Основы силовой тренировки. Часть 7. Эндокринная система

Автор: Андрей Антонов

Основным предназначением физиологических процессов является постоянное стремление к поддержанию гомеостаза организма. Это стремление к поддержанию постоянства внутренней среды подвергается постоянным возмущающим воздействиям со стороны внутренней и внешней среды. Способность поддерживать гомеостаз в условиях изменяющейся среды определяется эффективностью обмена информацией между клетками организма. Основу такого обмена информацией составляют две системы. Нервная система обычно обеспечивает быстрый и короткий ответ на воздействие. В отличие от нее эндокринная система реагирует на изменения в среде гораздо медленнее, однако ее ответ является более продолжительным во времени по сравнению с реакцией нервной системы. Влияние эндокринной системы является всеобъемлющим и регулирует активность практически всех клеток организма. Все наши клетки снабжаются кровью, и эндокринная система использует эту особенность физиологической организации для распространения информации по всему телу.
Эндокринная система представлена совокупностью эндокринных желез или желез внутренней секреции, то есть желез не имеющих выводных протоков и выделяющих секрет в кровь, лимфу и т.д., в отличии от экзокринных желез (потовые, сальные, пищеварительные), которые имеют такие протоки. Эндокринную систему называют диффузной системой управления. Эндокринная система включает несколько желез: гипофиз, эпифиз, тимус, щитовидная, околощитовидные, надпочечники, гонады, поджелудочная. Секретом эндокринных желёз являются гормоны.
Слово “гормон” происходит от греческого hormaein, что означает стимулировать, побуждать к действию. Гормоны это вещества высокой биологической активности способные, несмотря на их чрезвычайно малые концентрации в крови, вызывать значительные изменения в состоянии организма, в частности обмена веществ. Они представлены различными классами биологических молекул. Сегодня уже известно, что практически все ткани и клетки организма либо продуцируют гормоны, либо являются чувствительными к ним. В настоящее время гормон определяют, как “химическое вещество, которое в небольших количествах выделяется в кровь и после переноса кровью вызывает типичный физиологический ответ в других клетках” (Гудмен, 1994). Однако было обнаружено, что наряду с этим примером классического эндокринного воздействия, вещество-медиатор может выделяться во внутритканевую жидкость, распространяться путем диффузии и влиять на соседние клетки (паракринное воздействие) или даже взаимодействовать с той самой клеткой, которая их продуцировала (аутокринное воздействие).
Гормоны сравнительно быстро разрушаются. Для поддержания достаточного количества гормона в крови необходимо постоянное выделение его соответствующей железой. Если деятельность какой- либо эндокринной железы нарушается, что выражается в недостаточной или чрезмерной продукции гормонов, то возникают существенные функциональные расстройства, а в некоторых случаях может наступить даже смерть. Почти все расстройства деятельности эндокринных желез вызывают понижение общей работоспособности.



Все известные гормоны могут быть разделены на группы в зависимости от своего химического состава и способа синтеза следующим образом: 1) стероидные; 2) пептидные/белковые; 3) амины.
Стероидные гормоны являются производными холестерина; к этой группе относятся половые стероиды (андрогены, эстрогены, прогестины), которые продуцируются в половых железах, а также глюкокортикоиды и минералкортикоиды, которые синтезируются надпочечными железами. У человека основным андрогеном или мужским половым гормоном, циркулирующим в крови, является тестостерон. Подобным образом эстрогены представляют собой семейство женских половых гормонов. У человека основным эстрогеном является эстрадиол, а в группе прогестинов преобладает прогестерон. Кортизол является основным глюкокортикоидом у человека, а альдостерон — основным минералкортикоидом.
Эндокринные железы, которые продуцируют стероиды, не способны накапливать вновь синтезированный гормон, поэтому по мере синтеза стероид выделяется в систему кровообращения и, соответственно, скорость секреции гормона в кровь равна скорости его продукции в клетках эндокринной железы.
Белково-пептидные гормоны представляют собой аминокислотные цепи. В случае, если количество аминокислотных остатков в цепи не превышает 20, гормон обычно называют пептидным, если цепь включает 20 аминокислотных остатков или более, гормон называют белковым (Goodman, 1994). Примерами пептидных гормонов являются окситоцин, вазопрессин и соматостатин. В количество белковых гормонов, описанных к настоящему времени, входят инсулин, гормон роста, кальцитонин и глюкагон.
Амины также известны под названием гормонов — производных аминокислот, включают соединения, образованные из аминокислоты тирозина. В эту группу входят тиреоидные гормоны (тироксин Т4 и трийодтиронин Т3) и катехоламины (адреналин и норадреналин).
Катехоламины — адреналин и норадреналин также образуются на основе тирозина, однако их синтез происходит в клетках мозгового слоя надпочечников. Ткань мозгового слоя надпочечников в действительности представляет собой модифицированный компонент симпатической части вегетативной нервной системы.
Несмотря на это, по содержанию в крови норадреналин превосходит адреналин, однако основная масса этого норадреналина продуцируется симпатической нервной системой, где он выполняет функцию нейромедиатора и оттуда попадает в кровь. Вместе с тем основным катехоламином, циркулирующим в системе кровообращения, является адреналин (Hedge et al., 1987).
Поскольку гормоны перемещаются с кровью, они вступают в контакт практически со всеми тканями тела. Почему же тогда их действие ограничено определенными клетками-мишенями? Оно обусловлено наличием специальных рецепторов в тканях-мишенях. Взаимодействие гормона и его определенного рецептора сравнивают с принципом взаимодействия замка (рецептора) и ключа (гормона), когда лишь подходящим ключом можно открыть соответствующий замок. Взаимодействие гормона и его рецептора называют комплексом гормона-рецептора. Каждая клетка содержит от 2000 до 100 000 рецепторов для какого-либо одного гормона (Guyton, Hall, 1996). Рецепторы нестероидных гормонов располагаются на оболочке клетки, тогда как рецепторы стероидных гормонов находятся в ее цитоплазме либо ядре. Каждый гормон характеризуется высокой степенью специфичности по отношению к данному типу рецепторов и связывается только с определенными (специфичными) рецепторами, воздействуя, таким образом, только на ткани, содержащие эти рецепторы.
Стероидные гормоны являются липофильными (жирорастворимыми) и могут проходить через клеточную оболочку. Механизм их действия следующий. Находясь внутри клетки, стероидный гормон связывается со специфичными для него рецепторами. Образовавшийся комплекс гормон — рецептор проникает в ядро и связывается с частью ДНК клетки. Цепочка ДНК разворачивается, обеспечивая доступ к определенным генам. Ген – это участок ДНК на котором закодирована информация о строении одной белковой молекулы. С этого гена снимается копия (матрица) которая называется и-РНК (информационная рибонуклеиновая кислота), или м-РНК (матричная рибонуклеиновая кислота). То есть если представить, что ДНК — это полный набор чертежей для изготовления белковых молекул, то и-РНК — временная рабочая копия одного чертежа, выдаваемая в сборочный цех. Процесс переноса генетической информации с ДНК на и-РНК называется транскрипцией. Затем и-РНК поступает в цитоплазму, где заходит в рибосому (сборочный цех) и запускается синтез белковой молекулы из аминокислот. Этот процесс называется трансляцией. Более подробно мы поговорим о нем, когда будем рассматривать факторы мышечного роста. Полученные в результате трансляции белки могут быть:
• ферментами, оказывающими многочисленные воздействия на клеточные процессы;
• структурными белками, которые используются для роста и восстановления тканей;
• регуляторными белками, способными изменить функцию ферментов.
Нестероидные гормоны, белково-пептидные и амины являются водорастворимыми и не растворимыми в жире (липофобными). Эти гормоны не могут проходить через клеточную мембрану, они вступают во взаимодействие с определенными рецепторами вне клетки, на ее оболочке. Молекула нестероидного гормона, прикрепляясь к своему рецептору, вызывает серию ферментных реакций, которые приводят к образованию второго внутриклеточного переносчика ("курьера"). Наиболее хорошо изученным и распространенным вторым "курьером» является циклический аденозинмонофосфат (ц-АМФ).
В данном случае прикрепление гормона к соответствующему рецептору на оболочке активирует фермент аденилатциклазу, находящийся на оболочке. Он катализирует образование ц-АМФ из клеточного АТФ. Образовавшийся ц-АМФ может затем вызвать определенные физиологические реакции, включая:
• активацию клеточных ферментов;
• изменение проницаемости оболочки;
• обеспечение белкового синтеза;
• изменение клеточного метаболизма;
• стимулирование клеточных выделений.
Таким образом, нестероидные гормоны, как правило, активируют систему ц-АМФ клетки, что приводит к изменениям внутриклеточных функций.
Все гормоны выделяются эндокринными железами, которые их продуцируют, в сеть венозных капилляров, окружающих железу. После прохождения легких и сердца гормоны попадают в большой круг кровообращения и разносятся по всему телу.
Одни гормоны могут сразу обладать полной активностью, как кортизол, а другие могут нуждаться для своей активации в последующей модификации, например, превращение тетрайодтиронина (тироксина Т4) в трийодтиронин (Т3) специфической дейодиназой, тестостерона в дигидротестостером (ДГТ) 5-а редуктазой.
Время полужизни большинства гормонов составляет 20—200 мин. Степень воздействия гормона на ткань-мишень пропорциональна его концентрации в крови.
Регуляция выделения гормонов осуществляется нервно-гуморальным путем и имеет строгую иерархию. Изменение состояния физиологических процессов достигается посылкой нервных импульсов из ЦНС к гипофизу через нейросекрет, который образуется в клетках гипоталамуса. Одно время считали, что в эндокринном "оркестре" гипофиз выполняет как бы роль дирижера, выделяя большое количество гормонов, воздействующих на многочисленные органы и другие железы. Сейчас очевидно, что секреторное действие гипофиза контролируется либо нервными механизмами, либо специфическими сигнальными молекулами - рилизинг-факторами(либерины и статины), выделяемыми гипоталамусом. Гипотоламус - центральный нейроэндокринных орган, который объединяет нервную и гормональную регуляции деятельности основных систем организма. Поэтому гипофиз более правильно рассматривать как промежуточное звено между регулирующими центрами ЦНС и периферическими эндокринными железами. Выделяемые передней долей гипофиза гормоны регулируют деятельность других желез — щитовидной, половых, надпочечников. Передняя доля гипофиза выделяет в кровь гормон роста (соматотропин), тиреотропин, адренокортикотропин (АКТГ), фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинезирующий (ЛГ) гормоны. ФСГ и ЛГ — активизируют гонады (половые железы), что ведет к выделению в кровь тестостерона, эстрогенов и прогестерона. АКТГ активизирует надпочечники, что ведет к выбросу в кровь глюкокортикоидов, тириетропин – щитовидную железу, что ведет к выделению в кровь тироксина и трйодтиронина.
Существуют, однако эндокринные железы для которых отсутствует регуляция какими-либо гормонами – паращитовидная железа, мозговое вещество надпочечников, ренин -альдостероновая система и поджелудочная железа. Они контролируются нервными влияниями или концентрацией определенных веществ в крови.
Для увеличения мышечной массы особый интерес представляют анаболические гормоны: тестостерон, гормон роста и инсулин. На этих гормонах мы остановимся более подробно.