Голиков А.Н. и др. Физиология сельскохозяйственных животных

Подождите немного. Документ загружается.

шей к одностороннему потению го-

ловы. Парасимпатическая иннерва-

ция потовых желез установлена в

опытах с применением ваготропных

и симпатикотропных веществ. Так,

пилокарпин как ваготропное веще-

ство,

введенное в организм, вызы-

вает усиленное потоотделение. В про-

долговатом мозге расположен центр

потоотделения, связанный с тако-

выми спинного мозга. Ваготропное

влияние оказывают ионы калия. Пот

отделяется только тогда, когда спин-

ной мозг раздражают на уровне

IV — X грудных позвонков. Пото-

отделительные центры спинного моз-

га связаны с высшим вегетативным

центром обмена веществ, находя-

щимся в промежуточном мозге. На

потоотделение влияет и кора голов-

ного мозга, связанная с высшим

вегетативным центром обмена ве-

ществ. Потоотделительные центры

возбуждаются рефлекторно, а также

гуморально — кровью, имеющей по-

вышенную температуру.

Секреция кожного са-

л а. Сальные железы альвеолярного

типа находятся выше потовых, обыч-

но вблизи волос, их протоки откры-

ваются в волосяной мешок. Клетки

сальных желез подвергаются жиро-

вому перерождению, отторгаются

молодыми клетками и вытесняются

в выводной проток, а затем наружу

уже в виде жирной или воскообраз-

ной массы (кожное сало). Кожное

сало состоит из ненасыщенных гли-

церидов и эфиров холестерина. В мо-

мент выделения кожное сало пред-

ставляет собой жидкость, но она

очень быстро густеет. Под влиянием

кислот пота кожное сало разлага-

ется с образованием летучих жирных

кислот со специфическим запахом.

Иннервация сальных желез осущест-

вляется симпатическими нервами.

У птиц, особенно водоплавающих,

над хвостовыми позвонками распо-

ложена копчиковая железа, секрет

которой выводится наружу через

крупные протоки. Водоплавающие

птицы с помощью клюва выдавли-

вают из нее сало и смазывают им

свои перья, что предохраняет послед-

ние от пропитывания водой. Значе-

ние кожного сала многообразно.

Так, уже у плода слой кожного сала

препятствует проникновению жид-

кости из амниона в ткани его тела,

предохраняет от мацерации. Кожное

сало,

смазывая кожу, защищает

роговой слой эпидермиса от высы-

хания и образования трещин, благо-

даря чему кожа становится почти

непроницаемой для воды, а волосы —

мягкими и блестящими.

Смесь пота и кожного сал.а на-

зывают жиропотом, который имеет

большое значение для сохранения

качества шерсти у овец. Смазывая

шерстинки, жиропот предохраняет

их от смачивания водой и другими

жидкостями, а также делает их бо-

лее гибкими, прочными и сохраняет

витки. Кроме того, он способствует

склеиванию шерстинок в пучки, фор-

мируя тем самым хорошее руно. При

достаточном жиропоте грязь может

проникнуть внутрь руна лишь на не-

большую глубину (5—10 мм), что

предохраняет шерсть от загрязнения

пылью и другими примесями, вызы-

вающими повреждение волокон шер-

сти и потерю ценных технических

свойств. Количество жиропота зави-

сит от породы, климата, условий

кормления. Его больше у тонкорун-

ных овец, чем у грубошерстных. У ме-

риносовых овец количество жиропота

составляет от 7 до 30 % к общей

массе шерсти.

Избыток жиропота у овец неже-

лателен, так как при этом снижается

выход чистой шерсти, происходит

«утяжеление», а это, в свою очередь,

отражается и на мясной продуктив-

ности животных. При разведении той

или иной породы овец селекционеры

учитывают этот важный биологиче-

ский фактор. Количество и качество

жиропота можно регулировать пра-

вильным кормлением животных и

надлежащим уходом за ними.

Жиропот состоит из разнообраз-

ных химических соединений, которые

181

делят на две группы: соединения,

растворимые в воде, содержащие

калий, и жирообразные соединения,

нерастворимые в воде. В состав жи-

ропота входят пальмитиновая, цера-

тиновая, капроновая, олеиновая и

другие кислоты, а также эфиры хо-

лестерина. Очищенный жиропот —

ланолин (восковое вещество, со-

стоящее из холестерина и изохоле-

стерина) — используют для изго-

товления мазей в парфюмерной и

фармацевтической промышленности.

Рецепторы кожи. Как внешний

покров всего тела кожа подверга-

ется различным воздействиям окру-

жающей среды. Нервные образова-

ния ее под влиянием различных фак-

торов приходят в состояние возбуж-

дения. Импульсы возбуждения по

центростремительным нервам пере-

даются в головной мозг, благодаря

чему возникает чувство ощущения.

В коже есть рецепторы температуры,

осязания, давления, боли, которые

расположены в ее эпидермисе. Рецеп-

торы, воспринимающие тепловое раз-

дражение,— тельца Руффини, холо-

довые раздражения воспринимаются

колбами Краузе, причем холодовых

рецепторов (точек) гораздо больше

тепловых. Осязательными рецепто-

рами кожи служат клетки Меркеля

и тельца Мейсснера. Тельца Фате-

ра — Пачини реагируют на давле-

ние,

благодаря им организм ощу-

щает самую незначительную разницу

массы предмета, положенного на

кожу. Болевые раздражения воспри-

нимаются множеством свободных

нервных окончаний, находящихся

в верхнем слое эпидермиса.

Проницаемость кожи. Кожа обла-

дает свойством односторонней и дву-

сторонней проницаемости. Пептоны,

полипептиды и аминокислоты легко

проникают только внутрь, а саха-

ра — наружу. Краски проникают и

в том, и в другом направлении: ме-

тиленовая синь проходит изнутри

наружу, а эозин — снаружи внутрь.

Такая избирательная проницаемость

кожи по отношению к различным

веществам составляет свойство жи-

вой тканевой мембраны.

Растворенные вещества, прони-

кая через межклеточные щели, не

нарушают целостности клетки. Про-

ницаемость кожи неодинакова как

у различных видов животных, так и

у отдельных индивидуумов. Степень

проникновения веществ зависит от

толщины эпидермиса, количества

волосяных мешочков, сальных же-

лез и др. Вещества проникают в кожу

разными путями: через эпидермис,

потовые и сальные железы, а также

через волосяные фолликулы.

У млекопитающих кожная прони-

цаемость низкая. Через кожу трудно

проходят некоторые электролиты, а

вода почти не проникает. Легче про-

никают в кожу вещества, растворя-

ющие жиры и липоиды: спирт, эфир,

хлороформ, ацетон, а также раство-

ренные в воде газы, такие как кис-

лород, сероводород.

Ультрафиолетовые лучи и ионы

калия повышают проницаемость ко-

жи,

а рентгеновы лучи и ионы каль-

ция понижают. О проникновении

вещества через кожу судят по появ-

лению его в моче животного. Кож-

ная поверхность несет электрический

заряд, связанный с электрическими

свойствами эпидермиса. Этим фак-

тором объясняют различия в прони-

цаемости ионов химических веществ.

Обмен веществ в коже. Он про-

текает очень интенсивно. В коже по-

стоянно происходят процессы син-

теза и распада белков, углеводов и

других органических и неорганиче-

ских веществ. Так, в коже всегда

имеются различные фракции белков,

•продуктов их обмена (мочевина,ами-

нокислоты, креатинин, мочевая кис-

лота и пигменты). Синтезируются

в коже мукоид, эластин, коллаген и

каротин, а также биологически ак-

тивные вещества, такие как глута-

мин. Обмен углеводов тоже проте-

кает интенсивно. При физической

работе из кожи в кровь поступает

значительное количество молочной

кислоты. В коже содержится зна-

182

чительно больше сахара, чем в крови,

в ней постоянно происходит синтез

гликогена. Обмен углеводов в коже

связан с содержанием в ее составе

диастазы и гликолитического фер-

мента. В коже найдены также про-

теолитические, липолитические, ауто-

литические ферменты, фенолаза,

сульфатаза, карбоксилаза, каталаза,

нуклеотидаза и оксидаза. В ней син-

тезируются витамины группы D, об-

разуются лизоцим и иммунные

тела.

При изменении интенсивности

обменных процессов в коже изменя-

ется и ее температура. Она обычно

ниже температуры тела, например,

температура кожи овец равна

30,5—

33,5 °С, а температура их тела

38,5—

39,5 °С. Измеряют ее специальным

кожным ртутным термометром или

при помощи электротермометра.

Пигменты кожи. Цвет кожи и во-

лос зависит от наличия двух видов

пигментов: пигментов, образующих-

ся из гемоглобина крови, главная со-

ставная часть которых представлена

гемосидерином (красный пигмент),

и пигмента меланина (меланос —

черный). Меланин формируется из

аминокислоты тирозина с участием

фермента тирозиназы. Этот пигмент

не содержит железа, в виде палочко-

видных и круглых гранул он находит-

ся в коже на границе мальпигиева

слоя и дермы. В стержне волос, ко-

торые не черного цвета, предпола-

гают наличие красного пигмента.

От концентрации и распределения

этих пигментов зависит окраска меха

(волос).

На процесс пигментации кожи

влияют возраст, функциональное со-

стояние нервной и эндокринной си-

стем. У молодых животных пигмен-

тация кожи менее интенсивна, чем у

взрослых. Удаление надпочечников

вызывает усиленную пигментацию

кожи; при недостаточной деятельно-

сти коры этой железы развивается

так называемая бронзовая болезнь.

При нарушении обмена веществ в

организме, истощении и воспалитель-

ных процессах, расстройствах нерв-

ной системы кожа темнеет.

Животные с непигментированной

кожей более чувствительны к дей-

ствию солнечного света и различных

токсических веществ. Пигмент кожи

поглощает лучи солнечного спектра,

предохраняя тем самым животное

от их вредного действия. Пигментов

нет у альбиносов, то есть у живот-

ных, рожденных совершенно белыми.

Волосяной покров животных. Во-

лосы, как производное кожи, распо-

лагаются на всей поверхности тела

животного, кроме твердых кожных

образований. Зачатки волоса появ-

ляются задолго до рождения живот-

ного.

Так, зачатки шерстяных воло-

кон начинают закладываться из эпи-

дермальных клеточек кожи уже у

50—70-дневных зародышей овец.

В постэмбриональный период проис-

ходят рост и формирование волос.

Густота и длина волос зависят

от породы животного, его индиви-

дуальных особенностей, условий со-

держания. Густота определяется тол-

щиной волос, их количеством, место-

расположением, породой животного,

временем года и целым рядом других

факторов. У лошадей на 1 см

кожи

находится в среднем 700 волос; у кро-

ликов породы шиншилла — от 6000

до 12 000, у романовских овец —

до 5000, у мериносовых — до 8000.

На рост и густоту волос влияют

климат, питание; особую стимули-

рующую роль играет наличие в корме

белков и аминокислот, особенно ци-

стина. В местностях с суровым кли-

матом как у диких, так и у домаш-

них животных волосяной покров бо-

лее густой, длинный. Например, якут-

ская лошадь имеет очень густые и

длинные волосы не только на гриве

и хвосте, но и на всем корпусе. При

перевозке животных из районов с

теплым климатом в более северные,

суровые места у них отрастает более

густая шерсть, чем была раньше.

Волосы у молодых животных растут

интенсивнее, чем у старых; рост их

зависит от сезона года — он интен-

183

сивнее летом и осенью, чем зи-

мой.

Железы внутренней секреции так-

же влияют на рост волос. Так, после

удаления щитовидной железы или

гипофиза замедляется рост волос и

ухудшается их качество.

Волосы у животных и перья у

птиц стареют. Постепенно происхо-

дит отделение волоса от эпителия

волосяного мешочка, что приводит

к нарушению питания волоса, пре-

кращению его роста и выпадению

(линьке). Для всех наземных жи-

вотных характерна периодическая

смена кожных покровов. У амфибий

и рептилий одновременно сбрасы-

вается вся кожа.

У теплокровных животных раз-

личают линьку постоянную, сезон-

ную и возрастную, но ни одна из них

не приводит к полному оголению ко-

жи.

При постоянной линьке незна-

чительное выпадение волос отмечают

на протяжении всего года. Напри-

мер,

у лошади отдельные длинные

волосы хвоста и гривы выпадают

ежедневно, что заметно при их чист-

ке.

При сезонной линьке старые во-

лосы полностью заменяются новыми

за относительно короткий срок. У ло-

шадей линька бывает два раза в

год — весной и осенью, при этом

осенняя линька очень растянута.

У молодняка в 5—7-месячном воз-

расте, например у телят и жеребят,

происходит возрастная смена волос,

не зависящая от сезона года.

Механизм линьки изучен недо-

статочно. Линька в большей степени

зависит от светового фактора, чем

от температурного. Так, в опытах с

искусственным укорочением свето-

вого дня в помещении у норок уда-

лось вызвать линьку летом вместо

осени и зимой мех их достиг полного

развития на 45—60 дн. раньше, чем

в естественных условиях.

Контрольные вопросы

Основные функции кожи.

Роль потовых желез в поддержании гомео-

стаза.

Механизм потоотделения.

Глава 8

ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ

ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Железами внутренней секреции или эндо-

кринными (от греческих слов «эндон» — внут-

ри,

«крино» — выделяю) называют такие

железистые органы, которые выделяют обра-

зуемые ими биологически активные вещества

непосредственно в кровь или лимфу; эт же-

лезы в отличие от желез внешней, или экзо-

генной, секреции не имеют выводных протоков.

Эндокринные железы делят на две группы:

только эндокринные (щитовидная, околощито-

видные, гипофиз, мозговой и корковый слои

надпочечников, плацента, возможно, эпифиз

и тимус); смешанной секреции (поджелудоч-

ная железа, семенники, яичники).

Железы внутренней секреции, как пра-

вило,

небольшой величины и имеют обильное

кровоснабжение. Артерии, подходящие к ним,

распадаются на густую сеть капилляров. Же-

лезы обильно снабжены нервами, как вазо-

моторными, так и воздействующими на секре-

торную ткань. Нервные волокна представлены

вегетативными безмякотными волокнами. От

эндокринных желез берут начало афферент-

ные нервные волокна.

Методы изучения функций желез внутрен-

ней секреции. Один из наиболее старых ме-

тодов — метод экстирпации — оперативного

удаления той или иной эндокринной железы

с последующим изучением изменений, которые

произойдут в организме в результате такой

операции. Для мелких животных успешно

применяют выжигание, или электрокоагуля-

цию,

эндокринных желез.

Вместо хирургического удаления можно

выключить функцию эндокринных желез хи-

мическими веществами — ингибиторами. На-

пример, аллоксан избирательно выключает 8-

клетки островков Лангерганса поджелудочной

железы, которые вырабатывают инсулин.

Выделение в кровь гормонов щитовидной

железы — тироксина и трийодтиронина —

блокируется метилтиоурацилом, тиомочеви-

ной и некоторыми другими соединениями.

Метод трансплантации. Он за-

ключается в пересадке эндокринных желез.

Если после полного удаления эндокринной

железы в организме развиваются характер-

ные изменения и расстройства, то обычно после

обратной ее трансплантации, даже в другую

часть тела, эти расстройства исчезают. Пере-

садкуоргана, взятого у того же самого живот-

ного,

называют аутотрансплантацией. Если

пересаживают железу другого животного того

же вида, это будет гомотрансплантация. Пере-

садка железы, взятой у животного другого

вида, носит название гетеротрансплантации.

Лучшие результаты получают при аутотранс-

плантации. Гомотрансплантация не всегда

ведет к приживлению органов, и часто через

некоторое время они рассасываются. При

гетеротрансплантации эндокринные железы,

как правило, отторгаются.

Парабиоз. Создание общего крово-

обращения также используют при изучении

функции желез внутренней секреции. Для

этого хирургическим путем соединяют крове-

носные сосуды двух или большего числа жи-

вотных одного и того же вида. Интересные

наблюдения проведены на сросшихся близ-

нецах, имеющих раздельную нервную систему,

но общее кровообращение.

В результате клинических наблюдений за

больными с нарушением функций желез внут-

ренней секреции, патологоанатомического

вскрытия животных накоплен огромный ма-

териал относительно роли различных эндо-

кринных желез в организме.

Введение экстрактов эндо-

кринных желез и препаратов гор-

монов. Для получения экстрактов ткань же-

лезы измельчают, растирают и экстрагируют

различными растворителями. Но экстракты

содержат и другие физиологически активные

вещества, поэтому более четкие результаты

получают лишь при введении в организм подо-

пытных животных препаратов гормонов. Боль-

шинство гормонов млекопитающих животных

и человека получено в очищенном виде, многие

из них синтезируют на предприятиях фарма-

цевтической промышленности.

Химические и биологические

методы. Определяют содержание гормонов

в крови, притекающей к эндокринной железе

и оттекающей от нее. Но так как количество

гормонов, циркулирующих в крови, незначи-

тельно, то применение химических методик

185

затруднительно. Активность гормона обычно

выражают в биологических единицах дейст-

вия, условно принимая за биологическую

единицу такую дозу гормона, которая вызы-

вает определенный физиологический эффект.

В зависимости от того, на животных какого

вида проводят определение, различают мыши-

ные,

крысиные, кроличьи и другие еди-

ницы.

Химический синтез гормонов.

Этот метод очень важен для исследования

функций эндокринных желез. Если какой-ни-

будь гормон получен в чистом виде и в доста-

точно больших количествах, то его изучение

сразу же ускоряется. В этом случае гормон

можно вводить животным разных видов в

кровь, желудочки мозга, втирать в кожу и т. д.

Им можно обрабатывать суспензии клеток

и субклеточные частицы — ядра, митохондрии,

рибосомы. По результатам опытов можно про-

следить, как действует данный гормон.

Метод радиоактивных изото-

пов.

С помощью данного метода изучают

процесс биологического синтеза гормонов в

железах внутренней секреции, их распреде-

ление в разных органах и тканях, химические

превращения и пути выделения из организма.

Особенно широко применяют метод радио-

активных изотопов при изучении функций

щитовидной железы. Путем введения радио-

активного йода (

131

1 или

|25

1),

большая часть

которого задерживается щитовидной железой,

можно количественно изучить все ступени

синтеза и секреции ее гормонов и выяснить,

в течение какого времени они происходят.

Животному дают выпить воду или молоко с

радиоактивным йодом в форме йодистого

натрия и через различные интервалы времени

определяют количество радиоактивного йода

в щитовидной железе, плазме крови и

моче.

Метод радиоавтографии. Живот-

ным вводят гормоны, молекулы которых со-

держат радиоактивные атомы. Через опреде-

ленный промежуток времени у животного бе-

рут кусочки ткани и готовят срезы. Эти срезы

помещают в фотографическую эмульсию,

чувствительную к радиоактивному излучению.

При проявлении участки пленки, подверг-

шиеся облучению, чернеют, что позволяет

судить о локализации гормона.

И м м у н о г и с т о х и м и ч е с к и й ме-

тод.

Используют специфические сыворотки,

содержащие антитела против определенных

гормонов. Для получения такой сыворотки

животному вводят гормон белковой природы,

являющийся антигеном. Организм вырабаты-

вает специфические белки — антитела именно

к данному гормону. После специальных про-

цедур получают антисыворотку к гормону.

Когда такую антисыворотку капают на срез

ткани, то она реагирует с теми клетками, в

которых содержится данный гормон. Небел-

ковые гормоны (тиреоидные, стероидные,

пептидные) соединяются с белком, и образу-

ется антигенно активный комплекс гормон —

белок, способный вызвать образование спе-

цифических антител у иммунизированных

животных.

На основе этого метода разработаны

новые чувствительные способы обнаружения

гормонов в крови и клетках, например метод

флюоресцирующих антител и радиоиммуно-

логический метод.

Метод флюоресцирующих ан-

тител. Получают антитела, специфичные

в отношении какого-либо гормона белковой

природы, соединяют их с флюоресцирующим

веществом и такими флюоресцирующими

антителами обрабатывают срезы эндокринных

органов, содержащих гормон (антиген). По-

скольку происходит образование флюоресци-

рующего комплекса антиген — антитело, под

флюоресцентным микроскопом можно видеть

распределение гормона в ткани.

Этим методом удалось установить, что

инсулин образуется в В-клетках островковой

ткани поджелудочной железы, так как

лишь в них находят флюоресцирующие анти-

тела.

Р а д и о и м м у н о л о г и ч е с к и й ме-

тод.

Антисыворотку к гормону в процессе ее

приготовления дополнительно метят радио-

активным изотопом, чаще всего

125

1. При сме-

шивании антисыворотки с исследуемой кровью

животного антитела взаимодействуют с содер-

жащимся в крови гормоном. По уровню радио-

активности, излучаемой изотопом, соединив-

шимся с определенным гормоном, опреде-

ляют количество этого гормона. Чувствитель-

ность радиоиммунологического метода очень

высока: можно зарегистрировать количества

гормона, измеряемые в десятых долях нано-

грамма. Этот метод позволяет следить за из-

менением уровня и скорости синтеза, секре-

ции и метаболизма гормонов.

Метод моноклональных анти-

тел.

Моноклональные антитела получают с

помощью гибридомной техники. От мышей,

иммунизированных определенным антигеном,

получают лимфоциты, а от мышей, у которых

была вызвана миелома (плазмоцитома), вы-

деляют опухолевые миеломные клетки. Лим-

фоциты и миеломные клетки смешивают, на

питательных средах выращивают гибридные

клетки (гибридомы). Из них отбирают гиб-

ридную клетку, синтезирующую определенное

антитело.

Эту клетку размножают (клонируют) и

получают от нее потомство в любом нужном

количестве.

Гибридная клетка образует единственный

вариант антител, то есть моноклональные

антитела. Гормон метят моноклональным

антителом, которое является строго специфи-

ческим маркером.

Получив эту метку, гормон обнаружи-

вает себя повсюду, находясь даже в самых

минимальных количествах. С помощью дан-

ного метода были установлены ранее неиз-

вестные закономерности гормональной регу-

ляции.

186

ГОРМОНЫ

Характеристика гормонов. Гор-

моны, или инкреты, характеризуются

следующими основными свойствами.

Дистантный характер

действия. Гормоны действуют на

функции органов, расположенных

на значительном расстоянии от той

железы, в которой они образовались.

Так, гормоны передней доли гипо-

физа, находящегося у основания моз-

га, воздействуют на щитовидную же-

лезу, половые железы, надпочечники.

Задняя доля гипофиза выделяет гор-

мон окситоцин, действующий на мио-

эпителий молочных желез и муску-

латуру матки.

Специфичность дейст-

вия гормонов. Определенные

гормоны оказывают регулирующее

влияние на определенные процессы.

Так, антидиуретический гормон, вы-

деляемый задней долей гипофиза,

усиливает обратное всасывание воды

в канальцах почек. Инсулин пони-

жает концентрацию глюкозы в крови

и т. д. Обычно на деятельность каж-

дого органа, на каждую функцию

влияют несколько гормонов. Дейст-

вие этих гормонов или синергическое

(в одном направлении), или антаго-

нистическое (в противоположных

направлениях). Так, гормоны коры

надпочечников повышают чувстви-

тельность тканей к адреналину, а

последний, в свою очередь, усили-

вает эффект действия этих гормонов.

Влияние эстрогенов и прогестерона

на сократительную деятельность мат-

ки противоположно: эстрогены уси-

ливают сокращение ее мускулатуры,

а прогестерон тормозит их.

Высокая биологическая

активность гормонов. Гор-

моны образуются эндокринными же-

лезами и проявляют свое действие

в очень малых количествах. Так, ад-

реналин — гормон мозгового слоя

надпочечников — вызывает учаще-

ние и усиление сокращений сердца

лягушки в концентрации 1 : Ю

-7

Достаточно 1 г инсулина, чтобы эф-

фективно понизить содержание са-

хара у 125 000 кроликов.

Небольшой размер моле-

кул гормонов. Это обстоятель-

ство позволяет им легко проникать

через эндотелий капилляров и мем-

браны клеток.

Сравнительно быстрое

разрушение гормонов тка-

нями. Гормоны быстро разруша-

ются тканями, поэтому железы внут-

ренней секреции должны вырабаты-

вать их постоянно.

Отсутствие у большин-

ства гормонов видовой спе-

цифичности. Можно использо-

вать препараты, полученные из эндо-

кринных желез разных видов живот-

ных. Однако гормоны белковой или

полипептидной структуры у разных

видов животных отличаются по со-

ставу и порядку соединения амино-

кислот.

Механизмы действия гормонов.

Гормоны, секретируемые железами

внутренней секреции, связываются

с транспортными белками плазмы

или в некоторых случаях адсорби-

руются на клетках крови и достав-

ляются к органам и тканям, влияя

на их функцию и обмен веществ. Не-

которые органы и ткани обладают

очень высокой чувствительностью к

гормонам, их называют органами

или тканями-мишенями для данного

гормона. Гормоны влияют буквально

на все стороны обмена веществ, функ-

ции и структуры в организме. Не-

посредственное действие гормонов

на физиологические функции осу-

ществляется через ферменты.

Согласно современным представ-

лениям, действие гормонов основано

на стимуляции или угнетении ката-

литической функции определенных

ферментов. Этот эффект достигается,

во-первых, посредством активации

или ингибирования уже имеющихся

ферментов в клетках, во-вторых, по-

средством увеличения концентрации

ферментов в клетках за счет ускоре-

ния синтеза ферментов путем акти-

вации генов. Гормоны могут увели-

187

чивать или уменьшать проницае-

мость клеточных и субклеточных

мембран для ферментов и других био-

логически активных веществ, благо-

даря чему облегчается или тормо-

зится действие фермента на субстрат.

Различают следующие типы ме-

ханизма действия гормонов: мем-

бранный, мембранно-внутриклеточ-

ный и внутриклеточный (цитозоль-

ный).

Мембранный механизм.

Гормон связывается с клеточной мем-

браной и в месте связывания изме-

няет ее проницаемость для глюкозы,

аминокислот и некоторых ионов.

В этом случае гормон выступает как

эффектор транспортных систем мем-

браны. Такое действие оказывает

инсулин, изменяя транспорт глюко-

зы.

Но этот тип транспорта гормонов

редко встречается в изолированном

виде.

Инсулин, например, обладает

как мембранным, так и мембранно-

внутриклеточным механизмом дей-

ствия.

Мембранно - внутрикле-

точный механизм. По мембран-

но-внутриклеточному типу действуют

гормоны, которые не проникают в

клетку и поэтому влияют на обмен

веществ через внутриклеточного хи-

мического посредника. К ним отно-

сят белково-пептидные гормоны (гор-

моны гипоталамуса, гипофиза, под-

желудочной и паращитовидной же-

лез,

тиреокальцитонин щитовидной

железы); производные аминокислот

(гормоны мозгового слоя надпочеч-

ников — адреналин и норадреналин,

щитовидной железы — тироксин,

трийодтиронин).

Функции внутриклеточных хими-

ческих посредников гормонов выпол-

няют циклические нуклеотиды —

циклический 3',5'-аденозинмонофос-

фат (цАМФ) и циклический 3',5'-

гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы

кальция.

Гормоны влияют на образование

циклических нуклеотидов: цАМФ —

через аденилатциклазу, цГМФ —

через гуанилатциклазу.

Аденилатциклаза встроена в мем-

брану клетки и состоит из трех взаи-

мосвязанных частей (рис. 42): ре-

цепторной (R), представленной на-

бором мембранных рецепторов, на-

ходящихся снаружи мембраны;

сопрягающей (Л/), представленной

особым

iV-белком,

расположенным

в липидном слое мембраны, и ката-

литической (С), являющейся фер-

ментным белком, то есть собственно

аденилатциклазой, которая превра-

щает АТФ (аденозинтрифосфат) в

цАМФ.

Аденилатциклаза работает по

следующей схеме. Как только гормон

связывается с рецептором (R) и об-

разуется комплекс гормон — рецеп-

тор,

происходит образование ком-

плекса М-белок— ГТФ (гуанозин-

трифосфат), который активирует

каталитическую (С) часть аденилат-

циклазы. Активация аденилатцикла-

зы приводит к образованию цАМФ

внутри клетки у внутренней поверх-

ности мембраны из АТФ.

Даже одна молекула гормона,

связавшегося с рецептором, застав-

ляет работать аденилатциклазу. При

этом на одну молекулу связавше-

гося гормона образуется 10—100 мо-

лекул цАМФ внутри клетки. В актив-

ном состоянии аденилатциклаза на-

ходится до тех пор, пока существует

комплекс гормон — рецептор.

Аналогичным образом работает

и гуанилатциклаза. Комплекс гор-

мон — рецептор активирует гуанилат-

циклазу, ее активация приводит к

образованию цГМФ внутри клетки

из ГТФ.

В цитоплазме клетки находят-

ся неактивные протеинкиназы. Цик-

лические нуклеотиды — цАМФ и

цГМФ — активируют протеинкина-

зы.

Существуют цАМФ-зависимые

и цГМФ-зависимые протеинкиназы,

которые активируются своим цикли-

ческим нуклеотидом. В зависимости

от мембранного рецептора, связы-

вающего определенный гормон, вклю-

чается или аденилатциклаза, или

гуанилатциклаза и соответственно

188

42 Схема мембранно-внутриклеточного ме-

ханизма действия гормонов:

R—рецептор (рецепторная часть адени-

латциклазы или гуанилатциклазы); N.—

сопрягающая часть аденилатциклазы, пред-

ставленная особым белком, называемым

yV-белком; С — каталитическая часть, яв-

ляющаяся ферментативным белком, то есть

собственно аденилатциклазой; АТФ — аде-

нозинтрифосфат; цАМФ — циклический

3',5'-аденозинмонофосфат; ГТФ — гуано-

зинтрифосфат; цГМФ — циклический 3',5'-

гуанозинмонофосфат; пунктирные стрелки

показывают, как фосфодиэстеразы разру-

шают цАМФ и цГМФ, превращая их в

просто АМФ и ГМФ; фосфопротеидфос-

фатазы отщепляют от белков фосфорную

кислоту, инактивируя ферменты

43 Схема внутриклеточного (цитозольно-

го) механизма действия гормонов:

Г — гормон; Р — рецептор; ГРа — активи-

рованный гормон — рецепторный комплекс

происходит образование или цАМФ,

или цГМФ.

Через цАМФ действует большин-

ство гормонов, а через цГМФ —

только окситоцин,тиреокальцитонин,

инсулин и адреналин (через а-адре-

норецепторы).

При помощи активированных

протеинкиназ осуществляется два

вида регуляции активности фермен-

тов:

активация уже имеющихся фер-

ментов путем ковалентной модифи-

кации, то есть фосфорилированием

(количество ферментного белка не

изменяется); изменение количества

ферментного белка за счет измене-

ния скорости его биосинтеза.

Влияние циклических нуклеоти-

дов на биохимические процессы пре-

кращается под влиянием специаль-

ного фермента — фосфодиэстеразы,

разрушающей цАМФ и цГМФ. Обра-

зующие АМФ и ГМФ не способны

активировать протеинкиназы.

Другой фермент — фосфопротеид-

фосфатаза — разрушает результат

действия протеинкиназы, то есть от-

щепляет фосфорную кислоту от фер-

ментных белков, в результате чего

они становятся неактивными.

Внутри клетки ионов кальция

содержится ничтожно мало, вне клет-

ки их больше. Ионы кальция посту-

пают из внешней среды по кальцие-

вым каналам в мембране. В клетке

кальций взаимодействует с кальций-

связывающим белком калмодулином

(КМ).

Комплекс Са

— КМ изме-

няет (модулирует) активность фер-

ментов, что ведет к изменению био-

химических функций клеток. Через

ионы кальция как внутриклеточных

посредников действуют гормоны ок-

ситоцин, инсулин, простагландин

Таким образом, чувствительность

тканей и органов к гормонам зави-

сит от мембранных рецепторов, а спе-

цифическое регуляторное влияние

их определяется внутриклеточным

посредником.

Внутриклеточный (цито-

зольный) механизм дейст-

вия. Он характерен для стероидных

гормонов (кортикостероидов, поло-

вых гормонов — андрогенов, эстро-

генов и гестагенов). Стероидные гор-

моны по физико-химическим свой-

ствам относятся к липофильным

веществам и способны проникать

через липидный слой плазматической

мембраны.

190