Гормоны

Это химические вещества, обладающие чрезвычайно высокой биологической активностью и вырабатываемые специализированной тканью (железами внутренней секреции — эндокринными железами или отдельными клетками). Гормоны контролируют обмен веществ, регулируют клеточную активность и проницаемость клеточных мембран, а также специфические функции организма.

Гормоны составляют группу, в которой представлены вещества разнообразной химической структуры. Они обладают дистантным действием: попадая с током крови в различные органы и системы организма, гормоны могут регулировать деятельность органа, расположенного вдали от железы, их синтезирующей. Характерное свойство гормонов — их высокая физиологическая активность: даже очень малое их количество способно вывать значительные изменения деятельности органа. Например, 1г инсулина понижает содержание сахара в крови 125 000 кроликов.

Гормоны сравнительно быстро разрушаются в тканях, поэтому для поддержания их постоянного уровня в крови необходимо непрерывное их продуцирование соответствующей железой.

Многие гормоны не обладают видовой специфичностью, поэтому для лечения больных часто используют гормональные препараты, полученные из эндокринных желез крупного рогатого скота, свиней и других животных. Однако белковые и полипептидные гормоны человека и животных различаются по составу и последовательности соединения аминокислотных остатков в их молекулах. Различна и степень их физиологической активности. Многие гормоны или вещества, похожие на них (их аналоги), получены синтетическим путем в лабораториях, что имеет очень большое практическое значение для медицины.

Образование гормонов в организме контролируются по принципу обратной связи: например, снижение уровня сахара в крови тормозит секрецию инсулина (гормона, вызывающего уменьшение содержания сахара в крови) и увеличивает секрецию глюкагона (гормона, вызывающего увеличение концентрации сахара в крови). Таким образом, не только регулятор действует на регулируемый процесс, но и состояние этого процесса влияет на эффективность образования самого регулятора. Благодаря такому взаимодействию именно гормоны обеспечивают постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). Они контролируют, например, содержание воды, сахара и электролитов в крови.

Регуляция выделения гормонов осуществляется сложным нейрогуморальным путем, т. е. изменения содержания тех или иных веществ в крови и тканях улавливаются специальными нервными окончаниями в органах и тканях или же особыми нервными клетками, находящимися в мозге, в гипоталамусе. Они влияют на деятельность желез внутренней секреции непосредственно, посыла к ним нервные импульсы, или выделяют специальные вещества, способствующие образованию гипофизом тропных гормонов, которые, в свою очередь, регулируют деятельность других эндокринных желез — щитовидной, половых и надпочечников. Кроме гипоталамуса, на функцию желез внутренней секреции оказывают влияние и другие отделы центральной нервной системы.

Изучение образования и действия гормонов и нарушений состояния организма при избыточной или недостаточной функции (гиперфункции или гипофункции) желез внутренней секреции составляет предмет специального раздела физиологии, патологии и клинической медицины — эндокринологии.

Гормоны щитовидной железы. Щитовидная железа продуцирует йодосодержащие тиреоидные гормоны. Характерной особенностью клеток этой железы является их способность избирательно накапливать йод. При недостатке йода, необходимого для синтеза гормонов щитовидной железы, ткань железы разрастается, образуется зоб. В клетках железы йод используется для синтеза монойод-тирозина и дийодтирозина, которые образуют в специальных клетках щитовидной железы соединение с белком — тиреоглобулин. При расщеплении тиреоглобулина специальным ферментом, вырабатываемым железой (протеиназа) образуются активные гормоны щитовидной железы — трийодтиронин и тетрайодтиронин, или тироксин. Они переходят в кровь, где связываются с белками сыворотки крови (с сеглобулинами), которые являются их переносчиками. В тканях эти комплексы распадаются, освобождая тироксин и трийодтиронин.

Трийодтиронин физиологически более активен, чем тироксин, но количество его в сыворотке крови в 20 раз меньше. Высокая физиологическая активность трийодтиронина объясняется тем, что он легче отщепляется от белков-переносчиков. Срок полураспада тироксина, находящегося в свободном состоянии в крови, около 6 дней, а трийодтиронина — около 10 дней.

Характерное действие гормонов щитовидной железы — усиление энергетического обмена, которое при введении тироксина начинается не сразу, а через 24 часа и достигает максимума к 10-12-му дню. При введении трийодтиронина энергетический обмен усиливается раньше — через 6-12 часов. При введении человеку 1 мг тироксина суточный расход энергии повышается примерно на 1000 ккал. Тироксин увеличивает расходование всех питательных веществ — углеводов, жиров и белков. Под его влиянием повышается потребление тканями глюкозы крови, которое компенсируется увеличением распада гликогена в печени. Гормоны щитовидной железы влияют не только на энергетические процессы в организме, но и на пластические, в результате чего ускоряется рост организма. Кроме того, гормоны щитовидной железы стимулируют центральную нервную систему, под их влиянием рефлексы становятся более выраженными (например, сухожильный), при физиологическом повышении продукции гормонов щитовидной железы появляется дрожание (тремор) конечностей.

Кроме йодсодержащих гормонов, в щитовидной железе образуется еще один гормон — тирокальцитонин, контролирующий обмен кальция в организме. Под его влиянием угнетается функция специальных клеток остеокластов, разрушающих костную ткань, и активируется функция остеобластов, строящих костную ткань. Тиреокальцитонин называют гормоном, сберегающим кальций в организме. Он обладает чрезвычайно высокой физиологической активностью. Введение его здоровым людям малоэффективно, а у больных с повышенным содержанием кальция в крови и увеличенным его выходом из костной ткани при введение этого гормона значительно снижается концентрация кальция в крови.

Гормон паращитовидных желез. Эти железы продуцируют так называемый паратгормон, вызывающий повышение кальция в крови. При недостатке этого гормона содержание кальция и фосфатов в крови понижается, а выведение фосфатов с мочой увеличивается. При избытке паратгормона содержание фосфатов в крови увеличивается, а их выведение с мочой уменьшается. Паратгормон стимулирует действие остеокластов, разрушающих костную ткань, выходящий из нее кальций поступает в кровь, и его содержание в ней резко повышается. Вообще этот гормон стимулирует все процессы, вызвывающие увеличение концентрации кальция в крови: он усиливает его всасывание в кишечнике и процессы обратного всасывания кальция в почечных канальцах.

Гормоны поджелудочной железы. При изучении строения тканей поджелудочной железы было установлено, что в ней существуют особые группы клеток, получившие название островков Лангерганса по имени открывшего их исследователя. Эти клетки выделяют секрет в кровь, т. е. являются железами внутренней секреции. Островки Лангерганса состоят из трех видов клеток: альфа, бета и гамма. Бета-клетки продуцируют гормон инсулин, альфа-клетки — гормон глюкагон.

Инсулин — гормон полипептидной природы. Это первый гормон, который удалось синтезировать химическим путем. Инсулин резко повышает проницаемость стенок мышечных и жировых клеток для глюкозы. Т.к. все процессы усвоения глюкозы происходят внутри клеток, а инсулин способствует транспорту глюкозы в них, то он обеспечивает утлизацию глюкозы организмом, синтез гликогена (резервного углевода) и накопление его в мышечных волокнах. Увеличивая поступление глюкозы в клетки жировой ткани, инсулин стимулирует обраование жира в организме.

Кроме того, инсулин стимулирует и синтез белка в клетке, увеличивая проницаемость клеточных стенок для аминокислот.

После введения больших доз инсулина значительное количество глюкозы переходит из крови внутрь клеток скелетной мускулатуры, мышцы сердца и т. д., а также в клетки молочной железы и других органов. Это вызывает резкое падение концентрации глюкозы в крови и вследствие этого недостаточное поступление глюкозы в клетки нервной системы, на проницаемость стенок которых инсулин не действует. Поэтому головной и спинной мозг начинает испытывать острый недостаток глюкозы, являющийся основным источником энергии для деятельности нервных клеток, результатом этого бывает острое нарушение деятельности мозга — инсулиновый или гипогликемический шок. Явления шока наступают когда содержание глюкозы в крови падает до 45-50 мг% (норма 80-120 мг%). Гипогликемический шок может наступить даже при небольшой дозе инсулина, если его вводят натощак. Внутривенное введение раствора глюкозы немедленно прекращает инсулиновый шок. Недостаточность инсулина в организме является причиной развития сахарного диабета.

Глюкагон — второй гормон поджелудочной железы — стимулирует расщепление гликогена до глюкозы внутри клеток (активируя соответствующие ферменты) и повышает содержание сахара в крови. Глюкагон стимулирует также расщепление жира в жировой ткани. Таким образом, по результатам своего действия глюкагон является антагонистом (т. е. веществом, действующим противоположно) инсулина.

Гормоны надпочечников. Надпочечники состоят из мозгового и коркового вещества, которые представляют собой разные по структуре и функции железы внутренней секреции.

Гормон мозгового слоя надпочечников — адреналин и его предшественник норадреналин влияют на многие функции организма, в т.ч. на внутриклеточные процессы обмена веществ. Они усиливают расщепление гликогена и уменьшают его запасы в мышцах и печени, являясь в этом отношении антагонистами инсулина. Вследствие действия адреналина освободившаяся после расщепления гликогена глюкоза переходит в кровь и возникает так называемая адреналиновая гипергликемия. Адреналин вызывает усиление и учащение сердечных сокращений, улучшает проведение нервных импульсов в сердце. Адреналин снижает тонус гладких мышц желудка и кишечника, уменьшая их перистальтику. Однако некоторые гладкие мышцы под действием адреналина сокращаются; например, сокращаются радиальные мышцы радужной оболочки, в результате чего зрачки расширяются; вследствие сокращения гладких мышц кожи, поднимающих волосы, появляется «гусиная кожа», а волосы «встают дыбом».

Введение адреналина повышает работоспособность скелетных мышц при их утомлении, повышает возбудимость зрительных и слуховых рецепторов. Таким образом, адреналин может вызвать экстренное повышение работоспособности организма в чрезвычайных условиях. При всех состояниях, которые сопровождаются активной деятельностью организма и усилением обмена веществ, например при эмоциональном возбуждении, мышечной работе, охлаждении и т. п., усиливается секреция адреналина надпочечниками.

Гормоны коры надпочечников являются минералокортикоиды — альдостерон, кортикостерон, дезоксикортикостерон, которые регулируют минерал, обмен; глюкокортикоиды — гидрокортизон, кортизон и кортикостерон, влияющие прежде всего на углеводный, белковый и жировой обмен; половые гормоны — андрогены, эстрогены, прогестерон. Наиболее активный из минералокортикоидов альдостерон регулирует уровень натрия и калия в крови. Увеличение под влиянием альдостерона концентрации хлористого натрия в крови и тканевой жидкости приводит к задержке жидкости в организме и способствует повышению артериального давления. Недостаток минералокортикоидов приводит к обратному явлению — потере воды и обезвоживанию организма, т. е. наступают изменения, несовместимые с жизнью. Поэтому минералокортикоиды называют «гормонами, сохраняющими жизнь».

Глюкокортикоиды и наиболее активный из них гидрокортизон стимулируют образование глюкозы в печени и повышают тем самым уровень сахара в крови. Содержание гликогена в печени при этом может даже нарастать. Этим действие глюкокортикоидов отличается от действия адреналина. При введении глюкокортикоидов даже при достаточном поступлении белков с пищей возникает отрицательный азотистый баланс, что свидетельствует о преобладании распада белков в организме над их синтезом, однако в печени синтез белков и особенно ферментов ускоряется. Глюкокортикоиды усиливают мобилизацию жира из жировых депо и его использование в процессах энергетического обмена. При недостаточной секреции этих гормонов понижается сопротивляемость организма, поэтому инфекционные заболевания и другие неблагоприятные воздействия переносятся особенно тяжело. Глюкокортикоиды снижают реакции организма, наблюдающиеся при ревматизме, воспалении и некоторых других заболеваниях. На этом основано их клиническое применение. Т. к. эти гормоны угнетают развитие воспалительных процессов, их называют «противовоспалительными гормонами».

Установлено, что при боли, травме, кровопотере, перегревании, переохлаждении, некоторых отравлениях, инфекционных заболеваниях, тяжелых психических переживаниях выделение глюкокортикоидов усиливается. При этих состояниях усиливается секреция в кровь адреналина, который, действуя на гипоталамус, вызывает в его клетках образование так называемого кортикотропиносвобождающего фактора, который, в свою очередь, вызывает образование в передней доле гипофиза адренокортикотропного гормона (АКТГ). Этот гормон стимулирует выработку в коре надпочечников глюкокортикоидов.

Состояние, возникающее под влиянием неблагоприятных факторов и ведущее к повышенному образованию глюкокортикоидов, канадский исследователь Селье назвал «напряжение» или «стресс». В развитии этого состояния он различает три стадии, или фазы: 1) фаза «тревоги», когда начинают действовать неблагоприятные факторы, происходит усиленная экскреция (выведение в кровь) АКТГ и глюкокортикоидов; 2) фаза резистентности, когда повышенное количество циркулирующих в крови глюкокортикоидов способствует развитию устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям; 3) фаза «истощения», когда надпочечники не могут обеспечить достаточного образования глюкокортикоидов, «защищающих» организм, и его состояние ухудшается. Однако сопротивляемость организма неблагоприятным воздействиям зависит от многих факторов, а не только от продукции глюкокортикоидов надпочечниками.

Половые гормоны коры надпочечников — андрогены и эстрогены — играют значительную роль в развитии половых органов в детском возрасте, т. е. тогда, когда внутрисекреторная функция половых желез еще незначительна. После достижения половой зрелости роль этих гормонов у человека уменьшается.

Гормоны половых желез. Физиологическая роль половых гормонов, синтезируемых половыми железами, — андрогенов (мужских половых гормонов) и эстрогенов (женских половых гормонов) — состоит в обеспечении половой функции организма. Благодаря этим гормонам осуществляется развитие вторичных половых признаков, являющихся характерными отличиями мужского и женского организмов. В женском организме половые гормоны играют большую роль в возникновении половых циклов, в обеспечении нормального протекания беременности и в подготовке к кормлению новорожденного.

Гормоны гипофиза по своему физиологическому значению подразделяются на два типа. Одни активируют деятельность других эндокринных желез, следовательно, обладают пусковым эффектом. К таким гормонам относятся: адренокортикотропный гормон (АКТГ), воздействующий на надпочечники; тиреотропный гормон (ТТГ) — на щитовидную железу, фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), лютеинизирующий гормон (ЛГ) и лактотропный гормон (ЛТГ), регулирующие функции половых желез. Другие гормоны гипофиза оказывают общее действие на организм. Среди них следует особо выделить гормон роста (соматотропный гормон — СТГ).

Одним из наиболее значительных последствий удаления, разрушения или недоразвития гипофиза является ослабление или даже прекращение роста. Наоборот, избыточная функция гипофиза, например вследствие развития в нем опухоли, приводит к чрезмерному усилению процессов роста, иногда равномерному (Гигантизм), но чаще неравномерному, поражающему преимущественно некоторые части тела (Акромегалия).

Меланостимулирующий гормон. (интермедин) принимает участие в процессах пигментации (окраски) кожи и слизистой оболочки. Возрастание концентрации в крови этого гормона, действие которого тесно связано с АКТГ, наблюдается при беременности, бронзовой болезни.

Антидиуретический гормон (АДГ) влияет на интенсивность мочеотделения, регулируя количество воды, выделяемой из организма.

Гормон окситоцин стимулирует сокращение матки, родовую деятельность, участвует в выделении молока. Он образуется не только в женском организме, но и в мужском, где роль его пока еще не выяснена.

Гормоны местного действия (тканевые гормоны) вырабатываются не железами внутренней секреции, а специализированными клетками, расположенными в самых различных органах. Физиологическое значение этих гормонов состоит в том, что они контролируют, в первую очередь, деятельность того органа, в котором образуются. Примерами могут служить гастрин, образующийся в клетках желудка и способствующий выделению желудочного сока; гистамин, который, выделяясь в каком-либо участке кожи, вызывает местное расширение кровеносных сосудов, зуд и боль; паротин, образующийся в околоушной слюнной железе и влияющий на развитие зубов, хрящевой и костной ткани и т. д.

К местным гормонам относят и медиаторы — вещества, образуемые нервными окончаниями и действующие только в местах своего образования.

В лечебной практике применение гормонов находит все более широкое распространение. Расстройство гормональной регуляции играет большую роль в происхождении многих заболеваний нервной системы, внутренних органов, двигательного аппарата (мышц, суставов), кожи. Поэтому лечение гормональными препаратами является важным слагаемым комплексного лечения не только заболеваний желез внутренней секреции, но и многих других болезней.

В первом случае гормональное лечение рассматривается как заместительная терапия, т. е. дополнительное введение тех или иных гормонов при их недостаточном образовании в организме. Так, при сахарном диабете вводят инсулин, при угрожающем выкидыше — прогестерон и т. д. Во многих случаях врачи считают целесообразным комплексное назначение одновременно нескольких гормонов Однако совершенно недопустимо самолечение гормональными препаратами. Известно, что все процессы в организме человека взаимосвязаны, но, пожалуй, более всего это относится к действию гормонов. Бесконтрольная нагрузка организма какими-либо (или каким-либо) гормоном может привести к разлаживанию всей синхронно действующей эндокринной системы, а поскольку биологическая активность гормонов очень высока, это может привести к тяжелым последствиям.

Современная химия гормонов развивается стремительно. Недалеко то время, когда гормоны будут служить не только лекарственным средством, но и будут помогать повышать работоспособность, жизненный тонус и творческое долголетие человека.