В чем состоит роль гормонов?

Для распознавания сигнала на клетке-мишени имеются высокоспецифичные “рецепторы", которые распознают химическую информацию (первичный мессенджер) и запускают каскад химических реакций, приводящих к изменениям функции клетки, например изменениям процессов синтеза белка. Рецепторные белки могут располагаться на поверхности клеточной мембраны, в цитоплазме или ядре. Эти рецепторы представляют собой часть единого регуляторного механизма и сигнал от гормона, поступаюший в клетку, может быть модифицирован в зависимости от их количества и аффинности (степени сродства) к лиганду. Эндоцитоз рецептора приводит к интернализации поверхностных рецепторов, что в свою очередь может сопровождаться диссоциацией комплекса гормон—рецептор и ослаблению воздействия гормона. Снижение чувствительности рецептора (аттенуация сигналов рецептора в присутствии лиганда) может приводить к изменению аффинности рецептора к лиганду, например за счет фосфорилирования (как в случае адреналина). Основные сигнальные пути гормональной регуляции используют для активации различных внутриклеточных процессов рецепторы, сопряженные с G-белками, тирозиикиназпые рецепторы, серии-треонинкиназные рецепторы, ионные каналы, цитокиновые рецепторы и ядерные рецепторы.

Механизмы межклеточного обмена информацией

Обмен	Механизм обмена
Эндокринный (гемокринный)	Химический мессенджер (вещество-носитель информации — гормон) образуется в специализированно ткани или органе (железе) и выделяется в систему кровообращения, оказывая влияние на другой пространственно удаленный орган
Паракринный	Гормон синтезируется в специализированной клетке и оказывает влияние на клетки, расположенные поблизости
Юкстакринный	Гормон синтезируется в определенной клетке и оказывает влияние на соседнюю клетку
Аутокринный	Гормон синтезируется в определенной клетке и воздействует на поверхность этой же клетки
Интракрииный	Гормон синтезируется в одной клетке и оказывает воздействие на процессы, происходящие в этой же клетке без участия поверхностных рецепторов клетки

 

Контроль секреции гормонов

Контроль секреции гормонов

Эндокринная система имеет иерархическую организацию, например клетки гипоталамуса выделяют тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ, тиреолиберин), который стимулирует синтез тиреостимулирующего гормона (тиреотропного гормона, ТТГ) в передней доле гипофиза, который в свою очередь воздействует на клетки щитовидной железы, побуждая их увеличить синтез и секрецию тиреоидных гормонов Т4 и Т3. Тиреоидные гормоны в системе кровообращения находятся в связанном состоянии, образуя комплекс со специфическим белком — тироксинсвязывающим, и влияют практически на все клетки организма посредством взаимодействия с внутриклеточными рецепторами тиреоидиого гормона, изменяя уровень метаболизма в клетках-мишенях.

Все эти системы регулируются с помощью негативных и иногда позитивных обратных связей, что позволяет поддерживать систему в целом в достаточно узком диапазоне функциональных состояний (гомеостаз). Вместе с тем эта сложная иерархическая система не работает в изоляции от других регуляторных систем организма. Существует множество точек взаимодействия систем эндокринной регуляции с нервной и иммунной системами, например ответ организма на стресс (Selye, 1950), который реализуется посредством сложного взаимодействия центральной нервной системы (ЦНС) и периферических систем. Эта система должна получать (и интегрировать) разнообразные нейросенсорные сигналы, в частности сигналы от органов зрения, внутренних органов, системы кровообращения и лимбической системы мозга. Согласованная активация этой системы приводит к различным последствиям, включая изменения на физическом и поведенческом уровне. Если эти реакции носят адаптивный характер, организм остается в пределах, обеспечивающих сохранение гомеостаза. Иерархия такого ответа на стресс является определяющей для многих других взаимодействий нервной, эндокринной и иммунной систем.

Центральными компонентами системы являются мелкоклеточные нейроны паравентрикулярпого ядра гипоталамуса, секретирующие кортикотропин-рилизинг-гормон (КРГ, кортиколиберин) и аргининвазопрессин (АВП), КРГ-продуцирующие нейроны paragigantocellular и parabranchial ядер продолговатого мозга и locus ceruleus (синее пятно) и другие преимущественно норадренергические (норадреналин) клеточные группы продолговатого мозга и варолиева моста (locus ceruleus / норадреналиновая симпатическая система). Периферические ветви представлены гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой, эфферентной симпатико-надпочечпиковой системой и некоторыми компонентами парасимпатической нервной системы. АВП и КРГ активируют в гипофизе синтез проопиомеланокортина(ПОМК), который впоследствии расщепляется с образованием АКТГ (а также многих других, играющих центральную роль, активных пептидов, таких, как а-меланоцитстимулирующий гормон, а-МСГ). АКТГ активирует в надпочечниках синтез кортизола и других стероидов, которые влияют на метаболический гомеостаз и иммунную систему. Существует взаимодействие с регуляторной системой половых желез (ингибирование на различных уровнях), гипоталамо-гипофизарной-гормон роста/ИФР-1 системой (ингибирование на различных уровнях) и тиреоидной системой (снижение синтеза ТСГ и угнетение превращения гормона Т4 в более акактивный в метаболическом плане Т3 — это явление получило название синдрома “эутиреоидной слабости” (“euthyroid sick” syndrome), который характеризуется снижением уровня ТСГ и пониженной активностью периферических тиреоидных гормонов), кроме того, различные метаболические процессы подвержены противоположному по характеру воздействию гормона роста и половых стероидов на катаболизм жировой ткани, а также анаболизм мышечной и костной тканей.

 

Спорт и эндокринная система

Спорт и эндокринная система

Двигательная активность подвергает механизмы поддерживания гомеостаза серьезной нагрузке. При остром ответе на физическую нагрузку можно наблюдать усиление обменных процессов в 10 раз и более.

Во время обычных тренировочных занятий от организма требуется периодически развивать значительное мышечное усилие и функционировать на пределе физиологических возможностей. Нагрузки, которым подвергается организм спортсмена во время соревнований, не менее значительны, чем марафонский бегпродолжительностью 2 ч 10 мин или выступление спортсмена-тяжелоатлета, поднимающего штангу весом в четыре раза больше массы его собственного тела. Механизмы, позволяющие организму переносить подобные нагрузки и приспосабливаться к ним, непосредственно связаны с гормональной регуляцией физиологических систем в сочетании с острыми и хроническими адаптационными изменениями.

В течение последних 50 лет и более физиология спорта и двигательной активности продолжала расширять исследования гормональных механизмов, опосредующих индуцированные физической нагрузкой адаптации. Например, в силовой тренировке основное значение для острого ответа при выполнении физических упражнений и последующего ремоделирования тканей имеют многие компоненты эндокринной системы (Kraemer, Ratamess, 2003). Повышение уровня гормонов в ответ на выполнение силовых упражнений происходит в уникальных физиологических условиях. Резкое повышение содержания гормонов в системе кровообращения (причинами которого могут быть возросший уровень секреции, ослабление очистки крови в печени, уменьшение объема плазмы, снижение скорости распада), которое наблюдается как во время, так и сразу после занятия силовыми упражнениями, увеличивает вероятность взаимодействия с мембранными рецепторами клеток тканей-мишеней (т. е. с белками) либо с ядерными/цитоплазматическими рецепторами клеток тканей-мишеней (т.е. со стероидными рецепторами) (Кraemer, 2000). Наряду с изменениями концентрации гормонов в крови возрастает количество доступных для связывания рецепторов, а также происходят другие изменения на клеточном уровне. Взаимодействие гормона с рецептором включает множество процессов, кульминацией которых являются специфические варианты, например увеличение синтеза белка в мышцах. Таким образом, начиная от роли анаболических гормонов (гормона роста, тестостерона, ИФР) в синтезе белка в ответ на занятия силовыми упражнениями и заканчивая значением инсулина в метаболизме гликогена при тренировке выносливости, механизмы гормональной регуляции начинают занимать все более заметное место в науке о двигательной активности и спорте. Вследствие вездесущего характера гормонов ни одна физиологическая система не может адекватно функционировать и адаптироваться к различным формам двигательной активности без их участия. Результатом такого повсеместного влияния гормонов стал рост интереса к эндокринологии у специалистов, занимающихся исследованиями двигательной активности и спорта.

Двигательная активность и спорт создают уникальные физиологические условия, на которые просто невозможно экстраполировать наши представления о физиологии поддержания гомеостаза (или эндокринологии) в состоянии покоя. Занятия физическими упражнениями создают крайне специфический по своей сущности стимул. Сегодня мы знаем, что в отличие от общей схемы реакции организма на стресс, описанной Селье (1950) более 50 лет назад, стресс является крайне специфическим по своим характеристикам и опосредующим его воздействие на организм механизмом, поэтому величина гормонального ответа, равно как и его локализация в организме, может быть разной. Так, в результате выполнения силовых упражнений, в которых нагрузке подвергаются только мышцы руки, можно не обнаружить никаких изменений в содержании анаболических гормонов в крови, однако концентрация факторов роста (таких, как ИФР-1) может существенно возрастать, особенно в тканях, подвергавшихся тренировочной нагрузке. Различия в гормональном ответе могут быть обусловлены уровнем интенсивности двигательной активности — низкая интенсивность занятий сопровождается менее заметными колебаниями содержания гормонов в крови по сравнению с более высокой. Таким образом, влияние выполняемой работы, интенсивности, объема и кратности тренировочных занятий, — все это позволяет создать тренировочный стимул, который оказывает сильное воздействие после одного занятия или периодическое при регулярной двигательной активности.

Понимание роли различных гормонов в рамках отдельной физиологической системы или в случае обмена информацией между различными физиологическими системами организма представляет проблему, поскольку практически нельзя найти гормон, который бы действовал независимо. Более того, учитывая значение многоуровневого обмена информацией для оптимальной регуляции гомеостаза, для ответа на разнообразные энергетические потребности организма при воздействии физической нагрузки необходима комплексная интеграция гормональных сигналов.

И наконец, изучение роли гормонов для двигательной активности и спорта позволяет лучше понять механизм возникновения стрессовых реакций организма в период соревнований, при перетренировке и выделить ключевые факторы в программировании занятий по двигательной активности (таких, как интенсивность, кратность и продолжительность), которые могут быть оптимизированы с целью создания более совершенных тренировочных программ, и в результате — повышения спортивных показателей. Сегодня нет никаких сомнений в том, что данные, полученные в области эндокринологии, позволяют дать ответы на вопрос о физиологических основах любой стрессовой реакции, связанной с занятиями спортом или двигательной активностью.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: