ЭНДОКРИННЫЕ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЕ

ЖЕЛЕЗЫ

ЭНДОКРИННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ И ГОРМОНЫ

К числу химических стимуляторов и регуляторов жизненных функций относятся гормоны (греч. hormao — возбуждаю, побуждаю), образующиеся в специфических клетках желез внутренней секреции и выделяющиеся непосредственно в кровь. Железы внутренней секреции, называемые также эндокринными железами (греч. en-do—-внутри, krinein — выделяю), тесно связаны между собой и функционируют как единая цельная физиологическая система, деятельность которой регулируется нервной системой, прежде всего корой головного мозга.

В ответ на воздействие внешней и внутренней среды нервная система стимулирует эндокринные железы. Гормоны, доставленные кровью к месту их действия, обеспечивают химическую координацию работы органов, которая дополняет координацию, осуществляемую нервной системой. В результате выделения гормонов действие нервного импульса удлиняется.

По химическому строению многие гормоны представляют собой специфические белки, некоторые являются пептидами или производными тирозина; большая группа гормонов представлена стероидами.

Гормональная регуляция. Гормоны влияют на рост, развитие и формообразование животного организма, оказывают воздействие на функциональную деятельность других органов и тканей, особенно эндокринных желез, возбуждая или тормозя их деятельность.

Гормоны оказывают влияние на все стороны обмена веществ. Однако они не обусловливают появление новых биохимических реакций в тканях, а только усиливают или замедляют реакции, протекающие в организме. В боль-

29?

шинстве случаев механизм действия гормонов заключается во влиянии их на активность ферментов и повышение проницаемости клеточных мембран.

Различные стороны обмена веществ регулируются несколькими группами гормонов; необходимо рассматривать действие не только каждого гормона, но и совместное их влияние на организм. Нарушение деятельности одной железы влечет за собой изменение функций других. Это создает сложные отношения в гормональной регуляции обмена веществ, поскольку каждая железа контролирует определенные стороны метаболизма.

При нарушении функций отдельных желез больным вводят гормональные препараты, полученные из одноименных эндокринных желез животных.

Парентеральное введение многих гормональных препаратов обусловлено возможностью разрушения гормонов в желудочно-кишечном тракте, снижением биологического действия их вследствие задержки в печени, а также необходимостью получения быстрого эффекта от их воздействия.

У большинства гормонов нет резкой видовой специфичности. Хотя при парентеральной инъекции гормонов животных другого вида и образуется некоторое количество антител, это, по-видимому, является ответом на введение высокомолекулярных веществ. Известно, что белки, выполняющие у различных животных очень близкие функции, характеризуются относительно сходным аминокислотным составом и строением. Этим, вероятно, и объясняются слабые антигенные свойства белков-гормонов. Низкомолекулярным пептидоподобным гормонам не присущи антигенные свойства, поэтому эффективность большинства их при введении животным другого вида сохраняется длительный период времени.

Активные гормональные вытяжки или препараты используются и в качестве физиологических стимуляторов, повышающих продуктивность животных. Зная деятельность желез внутренней секреции и умело используя воздействие гормональных препаратов, в перспективе можно будет еще эффективней управлять процессами размножения, ускорять рост, увеличивать продуктивность животных (надой молока, настриг шерсти и т. п.).

Автолитические превращения в эндокринных железах. Для получения гормональных препаратов используют

щитовидную, паращитовидные железы, надпочечники, поджелудочную, половые железы, гипофиз и другие эндокринные железы.

После убоя животного в эндокринных железах протекают интенсивные процессы автолиза, связанные прежде всего с протеолитическим распадом белковых структур. При этом гормоны белковой природы теряют биологическую активность. Установлено, что содержание АКТГ в изъятых железах резко снижается под влиянием автоли-тических процессов в тканях железы. Ввиду наличия в поджелудочной железе комплекса активных протеолити-ческих ферментов при автолизе ее быстро инактивирует-ся белковый гормон — инсулин. Быстрой инактивации при автолизе подвергаются и другие гормоны.

Такой гормон, как адреналин, легко окисляется, причем этот процесс усиливается под влиянием солнечных лучей (УФ-лучей). Поэтому при изъятии надпочечников, очистке и хранении необходимо избегать действия солнечных лучей, порезов и других нарушений целостности железы.

Важнейшим условием правильной организации сбора эндокринного сырья является быстрое извлечение его из туши животного, соблюдение условий, предотвращающих загрязнение и инфицирование.

Если эндокринное сырье не используется для производства препаратов сразу же, то его необходимо быстро заморозить, а для ряда эндокринных желез допускается лиофилизация или консервирование химическими реагентами (спиртом, ацетоном, поваренной солью). Выбор консерванта и его количество определяются природой гормонов и характером дальнейшей переработки. Это необходимо для предотвращения развития микроорганизмов и торможения биохимических (автолитических) превращений в тканях желез.

Замораживают эндокринное сырье в скороморозиль
ных аппаратах или в камерах при возможно низкой тем
пературе (—35ч---- 50°С). Хранить замороженное сырье

следует при постоянной низкой температуре. В таких условиях химические и биологические свойства эндокринного сырья сохраняются лучше.

Перерабатывать замороженное эндокринное сырье также необходимо по возможности быстрее, так как при размораживании активность многих ферментных систем

возрастает, что обусловливает быструю инактивацию гормональных начал. Это особенно относится к железам внутренней секреции, продуцирующим гормоны белковой природы. Поэтому экстракцию гормонов лучше начинать из желез в замороженном состоянии.

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Щитовидная железа вырабатывает несколько специфических соединений, обладающих гормональным действием. Они оказывают влияние на общий обмен веществ, особенно белковый, а также на рост и морфогенез.

В состав так называемого коллоида железы входит йодсодержащий белок, получивший название тиреогло-булина. Он образуется в клетках эпителия, а депонируется в коллоиде фолликула. Молекулярная масса тиреогло-булина около 700 000. Важнейшей особенностью его является содержание 0, 6% йода. Молекула тиреоглобулина состоит из 10 пептидных цепей, включающих 576 остатков аминокислот. В составе тиреоглобулина образуются активные йодтиронины — йодированные производные тирозина, обладающие гормональной активностью.

Процесс йодирования тирозина, образование моно- и дийодтирозина (йод этих соединений является резервным), а затем активных йодтиронинов: 3, 3'-дийодтирони-на (Т₂); 3, 5, З'-трийодтиронина (Т₃), 3, 3', 5'-трийодтирони-на (Т'з) и 3, 5, 3', 5'-тетрайодтиронина (Т₄, тироксина) происходит интрамолекулярно, т. е. внутри белковой молекулы тиреоглобулина

Образовавшиеся активные йодтиронины под действием протеолитических ферментов освобождаются от белковой основы и поступают в кровь.

В табл. 48 приведен перечень йодтиронинов, обнаруженных при гидролизе тиреоглобулина.

Общее содержание йода, %

ТАБЛИЦА 48

Обозначения

Активность

Йодированные производные

Тироксин (3, 5, 3', 5'-тет- райодтиронин).. 3, 5, 3' -Трийодтиронин 3, 3', 5'-Трийодтиронин 3, 3' - Дийодтиронин Дийодтирозин.... Монойодтирозин..

100*

20 Низкое

50—60 10—15

Т₄Тз Тз Т₂

ДИТ МИТ

Активность тироксина принята за 100.

Иодирование тирозина происходит легко и в опытах in vitro. Из гидролизатов белков, предварительно обработанных йодом в щелочной среде (например, казеин, альбумины сыворотки и др.), получают продукты, обладающие тиреоидной активностью.

Усиление обмена веществ при гипертиреозе (тиреотоксикозе) объясняют тем, что тироксин и особенно трийодтиронин (Тз) разобщают окислительные процессы и образование макроэргических соединений. Макроэрги необходимы для синтеза белковых веществ и других анаболических продуктов (поэтому становится понятным похудение и другие дистрофические явления при базедовой болезни).

Влияние тироксина на нервную систему носит вторичный характер. Именно усиление окислительных процессов под воздействием тироксина, увеличение продуктов распада белков (особенно тирамина, фенилацетиламина и др.) оказывают влияние на вегетативную и центральную нервную системы.

Тиреоидные гормоны повышают активность амилазы, кислой фосфатазы, АТФ-азы, цитохромоксидазы, аргиназы и оксидаз аминокислот. В то же время тиреиодные

гормоны снижают активность холинэстераз и сукцинат-дегидрогеназы нервной ткани.

Гипофункция железы обусловливает резкое понижение основного обмена животного. У человека при этом развивается болезнь микседема, выражающаяся в понижении обмена веществ, отечности, задержке воды в тканях, ожирении, вялости и внешнем постарении даже в молодые годы.

При пониженной деятельности щитовидной железы в лечебных целях применяют сухой активный препарат тиреоидин, активность которого сохраняется длительное время (содержит 0, 17—0, 23% йода). Получают его из высушенных и обезжиренных размолотых желез убойных животных и выпускают в дражированных таблетках.

Для установления биологической активности препарат испытывают на содержание йода.

ПАРАЩИТОВИДНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Паращитовидные железы животных продуцируют гормон, основная роль которого состоит в регуляции содержания кальция и фосфора в крови, тканевых жидкостях и кристаллах оксиапатита костей. Считается, что гормон паращитовидной железы (паратгормон) проникает в стабильную часть костей, где он создает условия обмена минеральной части кости с кровью. Паратгормон влияет на различные стороны обмена в тканях. При удалении пара-щитовидных желез, особенно у плотоядных животных, резко снижается содержание кальция в крови и тканях, повышается содержание фосфора, резко возрастает возбудимость нервной системы, появляются судороги (тетания) и животные погибают.

Гормоны паращитовидных желез растворимы в воде, солевых растворах, алкоголе. Паратгормоны различных видов млекопитающих являются полипептидами, состоящими из 78—81 аминокислотных остатков.

Аминокислотный состав паратгормона быка (число аминокислотных остатков на молекулу белка): глицин 4, аланин 7, валин 8, лейцин 8, изолейцин 3, пролин 2, фе-нилаланин 2, тирозин 1, триптофан 1, серии 6, треонин 1, метионин 2, аргинин 5, гистидин 4, лизин 9, аспарагино-вая кислота 9, глютаминовая кислота 11. Гормон не содержит цистина и цистеина. N-Концевой аминокисло-

той паратгормона является а-аланин, С-концевой аминокислоты у него нет.

При гипофункции паращитовидных желез лечебный эффект оказывают инъекции активного экстракта паращитовидных желез в соединении с введением per os солей кальция и витамина D. Активный экстракт паратиреои-дин (паратгормон) —водный раствор гормональных веществ — выделяют из паращитовидных желез крупного рогатого скота. Паратиреоидин получают при гидролизе желез. Активную фракцию осаждают в изоэлектрической зоне (рН 4, 8—5, 4), а раствор гормональных веществ консервируют фенолом.

В основу стандартизации препарата положена биологическая реакция повышения уровня кальция в крови при введении гормона в организм подопытных животных. За единицу действия (е. д.) принимают 0, 01 часть того количества препарата, которое по истечении 15 ч после введения повышает содержание кальция в 100 мл крови на 5 мг, т. е. в среднем на 30%.

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА

Поджелудочная железа вырабатывает инсулин, глюкагон и другие гормоны. Эндокринную функцию выполняют изолированные группы специфических клеток, разбросанные среди ткани железы и названные островками Лангер-ганса. Они продуцируют инсулин и глюкагон. Биосинтез глюкагона происходит в а-клетках, а инсулина — в Р-клетках островков Лангерганса.

Инсулин. Из гормонов поджелудочной железы наиболее изучен инсулин (лат. insula — остров). Инсулин необходим для утилизации глюкозы и синтеза гликогена и белков в тканях. Влияние инсулина на жировую ткань выражается в понижении мобилизации жиров из жировых депо, ускорении, превращения глюкозы в жиры, усилении синтеза высших жирных кислот. Инсулин способствует ускорению включения аминокислот в белки за счет повышения окисления глюкозы с образованием энергии, необходимой для синтеза и изменения условий транспорта аминокислот через клеточные мембраны.

По химической природе инсулин является специфическим белком; изоэлектрическая точка его соответствует рН 5, 3—5, 4. Инсулин хорошо растворяется в разбавлен-

зоз

ных кислотах и Щелочах, а также в водных (80%-ных) спиртовых растворах. Его биологическая активность в кислой среде более стабильна, чем в щелочной.

l-NB, _rINH₂ _rNH₂ Глу —Лей—Глу—Асп— Тир—Цис—Асп— СООН

_rNH₂NHj^-Гли—Илей—Вал-Глу—Глу—Цис

Молекулярная масса инсулина варьирует в зависимости от концентрации белка, типа и концентрации электролита и рН раствора. Такие различия объясняются разной степенью ассоциации субъединиц инсулина. Минимальная масса инсулина, соответствующая наименьшей элементарной частице, объединенной ковалентными связями и обладающей гормональной активностью, равна 6000. Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей —А (21 аминокислотный остаток) и Б (30аминокислотных остатка). Цепь Б образует левоза-крученную спираль, а цепь А — правозакрученную

Цепь А

■ NBrNH,

Цепь Б

МН^Фен-Вал-Асп-Глу-Цис-Лей—Цис-Гли^-Сер-Гис-Лей-

Инсулины разных видов млекопитающих отличаются последовательностью аминокислотных остатков 8, 9 и 10 цепи А. Так, в инсулине быка — Ала-Сер-Вал, овцы — Ала-Гли-Вал, лошади — Тре-Гли-Илей, человека, свиньи и кашалота — Тре-Сер-Илей. Различия наблюдаются также в С-концевом аминокислотном остатке Б-цепи; в инсулине человека это остаток треонина, а в инсулине кролика — остаток серина. Гормональная активность инсулина определяется его третичной структурой и особенно пятичленным дисульфидным кольцом полипептидной цепи А.

Действие инсулина в организме сопровождается увеличением интенсивности окислительного фосфорилирова-

ния, так как для процессий синтеза гликогена, жирных кислот, белков необходима энергия. Инсулин повышает активность глюкокиназы и УДФГ-гликоген-гликозил-трансферазы и этим ускоряет синтез гликогена.

Вследствие сравнительно быстрого потребления инсулина из кровеносного русла секреция инсулина происходит постоянно соответственно использованию углеводов. Инсулин разрушается инсулиназой печени, почек и мышц. Кроме того, инсулин разрушается тканевыми про-теиназами и пептидазами.

При гипофункции железы наблюдается недостаток инсулина, что тормозит синтез гликогена в печени и тканях. Это приводит к повышенному содержанию сахара в крови (гипергликемия) и пропусканию почками сахара в мочу (глюкозурия). Поэтому заболевание, возникающее при недостатке инсулина, получило название сахарного мочеизнурения, или сахарного диабета.

Препараты инсулина получают из размельченных поджелудочных желез экстракцией подкисленным этиловым спиртом при рН 1, 8—5, 0. Подкисление растворителя необходимо для того, чтобы затормозить действие активных пищеварительных протеолитических ферментов поджелудочной железы, быстро разрушающих гормон. Для получения кристаллического инсулина необходимы соли цинка, хотя цинк и не входит в молекулу инсулина. Эффективность препаратов кристаллического инсулина животных разных видов относительно одинакова.

Препараты инсулина с пролонгированным действием получают при образовании комплексов инсулина с белками. Так, распространены препараты протамин-цинк-инсулин. Используется и препарат, представляющий собой смесь аморфного и кристаллического инсулина, обеспечивающий и быстрое, и затяжное действие. Такой препарат известен под названием инсулин-цинк-суспензия. Препараты инсулина, как, например, инсулин-цинк-суспензия, обладая пролонгированным действием, устраняют введение в организм чужеродного белка.

Препараты инсулина стандартизируют по вызываемому ими понижению сахара в крови кроликов или по развитию судорожного гипогликемического состояния мышей. Международной инсулиновой единицей считается такое количество инсулина, которое после впрыскивания снижает содержание сахара в крови у кролика массой

2 кг (предварительно голодавшего 24 ч) до 45 мг%

Глюкагон. Гормон поджелудочной железы глюкагон по своему действию является антагонистом инсулина, так как стимулирует процессы распада запасов гликогена и появление избыточного количества глюкозы в крови—. гипергликемию. В большинстве препаратов инсулина содержится небольшая примесь глюкагона, что обусловливает кратковременную легкую гипергликемию в первые минуты после их введения.

Глюкагон является полипептидом с молекулярной массой 3485, состоящим из 29 аминокислотных остатков: Гис-Сер-Глю- гШг-Гли-Тре-Фен-Тре-Сер-Асп-Тир-Сер-Диз-Тир-Асп-Сер-Арг-Арг-Ала-Глю- МН₂-Асп-Фен-Вал-Глю- NHs-Три-Лей-Мет-Асп- NH₂-Tpe.

В клетках печени глюкагон увеличивает количество глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата, что свидетельствует об активации фосфорилазной системы. Кроме того, глюкагон активирует также фермент, расщепляющий 1, 6-связи гликогена.

Глюкагон быстро проникает в большинство тканей организма и в них быстро распадается. Ферментная система, инактивирующая глюкагон, находится в растворимой части цитоплазмы.

Липокаин. В эпителии выводных мелких протоков поджелудочной железы вырабатывается липокаический фактор, регулирующий обмен жиров в печени, путем активации веществ для образования фосфолипидов. Препарат липокаина получают из поджелудочных желез после извлечения инсулина. Биологическую активность препарата определяют по степени торможения жировой инфильтрации печени у крыс и мышей.

Липокаин применяют при гиперкетонемии и гепатитах (воспалении печени). При сахарном диабете с наклонностью к кетозу препарат липокаина применяют одновременно с инсулином в сочетании с диетой, содержащей достаточное количество липотропных пищевых веществ.

ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Гормоны половых желез оказывают большое влияние на общее развитие организма, стимулируя интенсивность клеточного обмена, деятельность нервной системы, поддержание определенного тонуса животного организма.

Половые гормоны специфически действуют на определенные ткани, способствуя половому созреванию и развитию вторичных половых признаков. Половые гормоны образуются главным образом в яичниках и семенниках.

Различные препараты половых гормонов получают из измельченных тканей половых желез путем экстракции липидорастворителями (этиловым спиртом, ацетоном и другими органическими неполярными растворителями). Многие из них получены синтетически, причем действие многих синтетических аналогов половых гормонов во много раз выше действия естественных гормонов.

Мужские половые гормоны (андрогены). Андрогена-ми являются тестостерон, андростерон и дегидроандро-стерон, которые вырабатываются в семенниках, а также андреностерон, андростендион и 11р-оксиандростендион, образующиеся в коре надпочечников,

Андростендион

Андреностерон

11 [5-оксиандростендион

Тестостерон является наиболее активным из всех андрогенов. В синтезе андрогенов из холестерина и уксусной кислоты участвует КоА. При участии р-гидрокси-дегидрогеназы из тестостерона возникают другие андрогены.

Андрогены влияют на белковый, минеральный и ли-пидный обмены. Анаболическое действие андрогенов на белковый обмен является следствием повышения активности синтетаз. Андрогены изменяют также активность ферментов, участвующих в обмене нуклеиновых кислот. Андрогены повышают концентрацию липидов в крови, содержание фосфоро- и серусодержащих веществ, натрия, калия и кальция. Содержание холестерина в се-

менниках при усилении образования стероидов понижается.

Препараты мужских половых гормонов применяют при недостаточности мужской половой функции, при импотенции и других нарушениях.

Препараты мужских половых гормонов получают из семенников половозрелого крупного и мелкого рогатого скота. Активность их устанавливают посредством специальных биологических тестов, наиболее распространенным из которых является рост гребня у кастрированных петушков после инъекции.

Женские половые гормоны (эстрогены). К эстрогенам относятся 17р-эстрадиол, эстрон (фолликулин) и эстриол, синтезирующиеся из уксусной кислоты и холестерина в яичниках, коре надпочечников, семенниках и плаценте

он о он

Пр-эстрадио/ Эстрон Эстриол

фолликулин)

Существуют а- и р-эстрадиолы. Они различаются по пространственному расположению оксигруппы в С^. 170-эстрадиол в 20—25 раз активнее эстрона. Эстриол по активности следует за эстроном.

Эстрогены оказывают специфическое действие на рост матки, слизистой оболочки влагалища, ороговение влагалищного эпителия и на развитие вторичных женских половых признаков. Эстрогены влияют на различные стороны обмена белков и повышают содержание натрия, калия, фосфора и кальция. Они активируют ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, ферменты синтеза белков, активируют синтез нуклеотидов. Эстрогены обладают выраженным липотропным действием.

Выделение фолликулина из тканей желез затруднено, поэтому для промышленного получения препаратов используют мочу беременных кобыл. Другие препараты женских половых гормонов вырабатывают из яичников убойных животных. В качестве гормонального сырья используют также плаценту стельных коров вместе с ко-

тиледонами (корункулами)—характерными образованиями слизистой оболочки тела и рогов матки.

К числу эстрогенов относится и гормон желтого тела яичников — прогестерон, существующий в виде двух изомеров: а- и р-прогестерона

сн, I ³с=о

Синтез этого гормона также осуществляется из холестерина и уксусной кислоты. Образование его регулируется лютенизирующим гонадотропным гормоном, а в корковой части надпочечников — АКТГ. Прогестерон преобразует слизистую оболочку матки, подготавливая ее к восприятию яйцеклетки. Прогестерон оказывает катабо-лическое действие на обмен веществ.

Препараты прогестерона получают из желтого тела самок всех видов убойных животных. В период полного развития желтое тело круглой или продолговатой формы. У коров и овец на одном яичнике образуется только по одному желтому телу, а у свиней —до 6—10.

Активность препаратов эстрогенов устанавливают посредством биологических тестов на неполовозрелых мелких животных. Так, при введении фолликулина неполовозрелой мыши увеличиваются размеры матки и появляется ряд признаков течки (эструса). Введение прогестерона неполовозрелым крольчихам вызывает изменения в слизистой оболочке матки, соответствующие изменениям в начальном периоде беременности (так называемая ложная беременность).

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 15 161718 19 20 Следующая ⇒