульфат, с усиленным поглощением аминокислот и включением их в белок и, наконец, с увеличением числа митозов и делением клеток.
Однако каким образом связывание ГР приводит к стимуляции синтеза белка и делению клеток – пока неясно. ГР не является стероидным гормоном, поэтому он не может проникнуть внутрь МВ и взаимодействует с рецепторами, локализованными на плазматической мембране, но его эффекты в целом сходны с таковых стероидных гормонов. Наиболее важный нерешенный вопрос, касающийся ГР, сводится к тому, какие из его многочисленных эффектов связаны со стимуляцией продукции соматомединов и какие – с действием самой молекулы ГР или какого-то ее активного фрагмента.
Интерес представляет тот факт, что силовая тренировка приводит к повышению производства ИФР-1 внутри самих МВ. Это частично объясняет факт воздействия самого гормона на генетическом уровне. Сегодня мы знаем, что в отличие от общей схемы реакции организма на стресс, описанной Селье (1950) более 50 лет назад, стресс является крайне специфическим по своим характеристикам и опосредующим его воздействие на организм механизмом, поэтому величина гормонального ответа, равно как и его локализация в организме, может быть разной. Так, в результате выполнения силовых упражнений, в которых нагрузке подвергаются только мышцы руки, можно не обнаружить никаких изменений в содержании анаболических гормонов в крови, однако концентрация факторов роста (таких, как ИФР-1) может существенно возрастать, особенно в тканях, подвергавшихся тренировочной нагрузке
Гормон роста стимулирует продукцию глюкозы печенью посредством двух процессов: глю-конеогенеза и гликогенолиза. Однако до сих пор окончательно не выяснено, на какой из вышеперечисленных процессов соматотропин влияет в большей степени. Достоверных данных в пользу той или иной теории не представлено. Гормон роста усиливает накопление свободных жирных кислот в скелетной мускулатуре путем повышения экспрессии липопротеинлипазы (LPL). Таким образом, очевиден тот факт, что соматотропин способствует накоплению липидов в мышцах, хотя его вклад в обмен глюкозы остается загадкой.
Соматотропный гормон реагирует на срочные изменения метаболизма и, подобно тестостерону, специфически стимулирует синтез белков в мышцах и отложение минеральных веществ в костной ткани, а также стимулирует секрецию ИФР-1 (Hindmarsh et al., 1997; Lee et al., 1997).
Секреция ГР происходит в пульсовом режиме, что обусловлено влиянием соматотропин-рилизинг гормона (СРГ) и соматостатина, обладающих стимулирующим и тормозящим действием соответственно. Кроме вышеописанных гормонов высокоактивным эндогенным стимулятором секреции ГР является гормон желудочно-кишечного тракта грелин. Основной мишенью ГР является печеночная ткань. После связывания с рецептором ГР стимулирует в клетках печени продукцию и секрецию инсулиноподобного фактора роста 1 типа (ИФР-1). В кровотоке ИФР-1 образует трехкомпонентные комплексы, включающие белки, связывающие ИФР-1 (ИФРСБ).
Уровень ГР в плазме «в спокойном состоянии» не достигает и 3 нг/мл. При стимуляции он возрастает до 30-100 нг/мл. У женщин реакция на провокационные стимулы выше, чем у мужчин. Со времени первых исследований Хантера (Hunter et al., 1965) установлено, что двигательная активность является естественным стимулятором секреции СТГ. Очевидно также, что взаимодействие различных параметров тренировочного занятия может играть важную роль в определении величины изменений уровня СТГ. К числу ключевых внешних факторов, стимулирующих возрастание концентрации СТГ в системе кровообращения, относятся:
- объем вовлеченных в выполнение работы мышц;
- величина нагрузки (отягощений), используемой при выполнении упражнений;
- объем физической нагрузки;
- продолжительность интервалов отдыха между этапами выполнения упражнений.
Одним из определяющих элементов тренировочного воздействия, вызывающего существенное повышение концентрации СТГ является активация достаточного объема мышечной ткани. Поскольку при проведении тренировочных занятий применяется широкий спектр различных сочетаний элементов программирования, ответное возрастание уровня СТГ зависит от выбора параметров занятий. Складывается впечатление, что и силовой тренировке должны существовать некоторые основные принципы формирования тренировочного стимула. Наиболее ошеломляющим открытием, имеющим отношение к переменным элементам программирования и СТГ, стало влияние, которое они оказывают на кислотно-щелочной баланс, играющий главную роль в стимуляции секреции СТГ в кровеносную систему. Каждым из четырех упомянутых выше факторов можно манипулировать для оказания воздействия на метаболические процессы, сопровождающиеся ограниченным или, наоборот, повышенным накоплением ионов водорода и снижением pH крови, которое в свою очередь ответственно почти за половину суммарного изменения выработки СТГ. Таким образом, сдвиг кислотно-щелочного баланса (а именно, увеличение гидролиза АТФ, снижение pH, возрастание концентрации ионов водорода) становится главным фактором, определяющим содержание изоформы СТГ с мол. массой 22 кДа в крови (Gordon et al.,1994).
Подобно другим гипофизарным гормонам, ГР секретируется эпизодически каждые 20-30 мин. Наиболее отчетливый эффект ГР – стимуляция роста хряща - связан с повышенным поглощением SO4 и включением его в хондроитинсульфат, с усиленным поглощением аминокислот и включением их в белок и, наконец, с увеличением числа митозов и делением клеток.
Однако каким образом связывание ГР приводит к стимуляции синтеза белка и делению клеток – пока неясно. ГР не является стероидным гормоном, поэтому он не может проникнуть внутрь МВ и взаимодействует с рецепторами, локализованными на плазматической мембране, но его эффекты в целом сходны с таковых стероидных гормонов. Наиболее важный нерешенный вопрос, касающийся ГР, сводится к тому, какие из его многочисленных эффектов связаны со стимуляцией продукции соматомединов и какие – с действием самой молекулы ГР или какого-то ее активного фрагмента.
Интерес представляет тот факт, что силовая тренировка приводит к повышению производства ИФР-1 внутри самих МВ. Это частично объясняет факт воздействия самого гормона на генетическом уровне. Сегодня мы знаем, что в отличие от общей схемы реакции организма на стресс, описанной Селье (1950) более 50 лет назад, стресс является крайне специфическим по своим характеристикам и опосредующим его воздействие на организм механизмом, поэтому величина гормонального ответа, равно как и его локализация в организме, может быть разной. Так, в результате выполнения силовых упражнений, в которых нагрузке подвергаются только мышцы руки, можно не обнаружить никаких изменений в содержании анаболических гормонов в крови, однако концентрация факторов роста (таких, как ИФР-1) может существенно возрастать, особенно в тканях, подвергавшихся тренировочной нагрузке
Гормон роста стимулирует продукцию глюкозы печенью посредством двух процессов: глю-конеогенеза и гликогенолиза. Однако до сих пор окончательно не выяснено, на какой из вышеперечисленных процессов соматотропин влияет в большей степени. Достоверных данных в пользу той или иной теории не представлено. Гормон роста усиливает накопление свободных жирных кислот в скелетной мускулатуре путем повышения экспрессии липопротеинлипазы (LPL). Таким образом, очевиден тот факт, что соматотропин способствует накоплению липидов в мышцах, хотя его вклад в обмен глюкозы остается загадкой.
Инсулин
Инсулин – гормон, секретируемый клетками поджелудочной железы. Поджелудочная железа является и пищеварительной, и эндокринной железой. Эндокринная ткань составляет лишь 1% от всего органа. Она находится в железе в виде островков Лангерганса, содержащих разные клетки. Бета-клетки выделяют гормон инсулин (от лат. инсула — остров), альфа-клетки образуют гормон глюкагон. Деятельность этой железы не стимулируется гипоталамусом и гипофизом, секреция инсулина запускается в первую очередь повышением в крови уровня глюкозы, а также жирных кислот и аминокислот. Инсулин влияет на все виды обмена веществ, но прежде всего на углеводный. Под воздействием инсулина происходит уменьшение концентрации глюкозы в плазме крови (гипогликемия). Это связано с тем, что инсулин способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах (гликогенез). Он активирует ферменты, участвующие в превращении глюкозы в гликоген печени, и ингибирует ферменты, расщепляющие гликоген. Инсулин также повышает проницаемость клеточной мембраны для глюкозы, что усиливает ее утилизацию. Кроме того, инсулин угнетает активность ферментов, обеспечивающих глюконеогенез, за счет чего тормозится образование глюкозы из аминокислот. Инсулин способствует транспорту аминокислот и участвует в регуляции синтеза белков. Инсулин стимулирует синтез белка из аминокислот и уменьшает катаболизм белка. Но сильно выраженную способность к синтезу белка гормон проявлял лишь в единичных экспериментах с очень высокой концентрацией инсулина, превышающей норму в 1000 раз. При такой концентрации инсулин начинал выполнять функции ИФР-1, что для него в естественных условиях не характерно.
Инсулин регулирует жировой обмен, усиливая процессы липогенеза: способствует образованию жирных кислот из продуктов углеводного обмена, тормозит мобилизацию жира из жировой ткани и способствует отложению жира в жировых депо. Образование инсулина регулируется уровнем глюкозы в плазме крови. Гипергликемия способствует увеличению выработки инсулина, гипогликемия уменьшает образование и поступление гормона в кровь. Некоторые гормоны желудочно-кишечного тракта, такие как желудочный ингибирующий пептид, холецистокинин, секретин, увеличивают выход инсулина. Блуждающий нерв и ацетилхолин усиливают продукцию инсулина, симпатические нервы и норадреналин подавляют секрецию инсулина.
Антагонистами инсулина по характеру действия на углеводный обмен являются глюкагон, АКТГ, соматотропин, глюкокортикоиды, адреналин, тироксин. Введение этих гормонов вызывает гипергликемию.
Антагонистами инсулина по характеру действия на углеводный обмен являются глюкагон, АКТГ, соматотропин, глюкокортикоиды, адреналин, тироксин. Введение этих гормонов вызывает гипергликемию.