Биохимия человека Том 2 - Марри Р. 1993
Биохимия внутри- и межклеточных коммуникаций
Характеристика эндокринной системы
Концепция регуляторного механизма обратной связи
В поддержании физиологического уровня гормонов в крови участвует целый ряд механизмов гомеостаза, обеспечивающих точный обмен сигналами между гормон-секретирующей железой и тканью- мишенью, причем нередко это осуществляется при посредничестве одной или нескольких других эндокринных желез. Наиболее часто встречается механизм регуляции, основанный на отрицательной обратной связи. В особенности это свойственно системе гипоталамус — гипофиз — железа-мишень, и один из примеров приведен на рис. 43.1. Как видно из рисунка, рилизинг-гормон гипоталамуса (Либерии) стимулирует синтез и высвобождение гормона передней доли гипофиза; гипофизарный гормон в свою очередь стимулирует продукцию гормона органом-мишенью. При повышении концентрации этого последнего гормона происходит ингибирование всей системы путем торможения синтеза и соответственно действия гормона гипоталамуса; при снижении концентрации вся система активируется также на уровне гипоталамуса. Особенность именно этой системы состоит в том, что и гормон гипофиза может ее блокировать по короткой петле обратной связи, ингибируя свой собственный синтез. Такая тоническая система обеспечивает тончайшую регуляцию уровня гормона в плазме крови; из этого примера видно также, что уровень одного гормона определяется системой из нескольких гормонов и нескольких тканей-мишеней. Такие же петли обратной связи описаны в системах регуляции надпочечников, щитовидной железы, семенников и яичников.
Рис. 43.1. Пример системы регуляции по типу отрицательной обратной связи. Такая система регулирует функцию щитовидной железы, надпочечников, яичников и семенников.
В других случаях отрицательная обратная связь осуществляется с помощью отдельных метаболитов или субстратов, концентрация которых в плазме крови меняется при воздействии гормона на ткань-мишень. Например, увеличение концентрации глюкозы в крови (гипергликемия) вызывает измеряемое высвобождение инсулина, который усиливает потребление и утилизацию глюкозы в ряде тканей; в результате уровень глюкозы в крови возвращается к норме, что в свою очередь снижает секрецию инсулина. При некоторых патологических состояниях ответная секреция инсулина может быть избыточной и это приводит к гипогликемии. Физиологическим ответом на это угрожающее жизни состояние служит выброс катехоламинов, гормона роста, глюкагона, АКТГ, вазопрессина и антигиотензина II: все эти гормоны повышают концентрацию глюкозы в плазме крови. Таким образом, природа создала целый комплекс факторов, регулирующих концентрацию метаболита (в данном случае глюкозы), критически необходимого для работы мозга. Регулирования уровня гормонов может осуществляться и по механизму положительной обратной связи. Так, эстрогены и прогестерон способствуют выбросу ЛГ, в результате чего происходит овуляция, формирование желтого тела и увеличение продукции этих стероидных гормонов. Во многих случаях петли таких обратных связей не описаны, как правило, потому, что не известны конечные продукты действия гормонов.
Различные патофизиологические события — шок, травма, гипогликемия, боль и стресс — оказывают влияние на систему гипоталамус — гипофиз, воздействуя через высшие нервные центры. В этих условиях происходят глубокие изменения метаболизма катехоламинов и гормона роста, функции коры надпочечников, щитовидной железы и гонад, но до сих пор остается неясным, какие именно компоненты вовлечены в цепи этих реакций.
При нарушении механизмов регуляции, обусловленных прерыванием «нормальных» обратных связей, возникают эндокринные и метаболические заболевания. Для диагностики используют тесты (например, тест с метирапоном), основанные на обратимом прерывании этих связей и позволяющие дифференцировать норму и патологию.