Гормональная регуляция обменных процессов. Гормональная регуляция обмена белков, воды и электролитов Рецепция белково-пептидных гормонов и катехоламинов (мембранная)

Гормональная регуляция обмена белков, воды и электролитов

Рецепция белково-пептидных гормонов и катехоламинов (мембранная)

Рецепция катехоламинов (мембранная)

Динамика и механизмы реализации гормональных эффектов в клетке

Гормональная регуляция белкового обмена (СТГ, инсулин, половые и тиреоидные гормоны, глюкокортикоиды)

Место синтеза - передняя доля гипофиза.

СТГ – одноцепочечный пептид, м.м. 22кД, 191 АМК остаток, 2 внутримолекулярных дисульфидных связи.

СТГ – образуется из неактивного предшественника – прогормона.

Секреция СТГ носит пульсирующий характер с интервалом в 20-30 мин. Один из самых больших пиков наблюдается вскоре после засыпания.

Стресс, физические упражнения, гипогликемия, голодание, белковая пища – приводит к повышению уровня СТГ даже у нерастущих взрослых людей.

Синтез и секреция СТГ регулируется гипоталамусом:

1. соматолиберином (+);

2. соматостатином (-).

Рецепторы для СТГ расположены в плазматической мембране клеток (гормончувствительные): Печени, жировой ткани, мозге, легких, поджелудочной железе, кишечнике, сердце, почках, лимфоцитах.

Наиболее чувствительны (гормозависимые):

Скелетные мышцы, хрящи, кости,

соединительная ткань.

Действие СТГ на рост скелета и мягких тканей опосредуется соматомединами

Это соединения с инсулиноподобной активностью и мощным ростостимулирующим действием, поэтому они называются инсулиноподобные факторы роста

• ИФР – 1 – соматомедин С

• ИФР – 2 – соматомедин А

Синтезируются различными тканями, в основном печенью. Соматомедин С обладает также регуляторными свойствами (активирует выработку соматостатина и ингибирует соматолиберина)

Биологическое действие СТГ 1. Начальные эффекты

(мышцы, хрящи, кости, соединительная ткань)

- увеличение проницаемости клеточных мембран для аминокислот, глюкозы, Са2+

- фосфорилирование белков изменение активности ряда ферментов

2.Ранние эффекты

– усиление транскрипции, р-РНК, м-РНК, т-РНК.

- синтез ферментов и структурных белков

3. Поздние эффекты

– изменение репликации.

- усиление пролиферации, дифференцировки тканей

Конечный физиологический эффект – увеличение линейного роста, мышечной массы за счет ускорения дифференцировки и пролиферации клеток

Патология синтеза и секреции СТГ

• Гипофункция с рождения - гипофизарная карликовость (дефицит СТГ из-за мутации гена гормона роста). Нарушения роста сочетается с другими эндокринными нарушениями.

• Гиперсекреция СТГ у детей - гигантизм (у подростков с незакончившимся процессом окостенения эпифизарных хрящей, продолжается рост длинных костей, происходит их удлинение, увеличение мягких тканей и органов сравнительно пропорционально).

• Гиперсекреция СТГ во взрослом состоянии – акромегалия (обычно возникает в результате

гормонпродуцирующей опухоли гипофиза, диспропорционально увеличиваются размеры кистей, стоп, черепа, внутренних органов)

анаболические эффекты инсулина

• регуляция транспорта в клетки глюкозы, аминокислот, ионов.

• влияние на процессы репликации и транскрипции (регуляция клеточной дифференцировки, пролиферации и трансформации клеток).

Анаболические эффекты инсулина

• Начальные эффекты (в течении нескольких секунд-минут, изменение трансмембранного транспорта, фосфорилирование и дефосфорилирование белков, активация и ингибирование ферментов)

• Ранние, поздние эффекты (через несколько часов – суток, активация синтеза РНК, ДНК, белков, усиление пролиферации, дифференцировки, усиление синтеза СТГ)

Кроме этого инсулин обеспечивает анаболизм белков энергией за счет регуляции углеводного обмена.

Йодтиронины

• синтез и секреция регулируется гипоталамо-гипофизарной системой по принципу обратной связи.

• стимул для секреции тиреолиберина и тиреостатина – изменение концентрации йодтиронинов в крови.

• метаболические эффекты дозозависимые.

• Клетки-мишени для прямого действия – печень, мышцы, костный мозг

Высокие концентрации [Т3 Т4]

• тормозят синтез белка, оказывают катаболические эффекты, показателем чего служит отрицательный азотистый баланс.

• разобщают процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

Заболевания щитовидной железы

• Гипотиреоз у новорожденных приводит к развитию кретинизма – тяжелое, необратимое нарушение умственного развития. Причина – недостаточность функций щитовидной железы, заболевания гипофиза, гипоталамуса.

• Гипотиреоз у взрослых – микседема. Наблюдается снижение основного обмена, скорости гликолиза, мобилизация гликогена, жиров, уменьшение мышечной массы, теплопродукции.

• Гипертиреоз – повышенная продукция йодтиронинов. Отмечается увеличение размеров щитовидной железы, увеличение концентрации Т3, Т4 в 2-5 раз и развитие тиреотоксикоза. Признаки: увеличение основного обмена, тахикардия, снижение массы тела (несмотря на повышенный аппетит), потливость, увеличение температуры тела, усиление процессов катаболизма, о чем свидетельствует отрицательный азотистый баланс.

Половые гормоны

• Активация транскрипции р-РНК

• Активация трансляции

Эстрогены оказывают более слабое анаболическае действие.

Усиливают синтез белка:

• В женских половых органах

• Печени, почках, сердце, коже

• На костно-хрящевой аппарат оказывают ингибирующее действие, что способствует остановке роста в период полового созревания (ингибируются биосинтез белка в мышцах, хрящах)

Влияние глюкокортикоидов на обмен белков

Проявляется двояко:

• В печени кортизол в основном оказывает анаболический эффект (стимулирует синтез белков и нуклеиновых кислот)

• В лимфоидной, мышечной и жировой тканях, коже и костях, кортизол тормозит синтез белков, РНК и ДНК и стимулирует катаболизм РНК и белков.

• При высокой концентрации (гиперсекреция или введение как лекарственных препаратов) глюкокортикоиды подавляют иммунные реакции, вызывая гибель лимфоцитов и инволюцию лимфатической ткани, снижая число циркулирующих лейкоцитов. Подавляют воспалительную реакцию (индуцируют синтез липокортинов, которые ингибируют фосфолипазу А2 снижая т.о. синтез медиаторов воспаления – простагландинов и лейкотриенов).

Высокая концентрация глюкокортикоидов вызывает торможение роста и деления фибробластов, а также синтез коллагена и фибронектина

Для гиперсекреции глюкокортикоидов типичны: истончение кожи, плохое заживление ран, мышечная слабость и атрофия мышц.

Параметры водно-солевого гомеостаза рН

Гормоны участвующие в регуляции водно-солевого гомеостаза – АДГ (антидиуретический гормон, вазопрессин), Альдостерон Регуляция водно-солевого гомеостаза

1.

2. Система ренин-ангигиотензин

Характеристика АДГ

АДГ – пептид, м.м. 1100 Д, содержит 9 АМК,

одна дисульфидная связь

Стимул для секреции АДГ

• [Na+]

• осмотического давления внеклеточной жидкости

Р осмотического нервные импульсы передаются в нейрогипофиз высвобождение АДГ.

Механизм действия АДГ Для АДГ существует 2 типа рецепторов: V1 и V2

• V2 – опосредуют главный физиологический эффект гормона, локализованы на базолатеральной мембране клеток собирательных трубочек и дистальных канальцев почек.

• V1 – локализованы в гладкомышечных клетках сосудов, связывание АДГ с V1 приводит к сокращению гладкомышечного слоя сосудов.

• Сродство АДГ к V2 выше, чем к V1.

Этапы действия АДГ на эпителиальные клетки дистальных канальцев и собирательных трубочек почек

Несахарный диабет

1) генетические дефекты синтеза препро-АДГ в гипоталамусе;

2) дефекты процессинга и транспорта про-АДГ;

3) повреждения гипоталамуса или нейрогипофиза (черепно-мозговая травма, опухоль, ишемия);

4) нейрогенный несахарный диабет (мутация гена R – V2 к АДГ), в результате почки не реагируют на АДГ.

Клиника: гипотоническая полиурия, выделение большого количества мочи, низкой плотности

(до 20 л/сут, плотность L 1,010).

Альдостерон

Наиболее активный минералокортикоид, синтезируется в коре надпочечников

Синтез и секреция непосредственно стимулируются:

• [Na+] и [K+] в плазме крови

• Простагландинами, АКТГ

• Ренин-ангиотензиновой системой

Клетки-мишени – эпителиальные клетки почечных канальцев.

Механизм действия альдостерона

Суммарный биологический эффект альдостерона

• Увеличение реабсорбции ионов Na+ в канальцах нефронов

• Задержка NaCl в организме и возрастание экскреции K+

Роль системы ренин-ангиотензин-альдостерон в регуляции водно-солевого обмена

Гиперальдостеронизм

Причина первичного гиперальдостеронизма (синдром Конна) – аденома надпочечников, диффузная гипертрофия клеток клубочковой зоны, вырабатывающих альдостерон.

Избыток А реабсорбции Na+ секреция АДГ и задержка воды. Усиливается выведение К+, Mg2+, H+. Снижен уровень ренина.

Клиника:

гипернатриемия, гипертония, гиперволемия, отеки, гипокалиемия, дефицит Mg2+, метаболический алкалоз.

Вторичный гиперальдостеронизм Встречается чаще, чем первичный.

Причины: сердечная недостаточность, хронические заболевания почек, опухоли секретирующие ренин.

Клиника:

Повышен уровень ренина и ангиотензина II,что стимулирует продукцию альдостерона.

Клинические симптомы менее выражены, чем при первичном альдостеронизме.

Характеристика предсердного натриуретического фактора (ПНФ) Физиологический антагонист ангиотензина II. Этот пептид, 28 АМК, с одним дисульфидным мостиком.

Синтез: кардиомиоциты предсердий.

Стимулы для секреции ПНФ

Основные клетки-мишени ПНФ:

1.почки,

2.периферические артерии.

• расширение приносящих артериол.

• усиление почечного кровотока.

• увеличение скорости фильтрации и экскреции ионов Na+

Биологическое действие ПНФ

Роль ионов кальция в обменных процессах:

• структурный компонент костной ткани;

• играет ключевую роль в мышечном сокращении;

• увеличивает проницаемость мембран клеток для К+;

• влияет на работу ионных насосов;

• способствует секреции гормонов;

• участвует в каскадном механизме свертывании крови;

Пределы колебаний Ca2+ в крови: 2,12 – 2,6 ммоль/л

(жесткий контроль гомеостаза)

• Основное депо Ca2+ - кости (99%)

• Дополнительный фонд – Ca2+ плазма крови.

Основные регуляторы обмена Ca2+ в крови

• Паратгормон

• Кальцитриол (производное витамина D)

• Кальцитонин

Обмен витамина D (D2 – эрго -; D3 – холекальциферол)

Обмен витамина D

Обмен витамина D

Характеристика паратгормона

1. [Ca2+];

2. [фосфатов] в плазме крови;

Синтезируется в паращитовидных железах в виде предшественника – препрогормона.

Секреция ПТГ регулируется уровнем ионов Ca2+ в крови.

Гормон секретируется в ответ на [Ca2+].

Органы мишени: кости, почки.

Эффекты паратгормона

Биологическое действие паратгормона

Схема синтеза кальцитриола

Витамин Д3 (холекальциферол) (связывается с белком-транскальциферином, поступает в кровь и печень)

Печень: образование 25 (ОН) Д3 (кальцидиол)

Почки: образование 1,25 (ОН)2 Д3 (кальцитриол)

Эффекты кальцитриола [1,25 (ОН)2 Д3] Клетки кишечника:

Индуцируют синтез Ca2+ - переносящих белков, которые обеспечивают всасывание Са2+ и фосфатов из полости кишечника в эпителиальную клетку

Характеристика кальцитонина

Кальцитонин – полипептид, 32 АМК.

Секретируется:

1. парафолликулярными К – клетками щитовидной железы

2. С – клетками паращитовидных желез.

Секреция кальцитонина в крови возрастает при [Ca2+] и уменьшается при [Ca2+]

Эффекты кальцитонина