Глава 9 Просто посредник
Эндокринная система
Некоторые вещи наше тело делает тихо и незаметно, выполняя все самое важное не спеша. Наша эндокринная система – это причина, по которой дети превращаются во взрослых, девочки становятся женщинами, а стадию бодрствования сменяет сон.
И хотя в эндокринной системе есть свои первичные органы, или эндокринные железы, она также привлекает ряд помощников из других систем. Такие структуры называются вторичными органами. Все эндокринные железы выделяют химические вещества – гормоны, которые особым образом влияют на свои клетки-мишени. Основная функция первичных эндокринных органов заключается в выработке гормонов, а вторичные органы выделяют их на стороне. Секрет успеха этой системы кроется в высвобождении мессенджеров, или посредников, в кровь. Как рекламные компании подбирают клиентов по степени их лояльности, так и наша эндокринная система направляет посредников в кровь, ведь там их ждет самая подходящая клеточная аудитория, открывающая доступ к каждой клетке нашего тела. Гормоны передают определенные сообщения, и клетки, восприимчивые к этим сообщениям, получают их благодаря рецепторам на плазменной мембране.
Чтобы поддерживать стабильность системы, применяется принцип отрицательной обратной связи. Гормоны очень эффективны, и их уровень тщательно контролируется, ведь даже небольшое количество гормонов оказывает значительное влияние. Постоянное отслеживание и изменение уровня гормонов и жизненно важных элементов в крови позволяет системе поддерживать гомеостаз.
Эндокринная система состоит из первичных и вторичных органов, которые расположены в различных частях тела. Эти органы выделяют гормоны в кровоток, тем самым вызывая изменения в организме.
Наша эндокринная система является руководителем или участником многих процессов: активации иммунных Т-клеток и создания эритроцитов; деторождения и лактации; суточных, или циркадных, биоритмов и сна; роста; голода; менопаузы и андропаузы; метаболизма; изменения настроения; программируемой клеточной гибели (апоптоза); репродуктивного цикла; полового развития и созревания.
Бей или беги
Кроме управления размеренными и стабильными процессами в организме, эндокринная система способна на сравнительно быстрые реакции – потому что от них зависит выживание. В древние времена, когда жили хищники, поедающие людей, именно эндокринная система помогала нашим предкам не стать чьим-то обедом… хотя бы до тех пор, пока эти предки не обзаводились потомством. Реакция «бей или беги» стимулирует симпатическую нервную систему и способствует выделению гормонов адреналина и норадреналина. Эти гормоны ускоряют или замедляют определенные процессы в организме.
Химические революционеры
Известно, что изменения в организме вызывают как минимум 50 гормонов. В основном их выделяют в кровь железы повышенной васкуляризации.
Типы передачи сигналов
Гормоны могут связываться с клетками-мишенями несколькими способами.
Эндокринная сигнализация. Возникает, когда гормоны переносятся на дальние расстояния с током крови. Начинается, когда гормоны оказываются далеко от своего секреторного «дома», и заканчивается до того, как они достигнут клеток-мишеней.
Паракринная сигнализация. Паракринно высвобождаемые гормоны действуют локально и переносятся только до ближайших клеток.
Аутокринная сигнализация. Возникает, когда гормоны достигают границ секреторных клеток и связываются с рецепторами на плазматической мембране.
Интракринная сигнализация. Интракринно выделяемые гормоны не покидают границ клеток. Их цель – оповещать о внутриклеточных событиях.
Эндокринная сигнализация – это основная схема, по которой работают гормоны эндокринной системы.
Мишени
Крайне важно, чтобы клетки-мишени содержали нужные рецепторы для связывания с гормоном. Рецепторы либо находятся на плазматической мембране клетки-мишени, либо терпеливо плавают в цитоплазме клетки в ожидании своего стимулирующего гормонального партнера. Эндокринные заболевания и расстройства возникают в нескольких случаях: когда гормоны не могут прикрепиться к своим специфическим рецепторам; когда гормоны инициируют ответ в уже связанной с чем-то клетке-мишени; когда в клетке-мишени есть аномально реагирующие и мутированные рецепторы; когда клетку-мишень атакуют аутоиммунные клетки.
Основные классы гормонов
Стероиды – это целый класс гормонов, которые связываются с рецепторами в цитоплазме клетки. Стероиды жирорастворимы, поэтому могут легко проходить через мембрану клетки-мишени и связываться с ее внутриклеточными рецепторами. После этого стероид и рецептор переносятся к ядру как единое целое и уже там активируют ген для производства специальных белков.
Стероидные и нестероидные гормоны по-разному вызывают клеточный ответ.
Самые распространенные гормоны состоят из коротких цепочек аминокислот и называются пептидами. Это гидрофильные (то есть любящие воду) гормоны, поэтому их рецепторы расположены снаружи клетки, а сами пептиды не могут проходить через клеточную мембрану. После того как пептид связывается с рецептором, внутри клетки активируется второй посредник. Как правило, им является молекула циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), которая отвечает за активацию внутриклеточных событий от имени гормона.
Аминные гормоны образуются аминокислотами триптофаном или тирозином. К ним относятся катехоламины, адреналин и норадреналин, которые запускают реакцию «бей или беги».
Железы
В силу своих функций и управления одни эндокринные железы относятся к первичным (основным), а другие – ко вторичным. Давайте рассмотрим эти железы подробнее.
Основные эндокринные железы
Гипоталамус. Связывает нервную и эндокринную системы. Гипоталамус располагается в центре мозга (чуть выше своего коллеги – гипофиза) и почти в одиночку руководит гормонами. Гипоталамус посылает в гипофиз инструкции начать или прекратить выделение гормонов, влияющих на все тело. Также он контролирует температуру, жажду, голод и суточные биоритмы.
Гипофиз. Похож на две горошины и прикрепляется к гипоталамусу с помощью стеблевой структуры. Гипофиз – настоящий дирижер эндокринного оркестра, ведь он управляет функциями других желез в организме и следит за тем, как мы растем и развиваемся. Гипофиз состоит из двух долей, каждая из которых выполняет собственную функцию. В передней доле выделяются лютеинизирующие, фолликулостимулирующие, тиреотропные и адренокортикотропные гормоны. Они стимулируют другие гормон-секретирующие структуры (половые органы и надпочечники). Передняя доля выделяет и гормоны роста, стимулирующие поддержание и развитие костной и мышечной массы. В задней доле гипофиза хранятся гормоны, которые переносятся от гипоталамуса и выделяются по мере необходимости. К этим гормонам относятся окситоцин и вазопрессин (антидиуретический гормон, или АДГ). Окситоцин, или «гормон любви», играет ключевую роль в процессе родов и после них, а АДГ следит за почками (предотвращая обезвоживание) и кровеносными сосудами (регулируя кровяное давление).
