Функції гормонів

Природа гормонів

Гормони беруть участь у більшості фізіологічних процесів, тому їхня дія має велике значення для багатьох аспектів м'язової та спортивної діяльності.

Гормони можна поділити на два основних типи: стероїдні та нестероїдні. Хімічна структура перших нагадує структуру холестерину і більшість цих гормонів є його похідними. Тому вони розчиняються у ліпідах і досить легко дифундують крізь клітинні мембрани. До цієї групи відносять гормони, що екскретуються:

• кірковою речовиною надниркової залози (такі, як кортизол та альдостерон);

• яєчниками (естроген та прогестерон);

• яєчками (тестостерон);

• плацентою (естроген та прогестерон).

Нестероїдні гормони не є жиророзчинними, тому вони не можуть легко перетинати клітинні оболонки. Групу нестероїдних гормонів можна поділити на два класи: білкові, або пептидні, гормони та похідні амінокислот. До останнього класу відносять два гормони щитовидної залози (тироксин та трийодотиронін), та два гормони мозкової речовини надниркових залоз (адреналін та норадреналін). Решта нестероідних гормонів відноситься до класу білкових, або пептидних гормонів.

Оскільки гормони переміщуються з кров'ю, то вони вступають у контакт практично з усіма тканинами тіла. Чому ж тоді їх дія обмежена певними клітинами-мішенями? Це зумовлено наявністю спеціальних рецепторів у тканинах-мішенях. Взаємодію гормону та його певного рецептора порівнюють з принципом взаємодії замка (рецептора) й ключа (гормону), коли лише певним ключем можна відкрити відповідний замок. Взаємодію гормону та його рецептора називають комплексом гормону-рецептора.

Кожна клітина містить від 2000 до 10000 рецепторів. Рецептори нестероїдних гормонів розташовуються на оболонці клітини, а рецептори стероїдних гормонів знаходяться у її цитоплазмі або ядрі. Кожний гормон характеризується високим ступенем специфічності щодо даного типу рецепторів і зв'язується тільки з певними (специфічними) рецепторами, впливаючи, таким чином, тільки на тканини, що містять ці рецептори.

Численні механізми дозволяють гормонам контролювати дії клітин.

Стероїдні гормони.Як уже вказувалося, стероїдні гормони є ліпідорозчинними й легко проходять крізь клітинну оболонку. Знаходячись усередині клітини, стероїдний гормон зв'язується зі специфічними для нього рецепторами. Утворений комплекс гормон-рецептор проникає у ядро і зв'язується з частиною ДНК клітини, активуючи певні гени. Цей процес називається безпосередньою активацією генів. У відповідь на неї у ядрах відбувається синтез мРНК. Потім мРНК надходить у цитоплазму і забезпечує білковий синтез. Ці білки можуть бути:

• ферментами, що справляють численні впливи на клітинні процеси;

• структурними білками, котрі використовуються для росту та відновлення тканин;

• регуляторними білками, здатними змінити функцію ферментів.

Нестероїдні гормони.Оскільки ці гормони не можуть легко проходити крізь клітинну оболонку, вони вступають у взаємодію з певними рецепторами поза клітиною, на її оболонці. Молекула нестероїдного гормону, прикріплюючись до свого рецептора, викликає серію ферментних реакцій, котрі ведуть до утворення другого внутрішньоклітинного переносника («кур'єра»). Найкраще вивченим та поширеним другим «кур'єром» є циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ). У цьому випадку прикріплення гормону до відповідного рецептора на оболонці активує фермент аденілатциклазу, що знаходиться на оболонці. Він каталізує утворення цАМФ з клітинного АТФ. Утворений цАМФ може потім викликати певні фізіологічні реакції, включаючи:

• активацію клітинних ферментів;

• змінення проникності оболонки;

• забезпечення білкового синтезу;

• зміни клітинного метаболізму;

• стимулювання клітинних виділень.

Таким чином, нестероїдні гормони, як правило, активують систему цАМФ клітини, що веде до змін внутрішньоклітинних функцій.

Контроль виділення гормонів. Виділення гормонів носить короткочасний та різкий характер, що зумовлює коливання рівнів певних гормонів плазми протягом коротких періодів часу, наприклад протягом години і менше. Разом з тим коливання їх рівнів спостерігається і протягом більш тривалого часу, демонструючи добові і навіть місячні цикли (подібні з місячними менструальними циклами).

Негативний зворотний зв'язок.Секреція більшості гормонів регулюється на основі негативного зворотного зв'язку. Виділення гормонів викликає певні зміни в організмі, котрі, у свою чергу, гальмують їх подальшу секрецію. Згадаймо, як працює кімнатний стабілізатор температури (термостат). При зниженні заданої температури термостат надсилає сигнал до котла парового опалення, котрий починає обігрівати кімнату. Якщо кімнатна температура піднімається до заданого рівня, то термостат надсилає сигнал припинити обігрівання. Якщо температура знову знижується нижче заданого рівня, то увесь цикл починається спочатку. Так само процес секреції певних гормонів «включає» та «виключає» певні фізіологічні зміни.

"Гормони можуть впливати на специфічні для них тканини-мішені або клітини-мішені на основі складних взаємодій з рецепторами, розташованими на клітинній оболонці або у клітині, котрі відповідають даному гормону

Негативний зворотний зв'язок є основним механізмом, за допомогою котрого ендокринна система підтримує гомеостаз. Розглянемо такий приклад. При високій концентрації глюкози у плазмі підшлункова залоза виділяє інсулін, котрий збільшує споживання глюкози клітинами, що знижує її концентрацію. Коли концентрація глюкози у плазмі повертається до нормального рівня, виділення інсуліну гальмується доти, доки її рівень знову підвищиться.

Кількість рецепторів.Рівні вмісту гормонів у плазмі не завжди відображають дійсну активність гормонів, оскільки кількість рецепторів на клітині може змінитися, підвищуючи або знижуючи її чутливість до певного гормону. Найчастіше збільшення кількості певних гормонів призводить до скорочення числа відповідних рецепторів. Коли це відбувається, чутливість клітини до даного гормону знижується, оскільки скорочується число рецепторів, з котрими може зв'язатися гормон. Це називається десенсибілізацією, або зниженою регуляцією. У деяких людей з надмірною масою тіла, наприклад, кількість інсулінових рецепторів на клітинах знижена, їх організм реагує на це посиленою секрецією інсуліну з підшлункової залози, внаслідок чого підвищується рівень інсуліну у плазмі. Щоб досягти такого ж ступеня регуляції глюкози плазми як у звичайних, фізично здорових людей, необхідно, щоб їх організм виділяв набагато більше інсуліну.

Навпаки, клітина може відреагувати на тривалу наявність великої кількості гормону збільшенням числа рецепторів. У цьому випадку її чутливість до даного гормону підвищується, оскільки більша його кількість може бути зв'язаною у даний момент. Це — підвищена регуляція. Окрім того, іноді один гормон може сприйматися рецепторами іншого гормону.

Вплив гормонів на обмін речовин та енергозабезпечення.Як відомо для задоволення підвищених потреб організму в енергії під час м'язової діяльності необхідна підвищена кількість глюкози для утилізації м'язами. Глюкоза міститься в організмі у вигляді глікогену, в основному у м'язах та печінці. Для вивільнення глюкози необхідне збільшення інтенсивності глікогенолізу. Вивільнена з печінки глюкоза попадає у кров та циркулює по усьому тілу, тому її можуть використовувати активні тканини. Глюконеогенез може призвести до підвищення рівня глюкози у плазмі. Розглянемо гормони, що беруть участь як у глікогенолізі, так і у глюконеогенезі.

Вміст глюкозиу плазмі.Дія чотирьох гормонів спрямована на збільшення кількості глюкози, котра циркулює у плазмі:1)глюкагон; 2)адреналін; 3)норадреналін; 4)кортизол.

Концентрація глюкози у плазмі під час м'язової діяльності залежить від співвідношення між споживанням її м'язами та виділенням печінкою. У стані спокою виділенню глюкози з печінки сприяє глюкагон, що забезпечує розщеплення глікогену у печінці та утворення глюкози з амінокислот. Під час фізичного навантаження секреція глюкагону підсилюється. М'язова активність також підвищує інтенсивність виділення катехоламінів з мозкової речовини надниркових залоз, і ці гормони (адреналін та норадреналін) разом з глюкагоном забезпечують подальше підсилення глікогенолізу. Встановлено, що під час фізичного навантаження рівень кортизолу також підвищується. Кортизол, у свою чергу, підсилює катаболізм білків, вивільняючи амінокислоти для глюконеогенезу, котрий реалізується у печінці. Таким чином, усі чотири гормони збільшують кількість глюкози у плазмі, підсилюючи процеси глікогенолізу та глюконеогенезу. Окрім того, гормон росту підвищує мобілізацію вільних жирних кислот та знижує клітинне споживання глюкози, внаслідок чого клітини використовують менше глюкози (більше глюкози залишається у системі кровообігу), а гормони щитовидної залози сприяють катаболізму глюкози та метаболізму жирів.

Кількість глюкози, що виділяється печінкою, залежить від інтенсивності та тривалості фізичного навантаження. Із збільшенням інтенсивності збільшується виділення катехоламінів. Це може змусити печінку виділяти більше глюкози, котру використовують активні м'язи. Наприкінці 60-секундного спринтерського навантаження (їзда на велосипеді) рівень глюкози у плазмі перевищує її вміст у стані спокою. Це свідчить про те, що кількість глюкози, котра виділяється, перевищує її споживання. Чому не використовується ця додаткова кількість глюкози?

Чим вища інтенсивність фізичного навантаження, тим більше виділяється катехоламінів. Отже, значно підвищується інтенсивність глікогенолізу. Цей процес відбувається не тільки у печінці, але й у м'язах. Глюкоза, котра виділяється печінкою, надходить у кров і стає доступною м'язам. Однак м'язи мають ще й інше доступне джерело глюкози — свій власний глікоген. М'яз використовує свої запаси глікогену, перш ніж використовувати глюкозу плазми під час короткочасного фізичного навантаження «вибухового» типу. Глюкоза, котру виділяє печінка, використовується не одразу, а залишається у системі кровообігу, підвищуючи рівень глюкози у плазмі. Після завершення фізичного навантаження рівень глюкози у плазмі знижується по мірі її надходження у м'язи, відновлюючи вичерпані запаси м'язового глікогену.

Під час фізичного навантаження, котре триває кілька годин, інтенсивність виділення глюкози печінкою максимально відповідає потребам м'яза і рівень вмісту глюкози у плазмі відповідає або трохи перевищує її вміст у стані спокою. При збільшенні споживання глюкози м'язом інтенсивність її виділення печінкою також підвищується. У більшості випадків рівень глюкози у плазмі не знижується доти, поки не вичерпаються запаси глікогену у печінці. У цей момент значно збільшується кількість глюкагону. Глюкагон разом з кортизолом підсилюють глюконеогенез, забезпечуючи організм більшою кількістю енергії.

Хоча гормональна регуляція глюкози при такому тривалому фізичному навантаженні не порушується, вміст глікогену у печінці може суттєво знизитися. У результаті інтенсивність виділення глюкози печінкою виявиться менше, ніж інтенсивність її споживання. За таких умов рівень глюкози може знизитися, незважаючи на значне гормональне стимулювання. У цей момент головну роль у збереженні рівня глюкози плазми може відіграти глюкоза, споживана під час м'язової діяльності.

Утилізація глюкози м'язами.Просте виділення достатньої кількості глюкози у кров не означає, що м'язові клітини отримують достатньо глюкози, щоб задовольнити енергетичні потреби організму. Глюкоза не просто має надійти до цих клітин, а споживатися ними. Цей процес оснований на дії інсуліну. Як тільки глюкоза надходить до м'яза, інсулін забезпечує її транспорт у волокна. можна використати у якості джерела енергії. Ці ж функції виконує гормон росту та гормони щитовидної залози.

2. Інсулін допомагає виділеній глюкозі надійти до клітин, де вона може бути використана для утворення енергії. Однак рівень інсуліну знижується при тривалому фізичному навантаженні, що свідчить про те, що фізичне навантаження саме по собі сприяє дії інсуліну. Таким чином, при виконанні фізичного навантаження потрібно менше гормонів, ніж у стані спокою.

При знижених запасах вуглеводів організм переходить на використання жирів у якості джерела енергії. Цьому процесу сприяють кортизол, адреналін, норадреналін та гормон росту.

Кортизол прискорює процес ліполізу, виділяючи у кров вільні жирні кислоти, котрі можуть бути використані клітинами для утворення енергії. Рівень кортизолу досягає піка, а потім при тривалій фізичній роботі вертається до вихідного рівня. Коли це стається, роль кортизолу починають виконувати катехоламіни і гормон росту.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ГОРМОНАЛЬНА РЕГУЛЯЦІЯ М'ЯЗОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ	\|	Альдостерон та механізми ренін-ангіотензину

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.