ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Эндокринная система представляет собой совокупность желез внутренней секреции, которые функционально связаны с нервной системой и совместно с ней осуществляют регуляцию обмена веществ в организме. Эндокринные органы выделяют в кровь особые вещества – гормоны, которые передают информацию на клетки-мишени, где они вызывают ответную реакцию в виде изменения биохимических процессов. Помимо гормонов существуют и другие биологически активные вещества, вырабатываемые вне клеток эндокринной системы. Выделяемые сигнальные вещества могут оказывать действие непосредственно в тех клетках, где они синтезируются (аутокринное действие), а также на близлежащие клетки (паракринное действие). Среди них выделяют гистамин, ацетилхолин, простагландины, лейкотриены, тромбоксаны, цитокины. Существуют некоторые биологически активные вещества, которые могут действовать как медиаторы в синапсах и как, собственно, гормоны дистантного действия (например, окситоцин, адреналин). В связи с этим довольно трудно создать жесткую классификацию биологически активных веществ. В рамках данного пособия объектом изучения является классическая эндокринная система, включающая в себя центральные и периферические эндокринные железы. Можно выделить ряд общих свойств, характерных для гормонов:
-
Гормоны обладают дистантным действием – с током крови переносятся от места их синтеза к клеткам мишеням.
-
Гормоны обладают строгой специфичностью действия.
-
Гормоны изменяют скорость обычных биохимических реакций в клетке (но не инициируют новые).
-
Гормоны оказывают свое действие в чрезвычайно малых концентрациях.
-
Для гормонов характерна генерализованность – распространенность по всему организму.
-
Для гормонов характерен довольно короткий период жизни. Гормоны, выделяясь в кровь, связываются с белкамитранспортерами, и лишь незначительная их часть находится в свободном (биологически активном) состоянии. У гормонов есть свои транспортные белки, которые выполняют следующие функции:
-
предохранение от действия плазменных протеаз белковых и пептидных гормонов;
-
создание гормонального депо в кровяном русле;
-
возможность циркуляции в крови стероидных и тиреоидных гормонов в достаточно высоких концентрациях;
-
предохранение мелких молекул гидрофильных гормонов от почечной фильтрации.
Существуют специфические и неспецифические транспортные
белки:
-
кортизол-связывающий глобулин (транспорт кортизола);
-
тироксин-связывающий глобулин (транспорт тиреоидных гормонов);
-
секс-стероид-связывающий глобулин (транспорт половых гормонов);
-
альбумин и преальбумин (транспорт стероидных и тиреоидных гормонов).
Ряд гормонов (катехоламины, некоторые пептидные гормоны) циркулируют в свободном состоянии (О. V. Sjaastad et al., 2003). Это можно объяснить следующим образом: те пептидные гормоны, которые выделяются гипофизом, могут транспортироваться к клеткам-мишеням, минуя печень, так как анатомически сосуды, выносящие кровь от головы через переднюю полую вену, впадают сразу в правое предсердие. Что касается гормонов мозгового вещества надпочечников, то следует уточнить, что, во-первых, местом приложения их действия является печень: в этом органе адреналин активирует гликогенолиз, а во-вторых, катехоламины выделяются не только надпочечниками, но и нервными клетками. Гормоны подвергаются деградации в клетках-мишенях с помощью ферментов, а также с участием ферментных и транспортных систем печени и почек.
Железы внутренней секреции довольно быстро реагируют на изменение внешних и внутренних условий (режим содержания, характер кормления, температура окружающей среды, наличие инфекционного заболевания и т. д.), изменяя секрецию гормонов и сохраняя гомеостаз. Регуляция синтеза и секреции гормонов осуществляется целым комплексом механизмов и факторов, которые в здоровом организме работают как хорошо настроенный инструмент. Известно, что гормоны синтезируются у всех видов животных (в том числе у человека, птиц, рыб, насекомых), за исключением простейших и микроорганизмов.
Сфера влияния гормонов довольно широка, и охватывает следующие процессы:
-
рост и развитие организма;
-
пищеварение;
-
использование клетками нутриентов (метаболизм);
-
водно-электролитный баланс;
-
репродукция.
Механизм действия гормонов
Для всех гормонов начальный этап действия заключается в связывании со специфическим клеточным рецептором, которое запускает каскад реакций, приводящих к изменению количества или активности ряда ферментов, что и формирует метаболический ответ клетки. Все гормональные рецепторы представляют собой белки (в основном глико- или фосфопротеины), нековалентно связывающие гормоны. Считается, что в
основе аффинности связи гормона с рецептором лежит комплиментарность распределения электрических зарядов и водородных связей, а также конформативной структуры белка. Это означает, что гормон и рецептор подходят друг другу не только как ключ к замку, но и соответствующие поляризованные полюсы и участки, способные к образованию водородных связей, так же идеально совмещаются. Некоторые ионные каналы клеточных мембран, а также помпы и транспортеры имеют участки для связывания гормонов. Однако следует подчеркнуть, что имеется возможность взаимодействия рецепторов с иными веществами, в результате чего блокируется действие гормона. Степень гормонального воздействия на клетку зависит не только от количества гормона, но и от числа специфических рецепторов к нему.
Все изученные гормоны по механизму действия разделены на две группы:
-
Стероидные и тиреоидные гормоны.
-
Гормоны-белки, полипептиды и аминокислоты.
Механизм действия стероидных и тиреоидных гормонов
Гормон проникает в клетку и связывается со специфическим белком-рецептором. Гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро и вступает во взаимодействие с определенными участками ядерной ДНК, а именно, с регуляторными участками генов, которые носят название гормон-респонсивные элементы. Эти короткие симметричные фрагменты ДНК выполняют функции усилителей транскрипции. Результатом этого взаимодействия является образование особой матричной РНК, которая выходит из ядра и способствует синтезу на рибосомах белка или белка-фермента. Таким образом, стероидные и тиреоидные гормоны проявляют свое действие на уровне генов, изменяя интенсивность синтеза белка.
Механизм действия гормонов-белков и полипептидов
Большинство гидрофильных гормонов не способно проходить через липофильную клеточную мембрану. Поэтому передачу гормонального сигнала в клетку осуществляют мембранные рецепторы. Рецепторы – это интегральные мембранные белки, которые связывают гормоны на внешней стороне мембраны. Связывание гормона с рецептором на поверхности клетки приводит к конформационным изменениям и активации белкового рецептора. Существуют рецепторы трех типов, действие которых несколько различается. Таким образом, связывание гормона с одним из трех мембранных рецепторов влечет за собой один из вариантов внутриклеточного ответа, результатом которого является активация внутриклеточной протеинкиназы, изменение концентрации ионов или синтез вторичных мессенджеров (посредников). Ко вторичным мессенджерам относятся цАМФ, Са++ , инозитолтрифосфат, диацилглицерол, цГМФ. Эти мессенджеры способны прямо
104
