Красивое чувство, которое движет людьми, заставляя их совершать безумные поступки. Из-за него случилось многое в истории человечества, вплоть до того, что между странами развязывались войны. Казалось бы, совершенно неземное чувство, которое заставляет людей порхать, как бабочек, превозносит их до небес, даря ощущение счастья и необыкновенной радости. Но появился взгляд на любовь с точки зрения химии.
Хелен Фишер доказала, что все эмоциональные процессы, происходящие в организме человека, имеют под собой научное объяснение
Для этого Хелен Фишер, американская ученая, работающая в отрасли антропологии, использовала методику сканирования мозга. По результатам экспериментов она смогла выяснить, какие области мозга являются ответственными за чувство любви. Химия любви, оказалось, заключается в том, что мозг вырабатывает некое вещество, заставляющее человека почувствовать эмоциональный подъем, благополучие и повышение уровня возбуждения. Это вещество называется допамин.
Научная версия дает объяснение процессу любви, который состоит из трех этапов.
Первым этапом можно назвать влюбленность или, иначе, обыкновенную похоть
В это время нами движут половые гормоны - эстроген и тестостерон, они влияют на наши желания, связанные с объектом вожделения: желание видеться чаще, например.
Мы теряем аппетит, сон, при виде возлюбленного начинаем нервничать, ладони потеют, дыхание учащается. С точки зрения науки, химия любви на этом этапе происходит следующим образом - гормоны, которые вырабатываются при виде объекта вожделения, провоцируют мозг на выработку веществ норадреналина, серотонина и допамина. Первые два заставляют волноваться, последний приносит неимоверное ощущение счастья.
Шоколад как средство пополнения серотонина
Интересно, что серотонин можно встретить в небольших дозах в таких продуктах, как клубника и шоколад - недаром говорят, что в них содержатся Наверняка практически у каждого есть такая подруга или друг, который не может и дня прожить без шоколада. Их можно назвать «любовными наркоманами». Такие люди чаще всего нуждаются именно в чувствах от первых встреч, которые самые сильные, яркие и запоминающиеся, которые приносят большой уровень выработки радости и удовольствия в виде допамина.
Вторым этапом можно назвать привязанность
Таким образом, активная и экспрессивная влюбленность сменяется чем-то более спокойным и умиротворенным. Химия любви на этом этапе заключается в других гормонах - в окситоцине и вазопрессине.
Первый гормон очень специфический; его присутствие «замечено» в процессе схваток при родах, а также он активно выделяется при оргазме. Этот гормон отвечает за то, чтобы закрепить взаимную связь между влюбленными, и количество оргазмов между ними еще больше закрепляет эту связь.
Вазопрессин - гормон, который регулирует моногамность. Были проведены эксперименты, которые доказали, что искусственно подавленное количество гормона в организме мужчины приводит к тому, что он быстро теряет интерес к партнерше. То есть то, что сильный пол бегает за каждой юбкой можно объяснить с научной точки зрения - возможно, у них недостаточно гормона вазопрессина.
Такова химия любви, научный взгляд на нее на первых двух этапах.
Существует также еще один этап, который состоит в выборе партнера
На подсознательном уровне мы стремимся найти такого партнера, с которым возможно продуктивное и качественное воспроизведение потомства. Для этого партнер должен быть сильным и здоровым, с крепкой иммунной системой. Благодаря этому этапу обрели популярность духи с феромонами, так как все эти данные о здоровье передаются посредством запаха. У млекопитающих этот аромат помогает найти самого сильного самца; у человека этот процесс происходит аналогичным образом, но это не так замечается в человеческой среде, так как помимо того, каким запахом обладает особь, мужчина или женщина ориентируется на множество факторов в выборе своей пары. Вот только во имя любви в магазинах стала доступна «обманка».
Духи с феромонами подменяют собственный, не такой мощный запах на запах, более приемлемый и интересный для объекта обожания, обещая, что это поможет «прикарманить» этого человека себе на долгий срок.
Сколько же длится такая любовь-химия?
Профессором Фишер было объяснено не только то, почему любовь - химия, она выяснила и то, сколько длится в среднем такая любовь. Вещество допамин вырабатывается в организме от 18 месяцев до 3 лет. Отсюда и выражение «любовь длится не дольше чем три года». Стоит этого бояться? Наоборот, стоит опасаться, если чувства любви живет дольше этого периода. Процесс того, как происходит химия любви, разумно рассчитан природой. Если гормон допамин вырабатывается дольше, чем это нужно для установления прочной связи между двумя людьми, под действием гормона человек может начать сходить с ума. Влюбленные люди не обращают внимания на происходящее вокруг, если находятся под влиянием химии любви достаточно долгое время. Вы не сможете ни полноценно работать, ни сосредоточиться на домашних делах. Яркие страстные чувства должны смениться чувством глубокой привязанности и уверенности в отношениях с партнером. Для того чтобы снова почувствовать всю яркость ощущений, которые происходят во время выработки допамина, не обязательно бежать к новой девушке или парню. Достаточно устраивать со своим партнером редкие, но прекрасные романтические минуты. Например, внезапно позвать любимую в ресторан. Или же устроить какой-нибудь романтический вечер.
Новизна ощущений (может быть, не таких новых, а уже немного подзабытых) провоцирует выработку допамина и закрепление ваших отношений.
Отрицательный эффект
Неважно, какие науки лежат в основе этого чувства - физика или химия. Любовь может ощущаться как нечто сильное, мощное, дающее положительный заряд эмоций. Но с той же вероятностью любовь может повлиять на человека негативно. Особенно если особа, на которую направлена вся энергия человека, не отвечает взаимностью. По сути, выработка допамина приводит к тому, что вы желаете быть с человеком рядом, но у него подобного процесса не происходит. Постоянная стимуляция ощущений, вызываемых гормоном, перемешивается с пониманием того, что желаемый партнер не испытывает к вам аналогичных чувств.
Сама Фишер пришла к выводу, что любовь - это своего рода Только наркотик этот - вполне легальная химия тела - «любовь», и производится самим же организмом. Все, что необходимо для выработки этого наркотика - найти подходящего партнера, который своими действиями сможет вызвать ответную реакцию гормональной системы.
Такова формула любви. Химия дает объяснение, которое еще не совсем принимается в обществе. Сложно поверить, что такое высокое чувство - это всего лишь реакция химических элементов в организме. Но и способность чувствовать любовь не заканчивается на этом.
Ученые пришли к неутешительным выводам, касающимся детей, которые лишены контакта с родителями в первый год жизни
Были проведены исследования, которые показали, что первые месяцы жизни особенно важны для того, чтобы у человека в дальнейшем была способность полноценно общаться, любить, дружить и проявлять способность к остальным социальным связям. За это отвечают нейропептиды - гормоны, которые выступают сигнальными веществами для того, чтобы при контакте с любимым человеком в крови и спинно-мозговой жидкости повышалась концентрация химических элементов, которые заставляют организм испытать радость и удовольствие от общения. Если же изначально эта система не была налажена, даже понимание умом, насколько человек хорош и сколько замечательных вещей он для вас сделал, не будет восприниматься на уровне физиологической реакции. Про эти гормоны уже говорилось ранее, это окситоцин и вазопрессин. Эксперимент был проведён при участии восемнадцати детей, которые, к сожалению, находились в самом раннем возрасте в детдоме, хотя затем попали в благополучные семьи, а также детей, которые были со своими родителями с самого рождения.
Каковы были результаты
По результатам оказалось, что вазопрессин присутствует в значительно меньшей дозе именно у детей из приютов. По окситоцину был проведен следующий эксперимент. Замеры данного вещества перед экспериментом показали, что его уровень примерно одинаковый у обеих групп. В процессе дети должны были играть в компьютерную игру сидя сначала на коленях у матери (родной или приемной), после же у незнакомой женщины. У детей, которые сидели на коленях у родной мамы, уровень окситоцина повышался; при прохождении игры с незнакомой женщиной этого не происходило. А для бывших сирот окситоцин остался в одинаковом количестве как в первом, так и во втором случае. Такие результаты дали ученым возможность говорить о том, что, видимо, способность радоваться тому, что ты общаешься с близким тебе человеком все-таки формируется именно в первые месяцы жизни. И как ни грустно, но дети, лишенные контакта с родителями в первые месяцы существования после рождения, могут иметь проблемы в психическом и социальном отношении. Химия любви заключается не только в том, что организм должен выработать определенную систему рекций, но и в том, что настройка данной системы должна произойти как можно раньше, в самые начальные этапы жизни.
Никто не сможет научить любить человека так, как это может сделать родная мама.
по биологии
"Химия гормонов"
1. Гонадотропины
Гонадотропины, ФСГ (фолликулостимулирующий гормон, фоллитропин) и ЛГ (лютеинизирующий гормон, лютропин) являются гликопротеидами, секретируемыми цианофильными клетками аденогипофиза (передней долей гипофиза), под действием гипоталамического релизинг-фактора. Органами-мишенями являются гонады.
Молекулярная масса ФСГ составляет 33000 дальтон, а ЛГ - 28000 дальтон. Оба гормона имеют димерную структуру, т.е. состоят из гормонально неспецифической альфа-цепи (данная цепь взаимозаменяема с ФСГ и ЛГ) и бетта-цепи определяющей гормональную специфичность. Цепи связаны нековалентной связью. Высокое содержание сахаридов до 16%, также играет важную роль в определении биологической активности. Когда сахаридная оболочка удаляется с поверхности гормона, последний частично утрачивает свою биологическую активность, в то время как иммунологическая активность сохраняется в неизменном виде (определение иммунологическими методами возможно). Структура альфа-цепи у этих гормонов очень схожа с таковой у ХГЧ и ТТГ. Изолированная альфа - или бетта-цепь практически не имеет биологической активности.
Молекулярная структура обоих гормонов гетерогенна, что обуславливается возрастом и полом и возможно индуцируется половыми стероидами. До настоящего времени не установление" имеет ли эта гетерогенность какую-либо клиническую значимость.
Рисунок 1. Механизм эффекта протеогормонов (на примере ЛГ) на плазматическую мембрану клетки-мишени. Р = мембранный рецептор; Б = белок-передатчик; А = аденилатциклаза; АТФ = аденозинтрифосфат; Циклический АМФ = Циклический 3,5-аденозинмонофосфат
ФСГ и ЛГ осуществляют свою гормональную активность посредством рецепторов на поверхности гонадальной клетки-мишени; в данном процессе соответствующий гормон выступает в роли мессенджера первого порядка. Затем, в процессе каскада последовательных реакций, гормональный импульс распространяется в клетке-мишени с помощью циклического АМФ - мессенджера второго порядка (см. рис.1). Во взаимодействии с эстрадиолом ФСГ индуцирует его рецепторы; рецепторы ЛГ также индуцируются ФСГ.
У женщин, ЛГ и ФСГ оказывают синергический эффект на биосинтез стероидных гормонов яичников. Мишенями ЛГ являются клетки оболочки яичника и желтое тело. Кроме того ЛГ вызывает овуляцию и лютеинизирует гранулезные клетки. ФСГ контролирует рост фолликулов до наступления их зрелости и готовности к овуляции, а начиная от ранних стадий биосинтеза стероидов синергическим взаимодействием ФСГ и ЛГ стимулируется также биосинтез гранулезными клетками эстрадиола.
У мужчин ЛГ стимулирует биосинтез тестостерона в клетках Лейдига семмеников. ФСГ контролирует рост и функцию семенных канальцев, в особенности сперматогенез в клетках Сертоли.
2. Пролактин
В отличии от гонадотропинов пролактин состоит из единственной пептидной цепи, включающей 198 аминокислотных остатков. Помимо прочего пространственная структура гормона стабилизируется тремя дисульфидными мостиками. Пролактин не содержит остатков сахаридов, то есть не является гликопротеидом. Молекулярная масса гормона составляет 22000 дольтон. Имеются определенные структуральные аналогии с гормоном роста (соматотропином, соматотропным гормоном, СТГ), равно как и с человеческим плацентарным лактогеном (ЧПЛ).
Циркулирующий в крови пролактин отличается молекулярным полиморфизмом, т.е. он может быть "малым", "большим" и "очень большим", при этом иммуногенность этих форм одинакова. Предполагается, что "малый" пролактин представляет собою мономерную форму, а "большой" и "очень большой", соответственно, ли - и тетрамерную. "Малый" пролактин составляет примерно 80% от всего количества гормона, иммунологически определяемого в крови, "большой" - 5-20%, а "очень большой" - 0,5-5%. Более того, сыворотка содержит расщепленный пролактин, который иммунологически активен и имеет молекулярную массу от 8000 до 16000 дальтон. В экспериментах на животных показан сильный митогенный эффект данного пролактина на ткань молочных желез.
Как и гонадотропины, пролактин оказывает свое физиологическое влияние на клетки-мишени посредством рецепторов, расположенных на мембране. Совместно с эстрадиолом, пролактин у женщин воздействует на рост и функционирование молочных желез и вызывает лактацию. По мнению некоторых исследователей, пролактин играет определенную роль в формировании и функции желтого тела.
У мужчин специфическая функция пролактина не установлена.
Пролактин синтезируется в специализированных лактогенных клетках передней доли гипофиза; его синтез и освобождение находятся под (лимуляционно-ингибиторным влиянием гипоталамуса. Кроме гипофиза, пролактин продуцируется децидуальной оболочкой (наличие пролактина в амниотической жидкости) и эндометрием.
3. Люлиберин
Люлиберин (рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона), называемый также гонадолиберин (гонадотропин-рилизинг фактор) представляет собою декапептид известной структуры. Люлиберин синтезируется в нервных клетках (нейронах) определенных областей вентрального и медиобазального гипоталамуса (Nucleus arcuatus, ventromedialis, periventricularis anterior, area preoptica suprachismatica), которые идентифицируются иммуногистохимически. Через аксоны нервных клеток гормон транспортируется к медиальной эминенции (Eminentiamediana), где освобождается в кровь специальной портальной системой, охватывающей гипоталамус, ножку гипофиза и аденогипофиз. В передней доле гипофиза, люлиберин, стимулирует синтез и освобождение ЛГ и ФСГ посредством специфического связывания с рецепторами на мембране клеток аденогипофиза. Вариации уровня гонадотропинов у женщин, как и различия в соотношении ФСГ и ЛГ в зависимости от возраста и фаз менструального цикла, вероятно, объясняются изменениями функционального состояния гонадотропных клеток передней доли гипофиза (вариациями числа рецепторов люлиберина, что определяет чувствительность к нему гонадотропов). Ингибин также оказывает моделирующее влияние на этот механизм. Люлиберин катаболизируется и инактивируется эндопептидазами аденогипофиза.
4. Ингибин
Ингибин является пептидом с молекулярной массой 23000 дальтон. У женщин гормон обнаруживается в фолликулярной жидкости, а у мужчин синтезируется в семенных канальцах яичек. Ингибин селективно ингибирует освобождение ФСГ из передней доли гипофиза.
5. Половые стероиды
В основе всех стероидных гормонов лежит структура циклопентанпергидрофенантрена, называемая также стерановой кольцевой системой, которая состоит из четырех насыщенных водородом конденсированных колец, три из которых являются шестичленными, а одно пятичленным (см. рис.2). Путем замещения атомов водорода метальной группой или кислородсодержащими оксо- или гидроксильными группами достигается значительное разнообразие физиологического действия гормонов.
В женском организме местом синтеза наиболее важных половых стероидов (т.е. эстрогенов, гестагенов и андрогенов ) являются яичники и кора надпочечников, а во время беременности - плацента. Принципиальными половыми стероидами для мужского организма являются андрогены, которые синтезируются в яичках и, в небольших количествах, в коре надпочечников. В дополнение к сказанному следует отметить, что поставщиком холестерина, производными которого являются все половые стероиды и гормоны коры надпочечников, является печень.
Рисунок 2. Классификация стероидных гормонов по субклассам и их важнейшие представители
Стероиды липофильны, это означает их низкую способность растворяться в воде. Поэтому в крови 95% стероидных гормонов находятся в связанном состоянии со специфическими транспортными белками. Равновесие между связанными и свободными стероидами подчиняется закону действующих масс. С помощью транспортных белков гормоны переносятся к своим органам-мишеням. Только свободные, не связанные с белком стероиды являются биологически активными. Секс-стероидсвязывающий глобулин (СССГ) специфично связывает эстрадиол и андро-гены с низкой емкостью и высокой афинностью, в то время как кортико-стероидосвязьшаюший глобулин (КСГ) связывает прогестерон и глюко-кортикоиды. Помимо своей транспортной функции специфические сывороточные гормон-связывающие белки защищают стероиды от метаболической инактивации по пути от секретирующей их железы к органу-мишени. СССГ и КСГ являются кислыми гликопротеидами с молекулярной массой 45000 (СССГ) и 65000 (КСГ). Синтез стероидных гормонов полностью происходит в организме человека (см. рис.3). Начальная субстанция - КоА, активирует уксусную кислоту - углеродное соединение, из которого в результате ряда превращений, дальнейшей конденсации и циклизации формируется холестерин. Холестерин состоит из 27 углеродных атомов и помимо прочих составляющих является главным компонентом начальной стадии синтеза стероидных гормонов.
Рисунок 3. Схема биосинтеза всех субклассов стероидных гормонов
Путем ферментативно-опосредованного укорочения боковой цепи, соединенной со стероидной структурой в положении 17р на 6 атомов углерода формируется прегненолон. Прегненолон является С21 стероидом, из которого в последствии путем окисления гидроксильной группы в положении 3 (3 в оксогруппу с одновременным перемещением двойной связи от D 5 к D 4 образуется прогестерон. Прогестерон является главным представителем гестагенов. В то же время прогестерон является предшественником всех глюко - и минералкортикоидов (см. рис.2), а также андрогенов, которые происходят от прогестерона в результате ферментативного отщепления боковой цепи в положении 17 (3. В данном процессе 17-гидроксипрогестерон выступает в роли промежуточного продукта. Это означает, что андрогены являются С 19 стероидами, главным представителем которых является тестостерон.
В завершении сложной синтетической цепи, которая состоит из множества промежуточных реакций, происходит синтез эстрогенов, наиболее активным представителем которых является эстрадиол. Эстрогены синтезируются из андрогенов путем удаления угловой С19 метальной группы, локализованной между кольцами А и Б с одновременной ароматизацией ("фенолизации") кольца А. Фенольное кольцо А является наиболее характерной чертой всех эстрогенов.
Все стероидные гормоны разрушаются в печени путем восстановления, добавления гидроксильных групп, с последующим коньюгированием с глюкуроновой кислотой или сульфатированием. В результате образуются водорастворимые соединения, которые могут выводиться с мочой.
В отличии от гонадотропинов, стероидные гормоны проявляют свой биологический эффект, проникая внутрь клетки по градиенту концентрации и связываясь с растворимыми рецепторными молекулами, присутствующими в цитозоле, а не путем взаимодействия с мембранными рецепторами (см. рис.4). Каждая группа стероидных гормонов имеет свои особые рецепторы. Связь с соответствующим рецептором обратима и обладает высокой афинностью.
Образовавшийся цитоплазматический комплекс стероид-рецептор постепенно активируется или трансформируется и перемещается внутрь клеточного ядра - места локализации генетического аппарата. Здесь комплекс гормон-рецептор входит во взаимодействие со специфическим молекулярным отрезком на хроматине, так называемой зоной ядерного взаимодействия, которая соответствует молекулярной области на комплексе стероид-рецептор.
Как следствие связи комплекса стероидный гормон-рецептор с нуклеарным акцептором, двойная спираль ДНК расщепляется, делая доступной генетическую информацию.
Рисунок 4. Механизм молекулярного действия стероидных гормонов в клетке-мишени
Данный сегмент ДНК транскрибируется в мРНК. Далее, отделившись, мРНК выходит в цитоплазматическое пространство. На заключительном этапе, в процессе взаимодействия мРНК (в качестве матрикса) с рибосомальным белоксинтезирующим аппаратом, происходит неосинтез белка.
6. Эстрогены
Главным представителем эстрогенов является эстрадиол (см. рис.5), который обладает наивысшей биологической активностью. Эстрон формируется из эстрадиола путем ферментативно опосредованной дегидрогенерации у С17 и не обладает выраженной биологической активностью (ввиду низкой способности связываться с рецептором и недостаточного накопления в ядре клетки). В течение беременности эстрон может определяться в сыворотке в нарастающих концентрациях. В этом случае, гормон синтезируется из дегидроэпиандростерон-сульфата (ДГЭА - S), образующегося в коре надпочечников плода. Таким образом эстрон является одним из показателей, характеризующих состояние плода.
Рисунок 5. Структура биологически наиболее значимых эстрогенов
Другой интересной группой эстрогенов являются катехолэстрогены, т.е. стероиды, производные эстрадиола и эстрона и имеющие дополнительную группу во втором положении кольца А. Это делает их сходными с катехоламинами: адреналином и норадреналином. Катехолэстрогены, помимо прочих мест, синтезируются в гипоталамусе, где они, по мнению многих исследователей, выполняют роль нейротрансмиттеров, как и катехоламины.
В женском организме эстрадиол синтезируется в яичниках, в оболочке и гранулезных клетках фолликулов. В лютеиновую фазу менструального цикла, эстрадиол синтезируется исключительно клетками оболочки фолликула, в то время как гранулезные клетки лютеинизируются и переключаются на синтез прогестерона. В случае наступления беременности массированная продукция эстрогенов осуществляется плацентой. К другим местам синтеза эстрогенов, прежде всего эстрона в постменопаузе, относится кора надпочечников и периферическая жировая ткань ввиду их способности ароматизировать андрогены.
Клинически достоверных подтверждений наличия секреции эстрогенов в мужском организме не обнаружено.
Органами-мишенями эстрогенов являются матка, влагалище, вульва, фаллопиевы трубы и молочные железы. Гормоны данной группы отвечают за развитие вторичных половых признаков и определяют характерные физические и психические особенности женщин. Эстрогены также вызывают закрытие эпифизарных точек роста и таким образом принимают участие в регуляции линейного роста. Кроме того, эстрогены оказывают индуцирующее воздействие на ряд белков плазмы, синтезируемых в печени (например СССГ, КСГ, ТСГ-тироксинсвязывающий глобулин, - липопротеиды, факторы свертывания крови). В клетках-мишенях эстрадиол индуцирует как свои рецепторы, так и рецепторы прогестерона.
7. Гестагены
Главным представителем данной группы гормонов является прогестерон (см. рис. 2). У женщин прогестерон секретируется желтым телом и, во время беременности плацентой.
Клинически достоверных подтверждений наличия синтеза прогестерона у мужчин не существует.
Для проявления прогестероном своего физиологического эффекта в женском организме требуется предварительное воздействие эстрогенов. Как и в случае с эстрадиолом, активность прогестерона в клетках-мишенях опосредуется специфическими рецепторами. Активация данной группы рецепторов происходит аналогично механизму активации эстрогенных рецепторов.
Главным органом-мишенью прогестерона является матка. Гормон вызывает секреторную трансформацию пролиферативно утолщенного эндометрия, тем самым обеспечивая его готовность к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Более того, прогестерон несет на себе важную контрольную функцию в системе гонадотропины-гонадные стероиды и вызывает стимуляцию теплового центра. Это вызывает повышение температуры тела на 0,5 градусов в лютеиновую фазу менструального цикла после овуляции.
Прогестерон блокирует синтез своих собственных рецепторов, а также блокатора эстрадиола. В эндометриальной клетке прогестерон индуцирует 17 (5-гадроксистероид дегидрогеназу, которая является ключевым ферментом метаболизма эстрадиола и переводит эстрадиол в практически неактивный эстрон. Таким образом, посредством своего рецепторного механизма, прогестерон предотвращает черезмерное образование эндогенного эстрадиола в клетке-мишени. Данный эффект прогестерона в совокупности с его отрицательным воздействием на рецепторы эстрадиола, осуществляется посредством рецепторного механизма, может быть определен как антиэстрогенный эффект прогестерона.
8. Андрогены у женщин
Главными представителями андрогенов в женском организме являются тестостерон, андростендиол и дигидроэпиандростерон - сульфат (ДГЭА-S) (см. Рис.6).
В яичниках андрогены секретируются в клетках внутренней части оболочки фолликула, его наружной стенки; андростерон и тестостерон синтезируются из холестерина под влиянием ЛГ.
Андрогены стимулируют рост волос на лобке и подмышечных впадинах, повышают либидо и оказывают влияние на размер клитора и больших половых губ. Андрогены модулируют продукцию гонадотропинов в передней доле гипофиза. Гиперандрогенемия у женщин ведет к вирилизации и нарушениям фертильности. Это обусловливает важность определения андрогенов в диагностике женского бесплодия.
Рисунок 6. Структура биологически наиболее важных представителей андрогенов
Как у всех стероидных гормонов, активность андрогенов опосредуется внутриклеточными рецепторами. Однако в контакт с рецептором вступает не тестостерон, а 5ос-дигидротестостерон (ДГТ), который образуется в клетке-мишени путем ферментативной редукции D 4 двойной связи (за счет активности 5а-редуктазы).
9. Андрогены у мужчин
В организме мужчин главными представителями андрогенов являются тестостерон и дегидротестостерон (ДГТ). В органах-мишенях (простате, семенных пузырьках и коже) тестостерон выполняет роль прегормона; это означает, что тестостерон, достигнув органа-мишени, при помощи 5а-редуктазы, превращается в дегидротестостерон, и только после этого дегидротестостерон оказывает свой биологический эффект через рецепторный механизм, описанный выше. В других органах-мишенях, таких как мышцы и почки, эффект андрогенов опосредуется напрямую, т.е. без ферментативного превращения. В настоящее время в научных кругах рассматривается вопрос наличия на уровне гипоталамуса и в других чувствительных к эндокринным влияниям областях головного мозга третьего причинно-следственного механизма; тестостерон как таковой не обладает собственной гормональной активностью, однако подвергнувшись ароматизации, трасформируется в эстрадиол, приобретая в этом случае биологическую активность, взаимодействуя с рецепторами.
В сравнении с тестостероном, биологическая активность других андрогенов, таких как андростендион, дигидроэпиандростерон, дегидроэпиандростеронсульфат, андростерон, эпиандростерон и этиохоланолон ниже в 5-20 раз. В таблице 2 представлены нормальные показатели концентраций наиболее важных андрогенов в организме мужчины.
Нормальные значения концентраций клинически наиболее значимых андрогенов у мужчин.
Этот андроген представлен в наибольшем количестве, но так же, как и тестостерон, по сути андрогенной активности не имеет. Наиболее важным источником тестостерона являются клетки Лейдига семенников, что было установлено при обследовании мужчин, подвергнутых кастрации. Только небольшие количества тестостерона синтезируются на периферии путем трансформации предшественников. Тестостерон поддерживает сперматогенез, стимулирует рост и функционирование добавочных половых желез, а также развитие полового члена и мошонки. Гормон обладает анаболическим эффектом, главным образом в отношении костей и мышц. В течение пубертатного периода, наличие тестостерона обуславливает линейный рост гортани, что ведет к понижению голоса. Под действием тестостерона формируется мужской тип оволоснения ("треугольник" в верхней части лобка, борода, волосы на груди, выпадение волос на лбу и темени). За счет непосредственного воздействия на костный мозг, а также путем активации синтеза эритропоэтина в почках тестостерон стимулирует эритропоэз. Гормон также необходим для поддержания либидо и потенции.
Введение
Изучив анатомию, морфологию и физиологию гормонов мы уже знаем, что гормоны играют очень большую роль в организме человека и животных. И ходе этой курсовой работы я хочу изучить биохимию гормонов, т.е. подробнее узнать об их химическом составе и о их строении, так же узнать какие химические процессы протекают с участием гормонов в живых организмах.
Гормоны - это то, что делает нас особенным и непохожим на остальных. Они предопределяют наши физические и психические особенности. Вырастем мы высоким или не очень, полным или худым.
Наши гормоны влияют на все аспекты нашей жизни - с момента зачатия и до самой смерти. Они будут влиять на наш рост, половое развитие, формирование наших желаний, на обмен веществ в организме, на крепость мышц, на остроту ума, поведение, даже на наш сон.
Слово „гормон“ часто вызывает фривольные ассоциации: у кого-то они выделяются в избытке, да ещё и где-то играют. Но о том, как гормоны играют, мы поговорим в другой раз. Сейчас - о том, как они работают.
Эта удивительная управляющая система возникла в ходе эволюции, вероятно, чуть позже многоклеточности и одновременно с кровеносной системой. На самом деле даже одноклеточные существа небезразличны к химическим сигналам, приходящим извне, в том числе от других клеток. Но только у многоклеточных могла появиться изощрённая многоуровневая регуляция, известная под названием эндокринной системы.
Она управляет именно теми функциями организма, которые чаще всего бывают неподвластны воле и сознанию, от переработки питательных веществ до влюблённости, от роста рук, ног и туловища до колебаний настроения, от зачатия ребёнка до таинственной деятельности внутренних органов, которые многим своим хозяевам и по именам-то не известны. Вернее, наоборот: эти функции неподвластны воле, потому что управляются не нервной, а эндокринной системой. Специальные клетки в железах и тканях вырабатывают гормоны (от греч. hormamo - приводить в движение, побуждать). Эти вещества выделяются во внеклеточное пространство, в кровь и лимфу, а с их токами попадают в „мишени“ - органы и клетки и производят нужные эффекты. Примечательно, что они работают в очень низких концентрациях - до 10–11 моль/л.
Гормоны (от греч. hormao – привожу в движение, побуждаю) – биологически активные вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и выделяются непосредственно в кровь, лимфу или ликвор. (Кононский). Они обладают строго специфическим и избирательным действием, способные повышать или понижать уровень жизнедеятельности организма.
Выделяемые гормоны из эндокринных желез отличаются от других биологически активных веществ рядом свойств:
1. Действие гормонов носит дистантный характер, иными словами, органы, на которые гормоны действуют, расположены далеко от железы.
2. Действие гормонов строго специфично. Некоторые гормоны действуют лишь на определенные клетки – мишени, другие - на множество различных клеток.
3. Гормоны обладают высокой биологической активностью.
4. Гормоны действуют только на живые клетки.
Химическая природа и классификация гормонов
Гормоны следует классифицировать по трем основным признакам.
1. По химической природе
2. По эффекту (знаку действия) – возбуждающие и тормозящие.
3. По месту действия на органы – мишени или другие железы: 1) эффекторные; 2) тропные.
В настоящее время описано и выделено более полутора сотен гормонов из разных многоклеточных организмов.
По химической природе гормоны делятся на следующие группы: белково-пептидные, производные аминокислот и стероидные гормоны. Первая группа - это гормоны гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желёз и гормон щитовидной железы кальцитонин. Некоторые гормоны, например фолликулостимулирующий и тиреотропный, представляют собой гликопротеиды - пептидные цепочки, „украшенные“ углеводами. Пептидные и белковые гормоны обычно действуют на внутриклеточные процессы через специфические рецепторы, расположенные на поверхностной мембране клеток-мишеней. Гормонов имеющих белковую или полипептидную природу называют тропинами, так как они оказывают направленное стимулирующее действие на процессы роста и обмена веществ организма и на функцию периферических эндокринных желез. Рассмотрим некоторых гормонов белково-пептидной природы.
Тиреотропный гормон (тиреотропин) представляет собой сложный белок глюкопротеид с молекулярным весом около 10000. Он стимулирует функцию щитовидной железы, активирует ферменты протеазы и тем способствует распаду тиреоглобулина в щитовидной железе. В результате протеолиза освобождаются гормоны щитовидной железы – тироксин и трииодтиронин, которые поступают в кровь и с ней к соответствующим органам и тканям. Тиреотропин способствует накоплению иода в щитовидной железе, при этом в ней увеличивается число клеток и активируется их деятельность.
Тиреотропин выделятся гипофизом непрерывно в небольших количествах. Выделение его регулируется нейросекреторными веществами гипоталамуса.
Фолликулостимулирующий гормон обеспечивает развитие фолликул в яичниках и сперматогенез в семенниках. Представляет собой белок глюкопротеида с молекулярным весом 67000.
Производные аминокислот - это амины, которые синтезируются в мозговом слое надпочечников (адреналин и норадреналин) и в эпифизе (мелатонин), а также иодсодержащие гормоны щитовидной железы трииодтиронин и тироксин (тетраиодтиронин), из аминокислоты тирозина, которая, в свою очередь, синтезируется из незаменимой аминокислоты фенилаланина. К ним относятся гормоны мозгового слоя надпочечников норадреналин и адреналин, и гормоны щитовидной железы – трииодтиронин и тироксин.
Биохимическое изучение щитовидной железы началось с открытия содержания в ней значительных количеств иода (Бауман, 1896). Освальдом (1901) был обнаружен иодсодержащий белок тиреоглобулин. В 1919г. Кендалл при гидролизе тиреоглобулина выделил криссталическое вещество, содержащее около 60% иода. Эту аминокислоту он назвал тироксином (тетраиодтиронин). Образующийся в щитовидной железе тиреоглобулин не поступает в кровь как таковой. Он подвергается сначала ферментативному расщеплению, получившиеся при этом иодсодержащие тироксины и являются продуктами, выделяемыми в кровь. В тканях организма тироксины претерпевают химические превращения, образующиеся при этом продукты, очевидно, и оказывают свое действие на ферментативные системы, локализующиеся в митохондриях. Было найдено, что тироксин распределяется в клетках следующим образом: в клеточном ядре – 47 мг/%, в митохондриях – 34 мг/%, микросомах – 43мг/% и цитоплазме – 163 мг/%.
Гормоны щитовидной железы являются производными тиронина. В 1927г. Харрингтон и Барджер установили структуру тироксина, который можно считать как производное L – тиронина. Тиронин в организме образуется из аминокислоты L - тирозина. 199
Кроме тироксина, в щитовидной железе и плазме крови имеется другое, родственное ему соединение – трииодтиронин.
Корковый и мозговой слой надпочечников млекопитающих секретируют гормоны, различные как по химической природе, так и по физиологическому действию.
Гормоном мозгового слоя является адреналин. Адреналин – это продукт окисления и декарбоксилирования аминокислоты тирозина. Кроме адреналина, мозговой слой надпочечников вырабатывает также норадреналин, отличающийся от адреналина отсутствием в его молекуле метильной группы:
Адреналин и норадреналин вырабатываются различными клетками мозгового слоя. Биосинтез адреналина начинается с окисления фенилаланина, который превращается в тирозин; тирозин под влиянием фермента ДОФА - оксидазы превращается в 3,4-дегидрооксифенилаланин (ДОФА). Последний декарбоксилируется, и образуется амин, и из него норадреналин. Адреналин возникает уже как продукт метилирования норадреналина.
Третья группа как раз и отвечает за легкомысленную репутацию, которую гормоны приобрели в народе: это стероидные гормоны, которые синтезируются в коре надпочечников и в половых железах. Взглянув на их общую формулу, легко догадаться, что их биосинтетический предшественник - холестерин. Стероиды отличаются по количеству атомов углерода в молекуле: С21 - гормоны коры надпочечников и прогестерон, С19 - мужские половые гормоны (андрогены и тестостерон), С18 - женские половые гормоны (эстрогены). Многие гормоны являются членами семейств со сходной структурой, что отражает процесс молекулярной эволюции. Стероидные гормоны растворяются в жирах и легко проникают через клеточные мембраны. Их рецепторы находятся в цитоплазме или ядре клеток-мишеней.
В настоящее время из коры надпочечников выделено в чистом виде несколько десятков стероидов. Многие из них биологически неактивны, кроме таких, как альдостерол, гидрокортизон, кортизон, кортикостероид, 11- дегидрокортикостерон, 11 - дезоксикортикостерон, 17-окси-11-дезоксикортико-стерон и 19 - оксикортикостерон и некоторые другие. Стероиды имеют широкое применение в лечебной практике. Многие из них синтезированы и применяются при лечении болезней крови, ревматизма, бронхиальной астмы и др.
В настоящее время считают, что из перечисленных выше кортикостероидов надпочечники в основном секретируют 17- оксикортикостерон, кортикостерон и альдостерон. Все они имеют тетрациклическую структуру циклопентанпергидрофенантрена. Структурная основа такого циклического типа соединения характерна и для многих других соединений типа стероидов (холестерин, желчные кислоты, провитамин Д, половые гормоны). Многие из таких стероидов содержат 21 атом углерода и могут рассматриваться как производные прегнана или его изомера – аллопрегнана.
Стероиды коры надпочечников различаются наличием или отсутствием карбоксильных и гидроксильных групп, а также двойных связей между четвертым и пятым атомами углерода.
Кортизол (гидрокортизон) наиболее активный из естественных глюкопротеидов, регулирует углеводный, белковый и жировой обмен, вызывает распад лимфоидной ткани и торможение синтеза соединительной ткани.
Кортикостерон не содержит гидроксильной группы у семнадцатого атома углерода, и действие его отличается от действия гидрокортизона. Он не обладает антивоспалительным действием, почти не действует на лимфоидную ткань и не эффективен при заболеваниях, при которых с успехом используется гидрокортизон. У различных видов животных секретируется неодинаковое количество этих гормонов.
К стероидным гормонам также относятся половые гормоны. Это стероиды андрогенной (мужские) и эстрогенной (женские) природы.
Из природных андрогенных гормонов наиболее эффективными являются тестостерон и андростерон. Андростерон – это кортикостероид, так как у семнадцатого атома углерода находится кетогруппа. Тестостерон является просто стероидом. Он по своему строению близок к полициклическому углеводороду андростану. Андрогены отличаются от кортикостероидов, содержащих двадцать один атом углерода, отсутствием боковой цепи у семнадцатого атома углерода.
Тестостерон отличается от андростана тем, что имеет двойную связь в положении четыре и пять, кетогруппу в положении три и гидроксильную группу в положении семнадцать. В организме он расщепляется, и в ходе его распада наряду с другими метаболитами образуется андростерон.
Мужские половые гормоны является анаболическими гормонами, они стимулируют синтез и накопление белка в мышцах, наиболее выражено это в молодом возрасте. У андростерона проявляется только половое действие, но нет анаболического.
Андрогены являются синергистами (усиливают действие) некоторых других гормонов (например, кортикостероидов, гормона роста и других). В медицинской практике, животноводстве при импотенции и проявлениях недостаточности мужских половых желез применяется препарат метилтестостерон. Он отличается от тестостерона тем, что содержит метильную группу у семнадцатого атома углерода. Искусственно синтезируемый метилтестостеронв несколько раз активнее природного тестостерона.
Женские половые гормоны, или эстрогены, образуются в фолликулах яичников, в желтом теле и во время беременности в плаценте. Они являются производными эстрана, состоят из восемнадцати атомов углерода и отличаются от циклопентанопергидрофенантрена тем, что содержат только одну метильную группу тринадцатого атома углерода. Свойствами женских половых гормонов - вызывание течки у животных и разрастание слизистой оболочки матки – обладают несколько производных эстрана. Наиболее эффективными из них являются: эстрадиол, эстрон (Фолликул) и эстриол (яичник женщины секретирует примерно 1 мг эстрадиола за сутки).
Механизм действия гормонов. Роль циклазной системы в механизме действия гормонов
По механизму действия гормоны делят на два основные типа. Первый – это белковые и пептидные гормоны, катехоламины и гормоноиды. Их молекула, подойдя к клетке- мишени, соединяется с молекулами белковых рецепторов наружной плазматической мембраны, затем с помощью медиаторов (ц АМФ, ц ГМФ, простагландинов, Са2+) оказывает влияние на ферментные системы клетки- мишени и на обмен веществ в ней. К гормонам второго типа относят стероидные и часть тиреоидных гормонов. Их молекула легко проникает в глубь клетки- мишени через поры мембраны; взаимодействует с молекулами гликопротеидных рецепторов, локализированных в цитозоле, митохондриях на ядерной мембране, оказывая воздействие на весь клеточный метаболизм, и в первую очередь процессы транскрипции.
Механизмы действия гормонов на клетки-мишени
В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных - рецепторы находятся в наружной мембране.
Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют вторыми посредниками. Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а "вторые посредники" - нет.
Надежность передачи сигнала обеспечивает очень высокое сродство гормона к своему белку-рецептору.
Что такое посредники, которые участвуют во внутриклеточной передаче гуморальных сигналов?
Это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок - кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы - ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.
Разберем более подробно механизмы действия гормонов и внутриклеточных посредников.
Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:
аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;
фосфоинозитидный механизм.
Прежде чем выяснить роль циклазной системы в механизме действия гормонов, рассмотрим определение этой системы. Система циклазная – это система, состоящая из содержащихся в клетке аденозинциклофосфата, аденилатциклазы и фосфодиэстеразы, регулирующая проницаемость клеточных мембран, участвует в регуляции многих обменных процессов живой клетки, опосредует действие некоторых гормонов. То есть роль циклазной системы заключается в том, что они являются вторыми посредниками в механизме действия гормонов.
Система «аденилатциклаза - цАМФ». Мембраны фермент аденилатциклаза может находиться в двух формах - активированной и неактивированной. Активация аденилатциклазы происходит под влиянием гормон-рецепторного комплекса, образование которого приводит к связыванию гуанилового нуклеотида (ГТФ) с особым регуляторным стимулирующим белком (GS-белок), после чего GS-белок вызывает присоединение магния к аденилатциклазе и ее активацию. Так действуют активизирующие аденилатциклазу гормоны глюкагон, тиреотропин, паратирин, вазопрессин, гонадотропин и др. Некоторые гормоны, напротив, подавляют аденилатциклазу (соматостатин, ангиотензин-П и др.).
Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется цАМФ, вызывающий активацию протеинкиназ в цитоплазме клетки, обеспечивающих фосфорилирование многочисленных внутриклеточных белков. Это изменяет проницаемость мембран, т.е. вызывает типичные для гормона метаболические и, соответственно, функциональные сдвиги. Внутриклеточные эффекты цАМФ проявляются также во влиянии на процессы пролиферации, дифференцировки, на доступность мембранных рецепторных белков молекулам гормонов.
Система «гуанилатциклаза - цГМФ». Активация мембранной гуанилатциклазы происходит не под непосредственным влиянием гормон-рецепторного комплекса, а опосредованно через ионизированный кальций и оксидантные системы мембран. Так реализуют свои эффекты натрийуретический гормон предсердий - атриопептид, тканевой гормон сосудистой стенки. В большинстве тканей биохимические и физиологические эффекты цАМФ и цГМФ противоположны. Примерами могут служить стимуляция сокращений сердца под влиянием цАМФ и торможение их цГМФ, стимуляция сокращений гладких мышц кишечника цГМФ и подавление цАМФ.
Кроме аденилатциклазной или гуанилатциклазной систем существует также механизм передачи информации внутри клетки-мишени с участием ионов кальция и инозитолтрифосфата.
Инозитолтрифосфат - это вещество, которое является производным сложного липида - инозитфосфатида. Оно образуется в результате действия специального фермента - фосфолипазы "С", который активируется в результате конформационных изменений внутриклеточного домена мембранного белка-рецептора.
Этот фермент гидролизует фосфоэфирную связь в молекуле фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфата и в результате образуются диацилглицерин и инозитолтрифосфат.
Известно, что образование диацилглицерина и инозитолтрифосфата приводит к увеличению концентрации ионизированного кальция внутри клетки. Это приводит к активации многих кальций-зависимых белков внутри клетки, в том числе активируются различные протеинкиназы. И здесь, как и при активации аденилатциклазной системы, одной из стадий передачи сигнала внутри клетки является фосфорилирование белков, которое в приводит к физиологическому ответу клетки на действие гормона.
В работе фосфоинозитидного механизма передачи сигналов в клетке-мишени принимает участие специальный кальций-связывающий белок - кальмодулин. Это низкомолекулярный белок (17 кДа), на 30 % состоящий из отрицательно заряженных аминокислот (Глу, Асп) и поэтому способный активно связывать Са+2. Одна молекула кальмодулина имеет 4 кальций-связывающих участка. После взаимодействия с Са+2 происходят конформационные изменения молекулы кальмодулина и комплекс "Са+2-кальмодулин" становится способным регулировать активность (аллостерически угнетать или активировать) многие ферменты - аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са+2,Мg+2-АТФазу и различные протеинкиназы.
В разных клетках при воздействии комплекса "Са+2-кальмодулин" на изоферменты одного и того же фермента (например, на аденилатциклазу разного типа) в одних случаях наблюдается активация, а в других - ингибирование реакции образования цАМФ. Такие различные эффекты происходят потому, что аллостерические центры изоферментов могут включать в себя различные радикалы аминокислот и их реакция на действие комплекса Са+2-кальмодулин будет отличаться.
Таким образом, в роли "вторых посредников" для передачи сигналов от гормонов в клетках-мишенях могут быть:
циклические нуклеотиды (ц-АМФ и ц-ГМФ);
комплекс "Са-кальмодулин";
диацилглицерин;
инозитолтрифосфат.
Механизмы передачи информации от гормонов внутри клеток-мишеней с помощью перечисленных посредников имеют общие черты:
одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков;
прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, - существуют механизмы отрицательной обратной связи.
Гормоны являются основными гуморальными регуляторами физиологических функций организма, и в настоящее время хорошо известны их свойства, процессы биосинтеза и механизмы действия. Гормоны являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням и обладают очень высокой биологической активностью.
Строение, биороль простагландинов и тромбоксанов
Простагландины- биологически активные вещества, представляющие собой производные полиненасыщенных жирных кислот, молекула которых содержит 20 углеродных атомов. Биологическое действие простагландина многообразно; один из основных биологических эффектов простагландина заключается в их выраженном действии на тонус гладкой мускулатуры различных органов. Простагландины снижают выделение желудочного сока и уменьшают его кислотность, являются медиаторами воспаления и аллергических реакций, принимают участие в деятельности различных звеньев репродуктивной системы, играют важную роль в регуляции деятельности почек, оказывают влияние на различные эндокринные железы. Нарушение биосинтеза простагландина является причиной развития тяжелых патологических состояний. Синтетические и полусинтетические простагландины используют в качестве лекарственных средств.
В середине 30-х гг. 20в. шведский ученый Эйлер (V.Euler) обнаружил в экстракте из предстательной железы (простаты) биологически активные вещества, которые он назвал простагландинами, полагая, что они вырабатываются только в предстательной железе. Позже было установлено, что простагландин образуются практически во всех органах и тканях. В 1962г. была расшифрована химическая структура простагландинов. Оказалось, что углеродный скелет молекулы простагландина имеет вид пятичленного цикла и двух боковых цепей. Простагландины можно рассматривать как производные так называемой простановой кислоты- соединения, не существующего в природе, но полученного синтетически.
Известно около 20 различных простагландинов. В зависимости от строения их делят на несколько типов, обозначаемых буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, F и т.д. Простагландины каждого типа разделяют на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии в зависимости от числа двойных связей в боковых цепях молекулы. С учетом типа и серии простагландинов обозначают ПГЕ2 (PGE2), ПГД1 (PGD1), ПГН2 (PGH2) и т.д.
В 70-х гг. 20в. было обнаружено, что в организме человека и животных образуются и другие биологически активные производные полиненасыщенных жирных кислот, в тромбоцитах- тромбоксаны (ТХ). Тромбоксаны были обнаружены группой шведских биохимиков во главе с Б.Самуэльсонам. От простагландинов тромбоксаны отличаются наличием в молекуле вместо пятичленного цикла шестичленного оксанового кольца, в зависимости от структуры которого различают тромбоксаны А и В (ТХА и ТХВ). Тромбоксаны обоих типов, в свою очередь, делят на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии по тому же принципу, что и простагландины.
В организме человека и животных простагландины и тромбоксаны образуются из общего предшественника- незаменимых полиненасыщенных жирных кислот с соответствующим числом углеродных атомов и двойных связей в молекулах, в т.ч. из линолевой и арахидоновой кислот. Фактором, лимитирующим скорость биосинтеза простагладина является общее количество (пул) свободных жирных кислот, поэтому вещества, влияющие на гидролитическое расщепление триглицеридов, фосфолипидов и эфиров холестерина, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, могут регулировать интенсивность образования простагландина. Так, катехоламины, брадикинин, ангиотензин II вызывают усиление освобождения жирных кислот в организме, тем самым косвенно стимулируя образование простагландинов. По-видимому, таков же механизм стимуляции биосинтеза простагландинов, тромбоксанов при ишемии или механическом воздействии на клетки. Кортикостероидные гормоны, напротив, подавляют биосинтез простагландина и тромбоксанов, т.к. они ингибируют освобождение жирных кислот. Некоторые соединения влияют на образование отдельных типов простагландинов и тромбоксанов, например перекиси жирных кислот специфически угнетают биосинтез простагландина I2-(простагландина I2 или простациклина), а имидазол- образование тромбоксана А2. Ряд лекарственных средств оказывает выраженное действие на образование простагландинов и тромбоксанов изменяя не только их общее количество, но и соотношение между отдельными типами и сериями. например, лекарственные средства, обладающие противовоспалительным действием,- салицилаты, индометацин (метиндол), бруфен и др.- ингибируют циклооксигеназу, катализирующую первый этап биосинтеза простгландина. Это приводит к уменьшению образования простагландинов и тромбоксанов.
Простагландины и тромбоксаны являются короткоживущими соединениями. Время полужизни некоторых из них исчисляется секундами. Быстрое разрушение простагландинов обусловливает локальность их эффектов- простагландин действуют главным образом в месте их синтеза. Метаболизм простагландина приводящий к их быстрой инактивации, осуществляется во всех тканях, но особенно активно в легких, печени и почках.
Биологическое действие простагландина многообразно благодаря не только биологической поливалентности индивидуальных простагландинов, но и большому их разнообразию. Простагландины F1 и D2 вызывают сокращение бронхов, а простагландин Е2- их расслабление. Тромбоксан А2сокращает стенки кровеносных сосудов и повышает АД, а простагландин I2 оказывает сосудорасширяющее действие, сопровождающееся гипотензивным эффектом. Антагонистические взаимоотношения между тромбоксаном А2 и простагландином I2 проявляются и при их действии на систему свертывания крови: тромбоксан А2 является мощным природным индуктором агрегации тромбоцитов, а простагландин I2, синтезирующийся в стенках кровеносных сосудов, выполняет в организме человека и животных роль ингибитора агрегации тромбоцитов. Соотношение простагландина I2 и тромбоксана А2 имеет важное значение для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы.
Простагландины необходимы для процесса овуляции; они влияют на продвижение яйцеклетки и подвижность сперматозоидов, на сократительную деятельность матки, а также необходимы для нормальной родовой деятельности: слабую родовую активность и перенашивание беременности связывают с недостатком П., а повышенное образование П. может стать причиной самопроизвольных абортов и преждевременных родов. У новорожденных П. регулируют закрытие сосудов пуповины и артериального протока.
Простагландины помимо воздействия на специфические рецепторы способны непосредственно влиять на функциональные структуры клетки. В качестве лекарственных средств простагландины используются для вызывания родов, возбуждения и стимуляции родовой деятельности, прерывания беременности. В терапевтических дозах простагландины не оказывают неблагоприятного влияния на мать и плод. Чувствительность матки к введению простагландина различна на разных сроках беременности; на очень ранних и на поздних сроках стимулирующий эффект вызывается легко, а в промежутке между ними на введение препаратов простагландина миометрий реагирует слабо. Противопоказаниями к использованию простагландина с целью вызывания аборта, возбуждения и стимуляции родовой деятельности являются тяжелые соматические заболевания, аллергические реакции на препараты простагландинов, бронхиальная астма, эпилепсия, рубец на матке.
Регуляция секреции гормонов
Гормональная регуляция, регуляция жизнедеятельности организма животных и человека, осуществляемая при участии поступающих в кровь гормонов; одна из систем саморегуляции функций, тесно связанная с нервной и гуморальной системами регуляции и координации функций.
Одним из важнейших биологических процессов является регуляция секреции гормонов, обеспечивающая их образование, выделение из клеток и поступление в циркуляцию в количестве, необходимом для поддержания процессов метаболизма и других функций тканей и органов. Составными частями этой регулирующей системы являются гуморальные факторы, к которым надо отнести продукты метаболизма и гормоны, нейро-гормональные и нервные факторы.
Можно привести ряд примеров влияния продуктов метаболизма на различные этапы секреции гормонов. Так, примером гуморальных регуляций является выделение инсулина из бета-клеток островков поджелудочной железы во внеклеточное пространство и циркуляцию, при повышении уровня гликемии, тимуляторами этой секреции являются также аминокислоты, оординированно с процессом выделения инсулина происходит овышение его биосинтеза. Снижение уровня сахара крови способствует понижению секреции инсулина, повышению секреции и поступлению в циркуляцию его гормональных антагонистов - глюкагона, вырабатываемого альфа-клетками островков поджелудочной железы, гормона роста, гидрокортизона, адреналина и медиатора норадреналина. Это строго координированное взаимодействие ряда гормонов в итоге сложных метаболических процессов обеспечивает сохранение физиологического уровня сахара крови и метаболизма глюкозы.
Кроме регуляции секреции гормонов в ответ на повышенный к ним запрос, существенное значение имеет высвобождение гормонов из их связи с белками. Изучены специфические белки, связывающие в плазме крови инсулин, тироксин, гормон роста, прогестерон, гидрокортизон, кортикостероп и другие гормоны. Гормоны и протеины связаны нековалентными связями, обладающими сравнительно низкой энергией, поэтому эти комплексы легко разрушаются, освобождая гормон. Комплексирование с белками дает возможность сохранять часть гормона в неактивной форме. Кроме того, эта связь защищает гормон от действия химических и энзи-матических факторов. К представлению, что связанные с белками гормоны являются одной из транспортных форм в циркуляции и обеспечивают их резервирование, добавились другие факты: важным компонентом биологического значения этих комплексов является возможность быстрого высвобождения из них свободных, т. е. активных, гормонов.
Регуляция секреции гормонов осуществляется несколькими связанными между собой механизмами. Их можно проиллюстрировать на примере кортизола, основного глюкокортикоидного гормона надпочечников. Его продукция регулируется по механизму обратной связи, который действует на уровне гипоталамуса. Когда в крови снижается уровень кортизола, гипоталамус секретирует кортиколиберин – фактор, стимулирующий секрецию гипофизом кортикотропина (АКТГ). Повышение уровня АКТГ, в свою очередь, стимулирует секрецию кортизола в надпочечниках, и в результате содержание кортизола в крови возрастает. Повышенный уровень кортизола подавляет затем по механизму обратной связи выделение кортиколиберина – и содержание кортизола в крови снова снижается. Секреция кортизола регулируется не только механизмом обратной связи. Так, например, стресс вызывает освобождение кортиколиберина, а соответственно и всю серию реакций, повышающих секрецию кортизола. Кроме того, секреция кортизола подчиняется суточному ритму; она очень высока при пробуждении, но постепенно снижается до минимального уровня во время сна. К механизмам контроля относится также скорость метаболизма гормона и утраты им активности. Аналогичные системы регуляции действуют и в отношении других гормонов.
Самое важное значение имеет в регуляции секреции гормонов центральная нервная система. Одной из важнейщих областей ЦНС, координирующей и контролирующей функции эндокринных желез, является гипоталамус, где локализуются нейросекреторные ядра и центры, принимающие участие в регуляции синтеза и секреции гормонов аденогипофиза. Гипоталамо-гипофизарная регуляция осуществляется механизмами, функционирующими по принципу обратной связи, в которых четко выделяются различные уровни взаимодействия
Рис 2. Уровни функционирования обратной связи.
Под “длинной” цепью обратной связи подразумевается взаимодействие периферической эндокринной железы с гипофизарными и гипоталамическими центрами (не исключено, что и с супрагипоталамическими и другими областями ЦНС) посредством влияния на указанные центры изменяющейся концентрации гормонов в циркулирующей крови.
Под “короткой” цепью обратной связи понимают такое взаимодействие, когда повышение гипофизарного тропного гормона (например, АКТГ) модулирует и модифицирует секрецию и высвобождение гипофизотропного гормона (в данном случае кортиколиберина).
“Ультракороткая” цепь обратной связи – вид взаимодействия в пределах гипоталамуса, когда высвобождение одного гипофизотропного гормона влияет на процессы секреции и высвобождения другого гипофизотропного гормона. Этот вид обратной связи имеет место в любой эндокринной железе. Так, высвобождение окситоцина или вазопрессина через аксоны этих нейронов и посредством межклеточных взаимодействий (от клетки к клетке) модифицирует активность нейронов, продуцирующих эти гормоны. Другой пример, высвобождение пролактина и его диффузия в межваскулярные пространства приводит к влиянию на соседние лактотрофы с последующим угнетением секреции пролактина.
“Длинная” и “короткая” цепи обратной связи функционируют как системы “закрытого” типа, т.е. являются саморегулирующими системами. Однако они отвечают на внутренние и внешние сигналы, изменяя на короткое время принцип саморегуляции (например, при стрессе и др.). Наряду с этим на указанные системы влияют механизмы, поддерживающие биологический циркадный ритм, связанный со сменой дня и ночи. Циркадный ритм представляет собой компонент системы, регулирующий гомеостаз организма и позволяющий адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды. Информация о ритме день-ночь передается в ЦНС с сетчатки глаза на супрахиазматические ядра, которые вместе с эпифизом образуют центральный циркадный механизм – ”биологические часы”. Помимо механизма день-ночь, в деятельности этих “часов” принимают участие другие регуляторы (изменение температуры тела, состояние отдыха, сна и др.).
Гормональная регуляция углеводного, липидного, белкового и водно- солевого обмена
Основные энергетические ресурсы живого организма - углеводы и жиры обладают высоким запасом потенциальной энергии, легко извлекаемой из них в клетках с помощью ферментных катаболических превращений. Энергия, высвобождаемая в процессе биологического окисления продуктов углеводного и жирового обменов, а также гликолиза, превращается в значительной степени в химическую энергию фосфатных связей синтезируемого АТФ. Аккумулированная же в АТФ химическая энергия макроэргических связей, в свою очередь, расходуется на разного вида клеточную работу - создание и поддержание электрохимических градиентов, сокращение мышц, секреторные и некоторые транспортные процессы, биосинтез белка, жирных кислот и т.д. Помимо «топливной» функции углеводы и жиры наряду с белками выполняют роль важных поставщиков строительных, пластических материалов, входящих в основные структуры клетки, - нуклеиновых кислот, простых белков, гликопротеинов, ряда липидов и т.д. Синтезируемая благодаря распаду углеводов и жиров АТФ не только обеспечивает клетки необходимой для работы энергией, но и является источником образования цАМФ, а также участвует в регуляции активности многих ферментов, состояния структурных белков, обеспечивая их фосфорилирование.
Углеводными и липидными субстратами, непосредственно утилизируемыми клетками, являются моносахариды (прежде всего глюкоза) и неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК), а также в некоторых тканях кетоновые тела. Их источниками служат пищевые продукты, всасываемые из кишечника, депонированные в органах в форме гликогена углеводов и в форме нейтральных жиров липиды, а также неуглеводные предшественники, в основном аминокислоты и глицерин, образующие углеводы (глюконеогенез). К депонирующим органам у позвоночных относятся печень и жировая (адипозная) ткань, к органам глюконеогенеза - печень и почки. У насекомых депонирующим органом является жировое тело. Кроме этого, источниками глюкозы и НЭЖК могут быть и некоторые запасные или другие продукты, хранящиеся или образующиеся в работающей клетке. Разные пути и стадии углеводного и жирового обменов взаимосвязаны многочисленными взаимовлияниями. Направление и интенсивность течения этих обменных процессов находятся в зависимости от ряда внешних и внутренних факторов. К ним относятся, в частности, количество и качество потребляемой пищи и ритмы ее поступления в организм, уровень мышечной и нервной деятельности и т.д.
Животный организм адаптируется к характеру пищевого режима, к нервной или мышечной нагрузке с помощью сложного комплекса координирующих механизмов. Так, контроль течения различных реакций углеводного и липидного обменов осуществляется на уровне клетки концентрациями соответствующих субстратов и ферментов, а также степенью накопления продуктов той или иной реакции. Эти контролирующие механизмы относятся к механизмам саморегуляции и реализуются как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах. У последних регуляция утилизации углеводов и жиров может происходить на уровне межклеточных взаимодействий. В частности, оба вида обмена реципрокно взаимоконтролируются: НЭЖК в мышцах тормозят распад глюкозы, продукты же распада глюкозы в жировой ткани тормозят образование НЭЖК. У наиболее высокоорганизованных животных появляется особый межклеточный механизм регуляции межуточного обмена, определяемый возникновением в процессе эволюции эндокринной системы, имеющей первостепенное значение в контроле метаболических процессов целого организма.
Среди гормонов, участвующих в регуляции жирового и углеводного обменов у позвоночных, центральное место занимают следующие: гормоны желудочно-кишечного тракта, контролирующие переваривание пищи и всасывание продуктов пищеварения в кровь; инсулин и глюкагон - специфические регуляторы межуточного обмена углеводов и липидов; СТГ и функционально связанные с ним «соматомедины» и СИФ, глюкокортикоиды, АКТГ и адреналин - факторы неспецифической адаптациии. Следует отметить, что многие названные гормоны принимают также непосредственное участие и в регуляции белкового обмена (см. гл. 9). Скорость секреции упомянутых гормонов и реализация их эффектов на ткани взаимосвязаны.
Мы не можем специально останавливаться на функционировании гормональных факторов желудочно-кишечного тракта, секретируемых в нервно-гуморальную фазу сокоотделения. Их главные эффекты хорошо известны из курса общей физиологии человека и животных и, кроме того, о них уже достаточно полно упоминалось в гл. 3. Более подробно остановимся на эндокринной регуляции межуточного метаболизма углеводов и жиров.
Гормоны и регуляция межуточного углеводного обмена. Интегральным показателем баланса обмена углеводов в организме позвоночных является концентрация глюкозы в крови. Этот показатель стабилен и составляет у млекопитающих примерно 100 мг% (5 ммоль/л). Его отклонения в норме обычно не превышают ±30%. Уровень глюкозы в крови зависит, с одной стороны, от притока моносахарида в кровь преимущественно из кишечника, печени и почек и, с другой - от его оттока в работающие и депонирующие ткани (рис. 2).
Приток глюкозы из печени и почек определяется соотношением активностей гликогенфосфорилазной и гликогенсинтетазной реакции в печени, соотношением интенсивности распада глюкозы и интенсивности глюконеогенеза в печени и отчасти в почке. Поступление глюкозы в кровь прямо коррелирует с уровнями фосфорилазной реакции и процессов глюконеогенеза. Отток глюкозы из крови в ткани находится в прямой зависимости от скорости ее транспорта в мышечные, адипозные и лимфоидные клетки, мембраны которых создают барьер для проникновения в них глюкозы (напомним, что мембраны клеток печени, мозга и почек легко проницаемы для моносахарида); метаболической утилизации глюкозы, в свою очередь зависимой от проницаемости к ней мембран и от активности ключевых ферментов ее распада; превращения глюкозы в гликоген в печеночных клетках (Левин и др., 1955; Ньюсхолм, Рэндл, 1964; Фоа, 1972). Все эти процессы, сопряженные с транспортом и метаболизмом глюкозы, непосредственно контролируются комплексом гормональных факторов.
Рис.2. Пути поддержания динамического баланса глюкозы в крови Мембраны мышечных и адипозных клеток имеют "барьер" для транспорта глюкозы; Гл-б-ф - глюкозо-б-фосфат
Гормональные регуляторы углеводного обмена по действию на общее направление обмена и уровень гликемии могут быть условно разделены на два типа. Первый тип гормонов стимулирует утилизацию глюкозы тканями и ее депонирование в форме гликогена, но тормозит глюконеогенез, и, следовательно, вызывает снижение концентрации глюкозы в крови. Гормоном такого типа действия является инсулин. Второй тип гормонов стимулирует распад гликогена и глюконеогенез, а следовательно, вызывает повышение содержания глюкозы в крови. К гормонам этого типа относятся глюкагон (а также секретин и ВИП) и адреналин. Гормоны третьего типа стимулируют глюконеогенез в печени, тормозят утилизацию глюкозы различными клетками и, хотя усиливают образование гликогена гепатоцитами, в результате преобладания первых двух эффектов, как правило, также повышают уровень глюкозы в крови. К гормонам данного типа можно отнести глюкокортикоиды и СТГ - «соматомедины». Вместе с тем, обладая однонаправленным действием на процессы глюконеогенеза, синтеза гликогена и гликолиза, глюкокортикоиды и СТГ - «соматомедины» по-разному влияют на проницаемость мембран клеток мышечной и адипозной ткани к глюкозе.
По направленности действия на концентрацию глюкозы в крови инсулин является гипогликемическим гормоном (гормон «покоя и насыщения»), гормоны же второго и третьего типов - гипергликемическими (гормоны «стресса и голодания»)
Рис 3. Гормональная регуляция углеводного гомеостаза: сплошными стрелками обозначена стимуляция эффекта, пунктирными - торможение
Инсулин можно назвать гормоном усвоения и депонирования углеводов. Одной из причин усиления утилизации глюкозы в тканях является стимуляция гликолиза. Она осуществляется, возможно, на уровне активации ключевых ферментов гликолиза гексокиназы, особенно одной из четырех известных ее изоформ - гексокиназы П, и глюкокиназы (Вебер, 1966; Ильин, 1966, 1968). По-видимому, определенную роль в стимуляции катаболизма глюкозы инсулином играет и ускорение пентозофосфатного пути на стадии глюкозо-6-фосфатдегидрогеназной реакции (Лейтес, Лаптева, 1967). Считается, что в стимуляции захвата глюкозы печенью при пищевой гипергликемии под влиянием инсулина важнейшую роль играет гормональная индукция специфического печеночного фермента глюкокиназы, избирательно фосфорилирующего глюкозу при высоких ее концентрациях.
Главная причина стимуляции утилизации глюкозы мышечными и жировыми клетками - прежде всего избирательное повышение проницаемости клеточных мембран к моносахариду (Лунсгаард, 1939; Левин, 1950). Таким путем достигается повышение концентрации субстратов для гексокиназной реакции и пентозофосфатного пути.
Усиление гликолиза под влиянием инсулина в скелетных мышцах и миокарде играет существенную роль в накоплении АТФ и обеспечении работоспособности мышечных клеток. В печени усиление гликолиза, по-видимому, важно не столько для повышения включения пирувата в систему тканевого дыхания, сколько для накопления ацетил-КоА и малонил-КоА как предшественников образования многоатомных жирных кислот, а следовательно, и три-глицеридов (Ньюсхолм, Старт, 1973). Образующийся в процессе гликолиза глицерофосфат также включается в синтез нейтрального жира. Кроме того, и в печени, и особенно в адипозной ткани для повышения уровня липогенеза из глюкозы существенную роль играет стимуляция гормоном глюкозо-б-фосфатдегидрогеназной реакции, приводящей к образованию НАДФН - восстанавливающего кофактора, необходимого для биосинтеза жирных кислот и глицерофосфата. При этом у млекопитающих только 3-5% всасываемой глюкозы превращается в печеночной гликоген, а более 30% накапливается в виде жира, откладываемого в депонирующих органах.
Таким образом, основное направление действия инсулина на гликолиз и пентозофосфатный путь в печени и особенно в жировой клетчатке сводится к обеспечению образования триглицеридов. У млекопитающих и птиц в адипоцитах, а у низших позвоночных в гепатоцитах глюкоза - один из главных источников депонируемых триглицеридов. В данных случаях физиологический смысл гормональной стимуляции утилизации углеводов сводится в значительной мере к стимуляции депонирования липидов. Одновременно с этим инсулин непосредственно влияет на синтез гликогена - депонируемой формы углеводов - не только в печени, но и в мышцах, почке, и, возможно, жировой ткани.
Адреналин по влиянию на углеводный обмен близок к глюкагону, поскольку механизмом медиации их эффектов является аденилатциклазный комплекс (Робизон и др., 1971). Адреналин, как и глюкагон, усиливает распад гликогена и процессы глюконеогенеза. В физиологических концентрациях глюкагон преимущественно рецептируется печенью и адипозной тканью, а адреналин - мышцами (прежде всего миокардом) и жировой тканью. Поэтому для глюкагона в большей, а для адреналина в меньшей степени характерны отставленная во время стимуляция глюконеогенетических процессов. Однако же для адреналина в значительно большей степени, чем для глюкагона, типично повышение гликогенолиза и, по-видимому, вследствие этого гликолиза и дыхания в мышцах. В плане не механизмов, а общего влияния на гликолитические процессы в мышечных клетках адреналин является отчасти синерегистом инсулина, а не глюкагона. Видимо, инсулин и глюкагон в большей мере - гормоны питания, а адреналин - стрессорный гормон.
В настоящее время установлен ряд биохимических механизмов, лежащих в основе действия гормонов на липидный обмен.
Известно, что длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождающийся увеличением выброса катехоламинов в кровяное русло, может вызвать заметное похудание. Уместно напомнить, что жировая ткань обильно иннервируется волокнами симпатической нервной системы, возбуждение этих волокон сопровождается выделением норадреналина непосредственно в жировую ткань. Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и повышается содержание неэстерифи-цированных жирных кислот в плазме крови. Как отмечалось, тканевые липазы (триглицеридлипаза) существуют в двух взаимопревращающихся формах, одна из которых фосфорилирована и каталитически активна, а другая – нефосфорилирована и неактивна. Адреналин стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ. В свою очередь цАМФ активирует соответствующую протеинкиназу, которая способствует фосфорилированию липазы, т.е. образованию ее активной формы. Следует заметить, что действие глюкагона на липолитическую систему сходно с действием кате-холаминов.
Не подлежит сомнению, что секрет передней доли гипофиза, в частности соматотропный гормон, оказывает влияние на липидный обмен. Гипофункция железы приводит к отложению жира в организме, наступает гипофизарное ожирение. Напротив, повышенная продукция СТГ стимулирует липолиз, и содержание жирных кислот в плазме крови увеличивается. Доказано, что стимуляция липолиза СТГ блокируется ингибиторами синтеза мРНК. Кроме того, известно, что действие СТГ на липолиз характеризуется наличием лаг-фазы продолжительностью около 1 ч, тогда как адреналин стимулирует липолиз почти мгновенно. Иными словами, можно считать, что первичное действие этих двух типов гормонов на липолиз проявляется различными путями. Адреналин стимулирует активность аденилатциклазы, а СТГ индуцирует синтез данного фермента. Конкретный механизм, с помощью которого СТГ избирательно увеличивает синтез аденилатциклазы, пока неизвестен.
Инсулин оказывает противоположное адреналину и глюкагону действие на липолиз и мобилизацию жирных кислот. Недавно было показано, что инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании постоянного уровня цАМФ в тканях, поэтому увеличение содержания инсулина должно повышать активность фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а следовательно, и к образованию активной формы липазы.
Несомненно, и другие гормоны, в частности тироксин, половые гормоны, также оказывают влияние на липидный обмен. Например, известно, что удаление половых желез (кастрация) вызывает у животных избыточное отложение жира. Однако сведения, которыми мы располагаем, не дают пока основания с уверенностью говорить о конкретном механизме их действия на обмен липидов.
В гормональной регуляции обмена белков участвуют гормоны щитовидной железы тироксин (Т3) усиливает синтез белков; Высокие концентрации Т3 наоборот, подавляют синтез белка; гормон роста, инсулин тестостерон, эстроген усиливают распад белков, особенно в мышечной и лимфоидной тканях, но стимулируют синтез белков в печени.
Регуляция водно-солевого обмена происходит нервно-гормональным путём. При изменении осмотической концентрации крови возбуждаются специальные чувствительные образования (осморецепторы), информация от которых передаётся в центр, нервную систему, а от неё к задней доле Гипофиза. При повышении осмотической концентрации крови увеличивается выделение антидиуретического гормона, который уменьшает выделение воды с мочой; при избытке воды в организме снижается секреция этого гормона и усиливается её выделение почками. Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается особой системой регуляции, рецепторы которой реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей сердца и др.; в результате рефлекторно стимулируется секреция гормонов, под влиянием которых почки изменяют выделение воды и солей натрия из организма. Наиболее важны в регуляции обмена воды гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, натрия - альдостерон и ангиотензин, кальция - Паратиреоидный гормон и кальцитонин.
Заключение
В заключительной части моей курсовой работы, я хочу сказать, что гормоны обладают весьма высокой биологической активностью. Они имеет очень сложную химическую структуру, механизмы действия и огромную значимость в обмене веществ. Одно нарушение функции некоторых эндокринных желез может оказывать влияние, как на функцию других желез, так и на нервную систему. В связи с такой значимостью, в медицине существует терапевтическое использование гормонов. Гормоны использовались первоначально в случаях недостаточности какой-либо из желез внутренней секреции для замещения или восполнения возникшего гормонального дефицита. Первым эффективным гормональным препаратом был экстракт щитовидной железы овцы, примененный в 1891 английским врачом Г.Марри для лечения микседемы. На сегодняшний день гормональная терапия способна восполнить недостаточную секрецию практически любой эндокринной железы; прекрасные результаты дает и заместительная терапия, проводимая после удаления той или иной железы. Гормоны могут использоваться также для стимуляции работы желез. Гонадотропины, например, применяют для стимуляции половых желез, в частности для индукции овуляции.
Кроме заместительной терапии, гормоны и гормоноподобные препараты используются и для других целей. Так, избыточную секрецию андрогена надпочечниками при некоторых заболеваниях подавляют кортизоноподобными препаратами. Другой пример – использование эстрогенов и прогестерона в противозачаточных таблетках для подавления овуляции.
Гормоны могут применяться и как агенты, нейтрализующие действие других медикаментозных средств; при этом исходят из того, что, например, глюкокортикоиды стимулируют катаболические процессы, а андрогены – анаболические. Поэтому на фоне длительного курса глюкокортикоидной терапии (скажем, в случае ревматоидного артрита) нередко дополнительно назначают анаболические средства для снижения или нейтрализации ее катаболического действия.
Часто гормоны применяют как специфические лекарственные средства. Так, адреналин, расслабляющий гладкие мышцы, очень эффективен в случаях приступа бронхиальной астмы. Гормоны используются и в диагностических целях. Например, при исследовании функции коры надпочечников прибегают к ее стимуляции, вводя пациенту АКТГ, а ответ оценивают по содержанию кортикостероидов в моче или плазме.
В настоящее время препараты гормонов начали применяться почти во всех областях медицины. Гастроэнтерологи используют кортизоноподобные гормоны при лечении регионарного энтерита или слизистого колита. Дерматологи лечат угри эстрогенами, а некоторые кожные болезни – глюкокортикоидами; аллергологи применяют АКТГ и глюкокортикоиды при лечении астмы, крапивницы и других аллергических заболеваний. Педиатры прибегают к анаболическим веществам, когда необходимо улучшить аппетит или ускорить рост ребенка, а также к большим дозам эстрогенов, чтобы закрыть эпифизы (растущие части костей) и предотвратить таким образом чрезмерный рост.
При трансплантации органов используют глюкокортикоиды, которые уменьшают шансы отторжения трансплантата. Эстрогены могут ограничивать распространение метастазирующего рака молочной железы у больных в период после менопаузы, а андрогены применяются с той же целью до менопаузы. Урологи используют эстрогены, чтобы затормозить распространение рака предстательной железы.
Литература
1. Ажгихина И.С., Простагландины, М., 1978.
2. Алексахина Н.В., Виноградов А.Д., Биохимия животных, М., 1975. –27с.
3. Афиногенова С.А., Булатов А.А., Биохимия гормонов и гормональной регуляции, М.Мир, 1993. – 384с.
4. Кононский А.И., Биохимия животных, М.Молодая гвардия, 1992. -526с.
5. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Биохимия человека, М.Мир,1993. – 384с.
6. Розен В.Б., Основы эндокринологии, М.Высшая школа, 1984. – 336с.
7. Юдаев Н.А., Биохимия гормонов и гормональной регуляции, М.,1976. -300с.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
"Химия гормонов"
1. Гонадотропины
Гонадотропины, ФСГ (фолликулостимулирующий гормон, фоллитропин) и ЛГ (лютеинизирующий гормон, лютропин) являются гликоп-ротеидами, секретируемыми цианофильными клетками аденогипофиза (передней долей гипофиза), под действием гипоталамического релизинг-фактора. Органами-мишенями являются гонады.
Молекулярная масса ФСГ составляет 33000 дальтон, а ЛГ - 28000 дальтон. Оба гормона имеют димерную структуру, т.е. состоят из гормонально неспецифической альфа-цепи (данная цепь взаимозаменяема с ФСГ и ЛГ) и бетта-цепи определяющей гормональную специфичность. Цепи связаны нековалентной связью. Высокое содержание сахаридов до 16%, также играет важную роль в определении биологической активности. Когда сахаридная оболочка удаляется с поверхности гормона, последний частично утрачивает свою биологическую активность, в то время как иммунологическая активность сохраняется в неизменном виде (определение иммунологическими методами возможно). Структура альфа-цепи у этих гормонов очень схожа с таковой у ХГЧ и ТТГ. Изолированная альфа - или бетта-цепь практически не имеет биологической активности.
Молекулярная структура обоих гормонов гетерогенна, что обуславливается возрастом и полом и возможно индуцируется половыми стероидами. До настоящего времени не установление» имеет ли эта гетерогенность какую-либо клиническую значимость.
ФСГ и ЛГ осуществляют свою гормональную активность посредством рецепторов на поверхности гонадальной клетки-мишени; в данном процессе соответствующий гормон выступает в роли мессенджера первого порядка. Затем, в процессе каскада последовательных реакций, гормональный импульс распространяется в клетке-мишени с помощью циклического АМФ - мессенджера второго порядка (см. рис. 1). Во взаимодействии с эстрадиолом ФСГ индуцирует его рецепторы; рецепторы ЛГ также индуцируются ФСГ.
У женщин, ЛГ и ФСГ оказывают синергический эффект на биосинтез стероидных гормонов яичников. Мишенями ЛГ являются клетки оболочки яичника и желтое тело. Кроме того ЛГ вызывает овуляцию и лютеинизирует гранулезные клетки. ФСГ контролирует рост фолликулов до наступления их зрелости и готовности к овуляции, а начиная от ранних стадий биосинтеза стероидов синергическим взаимодействием ФСГ и ЛГ стимулируется также биосинтез гранулезными клетками эстрадиола.
У мужчин ЛГ стимулирует биосинтез тестостерона в клетках Лейдига семмеников. ФСГ контролирует рост и функцию семенных канальцев, в особенности сперматогенез в клетках Сертоли.
Гонадотропы ФСГ=фолликулостимулирующий гормон, фоллитропин Место синтеза: передняя доля гипофиза Гликопротеиды: содержание сахаридов примерно 16% Молекулярная масса: 33000 дальтон Димерная структура: альфа- и бета-цепи; Бета-цепь определяет гормональную специфичность Органы-мишени: яичники, семенники
ЛГ=лютеинизирующий гормон, лютрошш Место синтеза: передняя доля гипофиза Гликопротеиды: содержание сахаридов примерно 16% Молекулярная масса: 28000 Димерная структура: альфа- и бета-цепи; Бета-цепь определяет гормональную специфичность Органы-мишени: яичники, семенники
2. Пролактин
В отличии от гонадотропинов пролактин состоит из единственной пептидной цепи, включающей 198 аминокислотных остатков. Помимо прочего пространственная структура гормона стабилизируется тремя дисульфидными мостиками. Пролактин не содержит остатков сахаридов, то есть не является гликопротеидом. Молекулярная масса гормона составляет 22000 дольтон. Имеются определенные структуральные аналогии с гормоном роста (соматотропином, соматотропным гормоном, СТГ), равно как и с человеческим плацентарным лактогеном (ЧПЛ).
Циркулирующий в крови пролактин отличается молекулярным полиморфизмом, т.е. он может быть «малым», «большим» и «очень большим», при этом иммуногенность этих форм одинакова. Предполагается, что «малый» пролактин представляет собою мономерную форму, а «большой» и «очень большой», соответственно, ди- и тетрамерную. «Малый» пролактин составляет примерно 80% от всего количества гормона, им-мунологически определяемого в крови, «большой» - 5-20%, а «очень большой» - 0,5-5%. Более того, сыворотка содержит расщепленный пролактин, который иммунологически активен и имеет молекулярную массу от 8000 до 16000 дальтон. В экспериментах на животных показан сильный митогенный эффект данного пролактина на ткань молочных желез.
Как и гонадотропины, пролактин оказывает свое физиологическое влияние на клетки-мишени посредством рецепторов, расположенных на мембране. Совместно с эстрадиолом, пролактин у женщин воздействует на рост и функционирование молочных желез и вызывает лактацию. По мнению некоторых исследователей, пролактин играет определенную роль в формировании и функции желтого тела.
У мужчин специфическая функция пролактина не установлена.
Пролактин синтезируется в специализированных лактогенных клетках передней доли гипофиза; его синтез и освобождение находятся под <лимуляционно-ингибиторнь1м влиянием гипоталамуса. Кроме гипофиза, пролактин продуцируется децидуалъной оболочкой (наличие пролактина в амниотической жидкости) и эндометрием.
Пролактин
Место синтеза: передняя доля гипофиза (также децидуальная оболочка и эндометрий) Единственная пептидная цепь (198 аминокислот) стабилизируется тремя дисульфидными мостиками Не является гликопротеидом! Орган-мишень: молочные железы
3. Люлиберин
Люлиберин (рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона), называемый также гонадолиберин (гонадотропин-рилизинг фактор) представляет собою декапептид известной структуры. Люлиберин синтезируется в нервных клетках (нейронах) определенных областей вентрального и медиобазального гипоталамуса (Nucleus arcuatus, ventromedialis, periventricularis anterior, area preoptica suprachismatica), которые идентифицируются иммуногистохимически. Через аксоны нервных клеток гормон транспортируется к медиальной эминенции (Eminentiamediana), где освобождается в кровь специальной портальной системой, охватывающей гипоталамус, ножку гипофиза и аденоги-пофиз. В передней доле гипофиза, люлиберин, стимулирует синтез и освобождение ЛГ и ФСГ посредством специфического связывания с рецепторами на мембране клеток аденогипофиза. Вариации уровня гонадотропинов у женщин, как и различия в соотношении ФСГ и ЛГ в зависимости от возраста и фаз менструального цикла, вероятно, объясняются изменениями функционального состояния гонадотропных клеток передней доли гипофиза (вариациями числа рецепторов люлиберина, что определяет чувствительность к нему гонадотропов). Ингибин также оказывает моделирующее влияние на этот механизм. Люлиберин катаболизируется и инактивируется эндопептидазами аденогипофиза.
Люлиберин
Люлиберин=(рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона) Синоним: гонадолиберин (гонадотропин-рилизинг фактор) Место синтеза: гипоталамус; декапептид Оргаи-мишень: передняя доля гипофиза
4. Ингибин
Ингибин является пептидом с молекулярной массой 23000 дальтон. У женщин гормон обнаруживается в фолликулярной жидкости, а у мужчин синтезируется в семенных канальцах яичек. Ингибин селективно ингибирует освобождение ФСГ из передней доли гипофиза.
5. Половые стероиды
В основе всех стероидных гормонов лежит структура циклопентан-пергидрофенантрена, называемая также стерановой кольцевой системой, которая состоит из четырех насыщенных водородом конденсированных колец, три из которых являются шестичленными, а одно пятичленным (см. рис. 2). Путем замещения атомов водорода метальной группой или кислородсодержащими оксо- или гидроксильными группами достигается значительное разнообразие физиологического действия гормонов.
В женском организме местом синтеза наиболее важных половых стероидов (т.е. эстрогенов, гестагенов и андрогенов) являются яичники и кора надпочечников, а во время беременности - плацента. Принципиальными половыми стероидами для мужского организма являются андрогены, которые синтезируются в яичках и, в небольших количествах, в коре надпочечников. В дополнение к сказанному следует отметить, что поставщиком холестерина, производными которого являются все половые стероиды и гормоны коры надпочечников, является печень.
Стероиды липофильны, это означает их низкую способность растворяться в воде. Поэтому в крови 95% стероидных гормонов находятся в связанном состоянии со специфическими транспортными белками. Равновесие между связанными и свободными стероидами подчиняется закону действующих масс. С помощью транспортных белков гормоны переносятся к своим органам-мишеням. Только свободные, не связанные с белком стероиды являются биологически активными. Сексстероид, связывающий глобулин (СССГ) специфично связывает эстрадиол и андрогены с низкой емкостью и высокой афинностью, в то время как кортико-стероидосвязывающий глобулин (КСГ) связывает прогестерон и глюко-кортикоиды. Помимо своей транспортной функции специфические сывороточные гормонсвязывающие белки защищают стероиды от метаболической инактивации по пути от секретирующей их железы к органу-мишени. СССГ и КСГ являются кислыми гликопротеидами с молекулярной массой 45000 (СССГ) и 65000 (КСГ). Синтез стероидных гормонов полностью происходит в организме человека (см. рис. 3). Начальная субстанция - КоА, активирует уксусную кислоту - углеродное соединение, из которого в результате ряда превращений, дальнейшей конденсации и циклизации формируется холестерин. Холестерин состоит из 27 углеродных атомов и помимо прочих составляющих является главным компонентом начальной стадии синтеза стероидных гормонов.
Путем ферментативно-опосредованного укорочения боковой цепи, соединенной со стероидной структурой в положении 17в на 6 атомов углерода формируется прегненолон. Прегненолон является С21 стероидом, из которого в последствии путем окисления гидроксильной группы в положении 3в в оксогруппу с одновременным перемещением двойной связи от D 5 к D 4 образуется прогестерон. Прогестерон является главным представителем гестагенов. В то же время прогестерон является предшественником всех глюко- и минералкоргикоидов (см. рис. 2), а также андрогенов, которые происходят от прогестерона в результате ферментативного отщепления боковой цепи в положении 17в. В данном процессе 17-гидроксипрогестерон выступает в роли промежуточного продукта. Это означает, что андрогены являются С 19 стероидами, главным представителем которых является тестостерон.
В завершении сложной синтетической цепи, которая состоит из множества промежуточных реакций, происходит синтез эстрогенов, наиболее активным представителем которых является эстрадиол. Эстрогены синтезируются из андрогенов путем удаления угловой С19 метальной группы, локализованной между кольцами А и Б с одновременной ароматизацией («фенолизации») кольца А. Фенольное кольцо А является наиболее характерной чертой всех эстрогенов.
Все стероидные гормоны разрушаются в печени путем восстановления, добавления гидроксильных групп, с последующим коньюгированием с глюкуроновой кислотой или сульфатированием. В результате образуются водорастворимые соединения, которые могут выводиться с мочой.
В отличии от гонадотропинов, стероидные гормоны проявляют свой биологический эффект, проникая внутрь клетки по градиенту концентрации и связываясь с растворимыми рецепторными молекулами, присутствующими в цитозоле, а не путем взаимодействия с мембранными рецепторами (см. рис. 4). Каждая группа стероидных гормонов имеет свои особые рецепторы. Связь с соответствующим рецептором обратима и обладает высокой афинностью.
Образовавшийся цитоплазматический комплекс стероид-рецептор постепенно активируется или трансформируется и перемещается внутрь клеточного ядра - места локализации генетического аппарата. Здесь комплекс гормон-рецептор входит во взаимодействие со специфическим молекулярным отрезком на хроматине, так называемой зоной ядерного взаимодействия, которая соответствует молекулярной области на комплексе стероид-рецептор. Как следствие связи комплекса стероидный гормон-рецептор с нуклеарным акцептором, двойная спираль ДНК расщепляется, делая доступной генетическую информацию.
Данный сегмент ДНК транскрибируется в мРНК. Далее, отделившись, мРНК выходит в цитоплазматическое пространство. На заключительном этапе, в процессе взаимодействия мРНК (в качестве мат-рикса) с рибосомальным белоксинтезирующим аппаратом, происходит неосинтез белка.
5.1 Эстрогены
Главным представителем эстрогенов является эстрадиол (см. рис.5), который обладает наивысшей биологической активностью. Эстрон формируется из эстрадиола путем ферментативно опосредованной дегидрогенерации у С17 и не обладает выраженной биологической активностью (ввиду низкой способности связываться с рецептором и недостаточного накопления в ядре клетки). В течение беременности эстрон может определяться в сыворотке в нарастающих концентрациях. В этом случае, гормон синтезируется из дегидроэпиандростерон-сульфата (ДГЭА - S), образующегося в коре надпочечников плода. Таким образом эстрон является одним из показателей, характеризующих состояние плода.
Другой интересной группой эстрогенов являются катехолэстрогены, т.е. стероиды, производные эстрадиола и эстрона и имеющие дополнительную группу во втором положении кольца А. Это делает их сходными с катехоламинами: адреналином и норадреналином. Катехолэстрогены, помимо прочих мест, синтезируются в гипоталамусе, где они, по мнению многих исследователей, выполняют роль нейротрансмиттеров, как и катехоламины.
В женском организме эстрадиол синтезируется в яичниках, в оболочке и гранулезных клетках фолликулов. В лютеиновую фазу менструального цикла, эстрадиол синтезируется исключительно клетками оболочки фолликула, в то время как гранулезные клетки лютеинизируются и переключаются на синтез прогестерона. В случае наступления беременности массированная продукция эстрогенов осуществляется плацентой. К другим местам синтеза эстрогенов, прежде всего эстрона в постменопаузе,
относится кора надпочечников и периферическая жировая ткань ввиду их способности ароматизировать андрогены.
Клинически достоверных подтверждений наличия секреции эстрогенов в мужском организме не обнаружено.
Органами-мишенями эстрогенов являются матка, влагалище, вульва, фаллопиевы трубы и молочные железы. Гормоны данной группы отвечают за развитие вторичных половых признаков и определяют характерные физические и психические особенности женщин. Эстрогены также вызывают закрытие эпифизарных точек роста и таким образом принимают участие в регуляции линейного роста. Кроме того, эстрогены оказывают индуцирующее воздействие на ряд белков плазмы, синтезируемых в печени (например СССГ, КСГ, ТСГ-тироксинсвязывающий глобулин, -липопротеиды, факторы свертывания крови). В клетках-мишенях эстрадиол индуцирует как свои рецепторы, так и рецепторы прогестерона.
5.2 Гестагены
Главным представителем данной группы гормонов является прогестерон (см. рис.2). У жещин прогестерон секретируется желтым телом и, во время беременности плацентой.
Клинически достоверных подтверждений наличия синтеза прогестерона у мужчин не существует.
Для проявления прогестероном своего физиологического эффекта в женском организме требуется предварительное воздействие эстрогенов. Как и в случае с эстрадиолом, активность прогестерона в клетках-мишенях опосредуется специфическими рецепторами. Активация данной группы рецепторов происходит аналогично механизму активации эстрогенных рецепторов.
Главным органом-мишенью прогестерона является матка. Гормон вызывает секреторную трансформацию пролиферативно утолщенного эндометрия, тем самым обеспечивая его готовность к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Более того, прогестерон несет на себе важную контрольную функцию в системе гонадотропины-гонадные стероиды и вызывает стимуляцию теплового центра. Это вызывает повышение температуры тела на 0,5 градусов в лютеиновую фазу менструального цикла после овуляции.
Прогестерон блокирует синтез своих собственных рецепторов, а также блокатора эстрадиола. В эндометриальной клетке прогестерон индуцирует 17|3-гадроксистероид дегидрогеназу, которая является ключевым ферментом метаболизма эстрадиола и переводит эстрадиол в практически неактивный эстрон. Таким образом, посредством своего рецепторного механизма, прогестерон предотвращает черезмерное образование эндогенного эстрадиола в клетке-мишени. Данный эффект прогестерона в совокупности с его отрицательным воздействием на рецепторы эстрадиола, осуществляется посредством рецепторного механизма, может быть определен как антиэстрогенный эффект прогестерона.
5.3 Андрогены у женщин
Главными представителями андрогенов в женском организме являются тестостерон, андростендиол и дигидроэпиандростерон- сульфат (ДГЭА-S) (см. рис.6).
В яичниках андрогены секретируются в клетках внутренней части оболочки фолликула, его наружной стенки; андростерон и тестостерон синтезируются из холестерина под влиянием ЛГ.
Андрогены стимулируют рост волос на лобке и подмышечных впадинах, повышают либидо и оказывают влияние на размер клитора и
больших половых губ. Андрогены модулируют продукцию гонадотропинов в передней доле гипофиза. Гиперандрогенемия у женщин ведет к вирилизации и нарушениям фертильности. Это обусловливает важность определения андрогенов в диагностике женского бесплодия.
Как у всех стероидных гормонов, активность андрогенов опосредуется внутриклеточными рецепторами. Однако в контакт с рецептором вступает не тестостерон, а 5а-дигидротестостерон (ДГТ), который образуется в клетке-мишени путем ферментативной редукции D 4 двойной связи (за счет активности 5а-редуктазы).
5.4 Андрогены у мужчин
В организме мужчин главными представителями андрогенов являются тестостерон и дегидротестостерон (ДГТ). В органах-мишенях (простате, семенных пузырьках и коже) тестостерон выполняет роль прегормона; это означает, что тестостерон, достигнув органа-мишени, при помощи 5а-редуктазы, превращается в дегидротестостерон, и только после этого дегидротестостерон оказывает свой биологический эффект через рецепторный механизм, описанный выше. В других органах-мишенях, таких как мышцы и почки, эффект андрогенов опосредуется напрямую, т.е. без ферментативного превращения. В настоящее время в научных кругах рассматривается вопрос наличия на уровне гипоталамуса и в других чувствительных к эндокринным влияниям областях головного мозга третьего причинно-следственного механизма; тестостерон как таковой не обладает собственной гормональной активностью, однако подвергнувшись ароматизации, трасформируется в эстрадиол, приобретая в этом случае биологическую активность, взаимодействуя с рецепторами.
В сравнении с тестостероном, биологическая активность друтих андрогенов, таких как андростендион, дигидроэпиандростерон, дегидроэпиандростеронсульфат, андростерон, эпиандростерон и этиохоланолон ниже в 5-20 раз. В таблице 2 представлены нормальные показатели концентраций наиболее важных андрогенов в организме мужчины.
Таблица 2. Нормальные значения концентраций клинически наиболее значимых андрогенов у мужчин
Дегидроэндростфонсульфат продуцируется в коре надпочечников. Этот андроген представлен в наибольшем количестве, но так же, как и тестостерон, по сути андрогенной активности не имеет. Наиболее важным источником тестостерона являются клетки Лейдига семенников, что было установлено при обследовании мужчин, подвергнутых кастрации. Только небольшие количества тестостерона синтезируются на периферии путем трансформации предшественников. Тестостерон поддерживает сперматогенез, стимулирует рост и функционирование добавочных половых желез, а также развитие полового члена и мошонки. Гормон обладает анаболическим эффектом, главным образом в отношении костей и мышц. В течение пубертатного периода, наличие тестостерона обуславливает линейный рост гортани, что ведет к понижению голоса. Под действием тестостерона формируется мужской тип оволосения («треугольник» в верхней части лобка, борода, волосы на груди, выпадение волос на лбу и темени). За счет непосредственного воздействия на костный мозг, а также путем активации синтеза эритропоэтина в почках тестостерон стимулирует эритропоэз. Гормон также необходим для поддержания либидо и потенции.
Подобные документы
Изучение эндокринных желез и гормонов в 1855 году Томасом Аддисоном. Характерные свойства и основные виды гормонов: стероидные, производные аминокислот и жирных кислот, белковые и пептидные. Механизм действия и значение гормонов в организме человека.
презентация , добавлен 22.04.2014
Эндокринные железы, механизм действия гормонов, их регуляция. Клиника наиболее распространенных эндокринных заболеваний. Основная функция гормонов. Синтез и секреция гормонов. Влияние коры мозга на функцию эндокринных желез. Симптомы вегетоневроза.
реферат , добавлен 20.01.2011
Классификация и химическая природа гормонов щитовидной железы. Участие гормонов щитовидной железы в обменных процессах организма. Влияние тиреоидных гормонов на метаболические процессы организма. Проявление дефицита и избытка гормонов щитовидной железы.
реферат , добавлен 03.11.2017
Химическое строение стероидных гормонов и их полусинтетических аналогов. Механизм фармакологического действия на клеточном уровне. Описание нестероидных и стероидных гормонов. Свойства и идентификация кортикостероидов. Лекарственные субстанции этого ряда.
курсовая работа , добавлен 23.06.2014
Гормоны как биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами. Основные свойства и механизм действия гормонов. Главные эндокринные железы. Особенности мужских и женских гормонов. Функции паращитовидных желез в организме человека.
презентация , добавлен 06.02.2013
Механизм диуретического действия гормонов нейрогипофиза на функции и работу почек, роль окситоцина, его проявление, снижение реабсорбции. Участие и влияние на мочеотделение пролактина - первого из гормонов аденогипофиза, выделенного в чистом виде.
реферат , добавлен 08.06.2010
Строение, номенклатура и классификация стероидных гормонов, обзор путей их биосинтеза. Ферменты, вовлечённые в биосинтез стероидных гормонов, их регуляция. Механизм действия, взаимодействие с клетками-мишенями. Особенности инактивации и катаболизма.
презентация , добавлен 23.10.2016
Характеристика и особенности терапевтического применения препаратов мужских половых гормонов (андрогенов) и их синтетических аналогов. Анаболические стероиды (анаболизанты). Антиандрогены - вещества, блокирующие действие мужских половых гормонов.
реферат , добавлен 19.01.2012
Понятие и функции гормонов. Микробиологические трансформации стероидов, имеющих промышленное применение. Сырье для синтеза стероидных гормонов. Генно-инженерный метод получения соматостатина. Создание инсулина на основе технологии рекомбинантных ДНК.
презентация , добавлен 22.12.2016
История открытия половых гормонов. Тестостерон как основной мужской половой гормон, андроген. Свойства и роль в организме человека этого гормона. Особенности его применения в медицинской практике (эндокринологии) и последствия введения в женский организм.
Из множества частей мозга, различного назначения, можно выделить три органа, работающие в тесной связке друг с дружкой: гипофиз, гипоталамус и эпифиз. Все три этих органа, занимают довольно небольшой объем (по сравнению с общим объемом мозга) – однако несут очень важную функцию: они синтезируют гормоны.
Жизнь прекрасна. Главное – правильно подобрать антидепрессанты.
Фрейд лукавил, когда говорил "Всё начинается тут" – и показывал... на ширинку. На самом деле, всё начинается в мозгу, или в "мозге" – кто как привык склонять этот орган.
Из множества частей мозга, различного назначения, можно выделить три органа, работающие в тесной связке друг с дружкой: гипофиз, гипоталамус и эпифиз . Все три этих органа, занимают довольно небольшой объем (по сравнению с общим объемом мозга) – однако несут очень важную функцию: они синтезируют гормоны . Эти органы являются одними из главных желёз секреции эндокринной системы. Не менее важными железами эндокринной секреции являются надпочечники.
Эндокринная система – система регуляции деятельности внутренних органов посредством гормонов, выделяемых эндокринными клетками непосредственно в кровь, либо диффундирующих через межклеточное пространство в соседние клетки.
Гормоны – это сигнальные химические вещества, оказывающие сложное и многогранное воздействие на организ м вцелом либо на определённые органы и системы-мишени. Гормоны служат регуляторами определённых процессов в определённых органах и системах.
1960-е годы ознаменовались существенными открытиями в области нейробиологии. Именно в это время ученые убедились, что одних электрических разрядов недостаточно для передачи передачи импульсов между нервными клетками.
Дело в том, что нервные импульсы переходят от одной клетки к другой в нервных окончаниях, называемых "синапсами ". Как выяснилось, большинство синапсов имеют отнюдь не электрический как считалось ранее, а химический механизм действия.
При этом в передаче нервных сигналов участвуют нейромедиаторы (нейротранмиттеры) – биологически активные вещества, являющихся химическим передатчиком импульсов между нервными клетками человеческого мозга.
1. Настроение: серотонин
Серотонин – это нейромедиатор – одно из веществ, являющихся химическим передатчиком импульсов между нервными клетками человеческого мозга . Восприимчивые к серотонину нейроны расположены практически по всему мозгу.
Больше всего их в так называемых "ядрах шва" – участках ствола мозга. Именно там и происходит синтез серотонина в головном мозге. Кроме головного мозга, большое количество серотонина вырабатывается слизистыми оболочками желудочно-кишечного тракта.
Направления распространения серотониновых импульсов из этих ядер затрагивают многие области как головного, так и спинного мозга.
Трудно переоценить ту роль, которую выполняет серотонин в человеческом организме:
В передней части мозга под воздействием серотонина стимулируются области, ответственные за процесс познавательной активности .
Поступающий в спинной мозг серотонин, положительно влияет на двигательную активность и тонус мышц . Это состояние можно охарактеризовать фразой "горы сверну".
И наконец самое главное – повышение серотонинэргической активности создает в коре головного мозга ощущение подъема настроения . Пока ограничимся именно таким термином, хотя в различных сочетаниях серотонина с другими гормонами – мы получаем весь спектр эмоций "удовлетворения" и "эйфории" – но об этом мы поговорим чуть позже.
Недостаток серотонина, напротив – вызывает снижение настроения и депрессию.
Кроме настроения, серотонин ответственен за самообладание или эмоциональную устойчивост ь (Mehlman et al., 1994). Серотонин контролирует восприимчивость мозговых рецепторов к стрессовым гормонам адреналину и норадреналину (о которых будет рассказано далее).
У людей с пониженным уровнем серотонина, малейшие поводы вызывают обильную стрессовую реакцию. Отдельные исследователи считают, что доминирование особи в социальной иерархии обусловлено именно высоким уровнем серотонина.
Для того чтобы серотонин вырабатывался в нашем организме, необходимы две вещи:
поступление с пищей аминокислоты триптофана – так как именно она нужна для непосредственного синтеза серотонина в синапсах
поступление глюкозы с углеводной пищей => стимуляция выброса инсулина в кровь => стимуляция катаболизма белка в тканях => повышение уровня триптофана в крови.
С этими фактами напрямую связаны такие явления: булимия и так называемый "синдром сладкоежки".
Всё дело в том, что серотонин способен вызвать субъективное ощущение сытости . Когда в организм поступает пища, в том числе содержащая триптофан – увеличивается выработка серотонина, что повышает настроение. Мозг быстро улавливает связь между этими явлениями – и в случае депрессии (серотонинового голодания), незамедлительно "требует" дополнительного поступления пищи с триптофаном или глюкозой.
Как ни странно, наиболее богаты триптофаном продукты, которые почти целиком состоит из углеводов, – такие, например, как хлеб, бананы, шоколад или чистые углеводы: столовый сахар или фруктозу. Это косвенно подтверждает бытующее в обществе утверждение, что сладкоешки / полные люди – более добрые, чем худые .
Серотонин метаболизируется в организме с помощью моноаминоксидазы-А (МАО-А) до 5-гидроксииндолуксусной кислоты, которая затем выводится с мочой. Первые Антидепрессанты являлись ингибиторами моноаминоксидазы.
Однако из-за большого количества побочных эффектов, вызванных широким биологическим действием моноаминоксидазы, в настоящее время в качестве андипепрессантов применяются "ингибиторы обратного захвата серотонина". Эти вещества затрудняют обратный захват серотонина в синапсах, тем самым повышая его концентрацию в крови.
2. День и ночь: мелатонин
Мы ужели выяснили, что серотонин во-первых, вырабатывается за счёт обогащенной триптофаном и глюкозой пищей, а во-вторых – сам притупляет чувство голода. Мы выяснили, почему серотонин даёт прилив физических сил.
У серотонина в организме есть антипод – это мелатонин . Они синтезируется в эпифизе ("шишковидной железе") из серотонина. Секреция мелатонина напрямую зависит от общего уровня освещенности – избыток света тормозит его образование, а снижение освещённости, напротив – повышает синтез мелатонина.
Именно под влиянием мелатонина в вырабатывается гамма-аминомасляная кислота, которая, в свою очередь тормозит синтез серотонина. 70% суточной продукции мелатонина приходится на ночные часы.
Именно синтезирующийся в эпифизе мелатонин ответственен за циркадные ритмы – внутренние биологические часы человека. Как правильно замечено, циркадный ритм напрямую не определяется внешними причинами, такими как солнечный свет и температура, но зависит от них – так как зависит от них синтез мелатонина.
Именно низкая освещённость и, как следствие, высокая выработка мелатонина, являются основными причинами сезонной депрессии . Вспомните эмоциональный подъём, когда зимой выдаётся ясный погожий день. Теперь вы знаете, почему это происходит – в этот день у вас снижается мелатонин, и повышается серотонин.
Замечу, что мелатонин вырабатывается не сам по себе – а из серотонина . И в то же время, сам притупляет его выработку. На этих, почти диалектических "единстве и борьбе противоположностей" и устроен внутренний механизм саморегуляции циркадных ритмов. Именно поэтому в состоянии депрессии, люди страдают бессонницей – для того, чтобы погрузиться в сон нужен мелатонин, а без серотонина его никак не получить.
3. Удовольствие: дофамин
Рассмотрим ещё один нейромедиатор – дофамин (или допамин) – вещество группы фенилэтиламинов. Тяжело переоценить роль дофамина в организме человека – как и серотонин, он выступает в качестве нейромедиатора и гормона одновременно. От него косвенно зависят и сердечная деятельность, и двигательная активность, и даже рвотный рефлекс.
Дофамин-гормон вырабатывается мозговым веществом надпочечников, а дофамин-нейромедиатор – областью среднего мозга, называемой "черным телом".
Нас интересует дофамин-нейромедиатор. Известны четыре "дофаминовых пути" – проводящих пути мозга, в которых роль переносчика нервного имульса играет дофамин. Один из них – мезолимбический путь – считается ответственным за продуцирование чувств удовольствия.
Уровень дофамина достигает максимума во время таких действий, как еда и секс.
Почему нам приятно от мыслей о предстоящем удовольствии? Почему мы можем часами смаковать предстоящее наслаждение? Последние исследования показывают, что выработка дофамина начинается ещё в процессе ожидания удовольствия. Этот эффект схож с рефлексом предварительного слюноотделения у "собаки Павлова".
Считается, что дофамин также участвует в процессе принятия человеком решений. По крайней мере, среди людей с нарушением синтеза/транспорта дофамина многие испытывают затруднения с принятием решений. Это связано с тем, что дофамин отвечает за "чувство награды", которое зачастую позволяет принять решение, обдумывая то или иное действие ещё на подсознательном уровне.
К сожалению, нейробиология ещё только развивается. В частности, относительно недавняя нобелевская премия за 2000 год в области биологии была присуждена за открытия в области "передачи сигналов в нервной системе". Поэтому, получить из русскоязычного интернета более подробную информацию по нейромедиаторам, на данный момент не представляется возможным.
4. Страх и ярость: адреналин и норадреналин
Но далеко не все жизненно важные процессы управления человеческим организмом проходят в головном мозге. Надпочечники – парные эндокринные железы всех позвоночных также играют большую роль в регуляции его функций. Именно в них вырабатываются два важнейших гормона: адреналин и норадреналин.
Адреналин – важнейший гормон, реализующий реакции типа «бей или беги» . Его секреция резко повышается при стрессовых состояниях, пограничных ситуациях, ощущении опасности, при тревоге, страхе, при травмах, ожогах и шоковых состояниях.
Адреналин – не нейромедиатор, а гормон – то есть он не участвует напрямую в продвижении нервных импульсов. Зато, поступив в кровь, он вызывает целую бурю реакций в организме :
Усиливает и учащает сердцебиение
Вызывает сужение сосудов мускулатуры, брюшной полости, слизистых оболочек
Расслабляет мускулатуру кишечника, и расширяет зрачки. Да-да, выражение "у страха глаза велики" и байки о встречах охотников с медведями – имеют под собой абсолютно научные основания.
Основная задача адреналина – адаптировать организм к стрессовой ситуации . Адреналин улучшает функциональную способность скелетных мышц . При продолжительном воздействии адреналина отмечается увеличение размеров миокарда и скелетных мышц. Вместе с тем длительное воздействие высоких концентраций адреналина приводит к усиленному белковому обмену, уменьшению мышечной массы и силы, похуданию и истощению. Это объясняет исхудание и истощение при дистрессе (стрессе, превышающем адаптационные возможности организма).
Норадреналин – гормон и нейромедиатор. Норадреналин также повышается при стрессе, шоке, травмах, тревоге, страхе, нервном напряжении . В отличии от адреналина, основное действие норадреналина заключается в исключительно в сужении сосудов и повышении артериального давления. Сосудосуживающий эффект норадреналина выше, хотя продолжительность его действия короче.
И адреналин, и норадреналин способны вызывать тремор – то есть дрожание конечностей, подбородка . Особенно ясно эта реакция проявляется у детей возраста 2-5 лет, при наступлении стрессовой ситуации.
Непосредственно после определения ситуации как стрессовой, гипоталамус выделяет в кровь кортикотропин (адренокортикотропный гормон), который, достигнув надпочечников, побуждает синтез норадреналина и адреналина.
"Бодрящий" эффект никотина обеспечивается выбросом в кровь адреналина и норадреналина . В среднем достаточно около 7 секунд после вдыхания табачного дыма, чтобы никотин достиг мозга. При этом происходит кратковременное ускорение сердцебиения, увеличение кровяного давления, учащение дыхания и улучшение кровоснабжения головного мозга. Сопровождающий это выброс дофамина способствует закреплению никотиновой зависимости .
Интересно, что у разных животных соотношение клеток, синтезирующих адреналин и к норадреналин – колеблется. Норадреноциты весьма многочисленны в надпочечниках хищников и почти не встречаются у их потенциальных жертв. Например, у кроликов и морских свинок они почти совсем отсутствуют. Может, именно поэтому лев – царь зверей, а кролик всего лишь кролик?
Считается, что норадреналин – гормон ярости, а адреналин – гормон страха. Норадреналин вызывает в человеке ощущение злобы, ярости, вседозволенности. Адреналин и норадреналин тесно связаны друг с другом. В надпочечниках адреналин синтезируется из норадреналина . Что ещё раз подтверждает давно известную мысль, что эмоции страха и ненависти родственны, и порождаются одна из другой.
Без гормонов надпочечников организм оказывается "беззащитным" перед лицом любой опасности . Подтверждение этому - многочисленные эксперименты: животные, у которых удаляли мозговое вещество надпочечников, оказывались неспособными делать какие-либо стрессовые усилия: например, бежать от надвигающейся опасности, защищаться, или добывать пищу.
5. Счастье есть:
В замечательной книге "Секреты поведения Homo Sapiens" написано: "Для обозначения выраженного подъема настроения обычно используют понятия "радость", "счастье" и "эйфория". Такое субъективное состояние аналогично удовольствию, возникающему при поедании изысканного блюда после сильного голода." Теперь мы уже знаем, что за радость отвечает серотонин, а за удовольствие – дофамин. Но есть ещё две группы гормонов, без которых "счастье" не было полным.
5.1 Эндогенные опиаты (эндорфины, энкефалины)
Во-первых, это семейство эндорфинов, и самый распространённый из них – бета-эндорфин.
Эндорфины были открыты в 70-х годах прошлого века, когда европейские ученые стали исследовать механизмы обезболивающего действия китайской системы иглоукалывания. Было обнаружено, что при введении в организм человека медикаментов, блокирующих обезболивающее действие наркотических анальгетиков, эффект обезболивания методом иглоукалывания исчезает.
Было предположено, что при иглоукалывании в организме человека выделяются вещества, по химической природе близкие к морфину. Такие вещества получили условное название "эндорфины", или "внутренние морфины".
Схожи по действию с эндорфинами – энкефалины . Некоторые исследователи их относят к подмножеству эндорфинов, некоторые – выделяют в отдельную группу нейротрансмиттеров. В других работах, считается, что энкефалины – это побочный продукт не полностью использованных эндорфинов. Энкефалины имеют очень схожее с эндорфинами действием. Однако их обезболивание слабее и более кратковременное.
Физиологически, эндорфины и энкефалины обладают сильнейшим обезболивающим, противошоковым и антистрессовым действием, они понижают аппетит и уменьшают чувствительность отдельных отделов центральной нервной системы. "Слеп от счастья" – если говорить утрировано.
Эндорфины нормализуют артериальное давление, частоту дыхания, ускоряют заживление поврежденных тканей, образование костной мозоли при переломах. Счастливые люди выздоравливают быстрее – это научно доказанный факт.
В настоящее время считается, что эндорфины синтезируются в гипофизе и гипоталамусе, а энкефалины – в гипоталамусе . Ещё одно различие эндорфинов и энкефалинов – в том, что эндорфины оказывают селективное, а энкефалины – более общее угнетающее воздействие на рецепторы центральной нервной системы.
Основная мишень эндорфинов – это так называемая опиоидная система организма, и опиоидные рецепторы в частности . Благодаря сходству с наркотическими веществами вроде морфия, эндорфины и энкефалины получили название "эндогенные (то есть внутренние) опиаты".
Психологически, воздействуя на опиоидные рецепторы, и эндорфины и энкефалины вызывают эйфорию – "форму болезненно-повышенного настроения". Эйфория включает в себя не только эмоциональные изменения, но и целый ряд психических и соматических ощущений, чувствований, за счет которых достигается положительный эмоциональный сдвиг.
Эйфория – это один из "побочных эффектов" борьбы со стрессом . После успешно преодоленных нагрузок, после выхода из трудной ситуации организм получает "пряник", вознаграждение в виде положительных эмоций. Но стресс – это только один из множества случаев выработки эндорфинов . Опытным путём установлено, что выброс эндорфинов у человека напрямую связан с ощущением счастья, сиюминутного блаженства.
Есть мнение, что эйфория от просмотра произведений искусства, прослушивания музыки – также имеет эндорфинную природу . Эйфория оргазма – это тоже эндорфины, но про оргазм мы поговорим чуть позже. Ещё один способ выработки эндорфинов – занятия спортом. Причина популярности спорта не только в культе силы, но и в выбросе эндорфинов, который происходит, когда стрессовая нагрузка прекращается.
Всем известен классический опыт с крысами, когда в мозг крысы вживляли электроды, стимулирующие гипоталамус. Крыса могла нажатием на педаль, приводить электроды в действие. В результате опыта крыса, установив связь между педалью и удовольствием – умирала от жажды или от истощения, истошно нажимая на педаль.. Обычно этот опыт приводят в качестве классического примера наркотической зависимости. А механизм крысиного удовольствия – те же самые эндорфины, вырабатывавшиеся в гипоталамусе под действием электрических разрядов.
Кроме электрического стимулирования гипоталамуса, есть ещё один способ словить "вечный кайф". Это опиаты: начиная от натурального опиума – млечного сока недозрелых коробочек опийного мака, и содержащихся в нём морфина и кодеина до синтетического героина – который во много раз сильнее морфина, и гораздо быстрее вызывает привыкание.
Механизм привыкания к опиатам заключается в приспособлении организма к повышенной концентрации морфинов, путём снижения чувствительности опиоидных рецепторов. В результате, во-первых повышается доза морфинов, необходимая для получения "эйфории", а во-вторых, рецепторы становятся практически не чувствительны к малым дозам внутренних эндорфинов.
Показательно, что если здоровому человеку, ни разу не употреблявшему наркотики, ввести препарат налоксон, блокирующий опиоидные рецепторы – он погружается в депрессию, и испытывает психическое состояние дискомфорта, сродни наркотической "ломке". Это ещё раз подтверждает важность опиоидных рецепторов в ощущении человеком счастья.
Между прочим, привыкание к морфинам проявляется не только у наркоманов. Всем известно, что с возрастом, всё меньше событий способны доставить человеку ощущение счастья. "Станут речи мудрей, а улыбка скупа, и слабей новогодний дурман".. Так вот, этот дурман слабее именно из-за привыкания рецепторов к эндорфинам. Поэтому "опьянеть от счастья", взрослому человеку гораздо тяжелее, чем ребёнку.
Есть мнение, что эндогенные опиаты (как и каннобоиды, о которых я расскажу ниже) помимо своих уже описанных функций, выполняют регуляцию "второго уровня" – регулируют адреналиновую, дофаминовую, и серотониновую системы. То есть, это нейрорегуляторы, контролирующие другие нейрорегуляторы. Однако подробного обоснования этой точки зрения в массовой литературе я пока не встречал.
5.2 Эндогенные каннабиоиды (анандамид)
До недавних пор, эндогенные морфины считались единственными нейромедиаторами, создающими ощущения счастливой эйфории. Однако в 1992 году в головном мозге было найдено вещество "анандамид", способное имитировать все известные эффекты марихуаны. К эндогенным каннабиоидам относится также вещество "2-арахидоноил-глицерол".
До сих пор не полностью определено назначение эндогенных каннабиоидов. В человеческом организме существует целая система каннабиоидных рецепторов.
В 2003 году, опытным путём было установлено, что эндоканнабиноиды играют важную роль в устранении отрицательных эмоций и боли, связанных с прошлым опытом. В начале опыта определённый звук сочетался с непродолжительным раздражением лапок грызуна слабым электрическим током. Через некоторое время, услышав звук, животное замирает в ожидании электрического удара. Если же звук раз за разом не сопровождается электроболевым раздражением, оно перестаёт его бояться: выработанный условный рефлекс угасает. Оказывается, животные с блокированными каннабиоидными рецепторами не могли освободиться от страха, когда звук переставал сочетаться с болью.
Так что, если вы не можете избавиться от отрицательных воспоминаний, связанных с прошлым опытом – в вашем орагнизме не хватает каннабиоидов. Эндогенных, или экстрагенных – это кому что больше нравится..
6. Влюблённость: фенилэтиламин
2-фенилэтиламин (или PEA) – является нейротрансмиттером и нейромодулятором энергии межличностных отношений. Выделение РЕА повышает эмоциональную теплоту, симпатию, сексуальность.
Хотя фенилэтиламин является начальным соединением для других нейромедиаторов, и сам он часто выделяется вместе дофамином и серотонином , тем не менее, его действие в эмоциональной области единственно в своем роде. Для РЕА совсем недавно был идентифицирован специфический рецептор, локализованный в миндалевидном теле – ядре мозга.
Своеобразно также короткое время жизни фенилэтиламина (минуты) и его разрушение под действием энзима моноамин-оксигеназы. Короткое время жизни свидетельствует о специальной биодинамической роли РЕА, связанной с очень кратко действующим эффектом раздражения. Напротив, другие нейроамины (допамин, серотонин и норадреналин) обладают большими временами жизни (часы).
Влияние фенилэтиламина на поведение человека принято объяснять на основе гипотезы М. Либовица (называемой ещё "психохимической гипотезой") о влюбленности . Несмотря на спекулятивность этой гипотезы, она позволяет хотя бы объяснить роль фенилэтиламина в регулировании аффектов. Если мы встречаем кого-либо, кто нам нравится, в мозгу начинает вырабатываться фенилэтиламин. Мы, люди, судим о привлекательности партнера или партнерши в первую очередь по оптическому впечатлению, а не по запаху или осязанию, как большинство млекопитающих. Романтическая любовь может вспыхнуть буквально с первого взгляда. Синтез фенилэтиламина в мозгу и его распределение по всей нервной системе играют роль при возникновении возбуждения, охватывающего нас при взгляде на любимого человека, и стремления к нему, когда его нет с нами.
Фенилэтиламин содержится в шоколаде, в сладостях (содержащих аспартам), в диэтических напитках . И всё же все эти источники не дают того результата, какой дает фенилэтиламин, выделяемый мозгом (то есть эндогенный). Главная причина – быстрое разрушение фенилэтиламина под действием энзима моноаминоксидазы-Б (МАО-Б) – основное его количество расщепляется еще на начальной стадии потребления. Любовные напитки существуют в сказании о Тристане и Изольде или в драме Шекспира «Сон в летнюю ночь», в действительности же наша химическая система ревниво охраняет свое исключительное право контроля наших эмоций.
7. Доверие: окситоцин
Окситоцин – ещё один гормон и нейротрансмиттер гипофиза. Физиологическое действие окситоцина-гормона заключается в увеличении частоты сокращений матки и альвеолы молочных желез у женщин. В медицине, окситоцин используется для стимуляции родовой деятельности.
Окситоцин также участвует в реакции сексуального возбуждения. Именно окситоцин участвует в эрекции сосков (как у мужчин, так и у женщин). Благодаря окситоцину у женщины в период лактации увеличивается выработка грудного молока, при близком контакте с новорождённым ребёнком или при раздражении сосков.
Отдельные исследователи считают, что окситоцин участвует в механизме мужской эрекции – по крайней мере, положительный эффект давала инъекция его в отдельные участки мозга. Однако, смело можно утверждать, что роль окситоцина в механизме эрекции – не определяющая.
Сравнительно недавно (2005 год) была открыто психо-физиологическая роль окситоцина -нейромодулятора. В ходе нескольких экспериментов, выяснилось, что окситоцин увеличивает степень доверия к конкретному человеку.
В опыте приняли участие 178 студентов цюрихских университетов (исключительно мужчины). Им предложили стать партнерами в игре, где одни выполняли роль инвесторов, а другие – брокеров. В начале эксперимента каждый участник получил личный финансовый фонд. Инвестор мог оставить все эти условные деньги себе, или же передать их (все или частично) своему брокеру. По условиям игры брокер на каждой такой операции наваривал 200% прибыли, то есть вклад "инвестора" до него доходил в тройном размере. При этом брокер мог либо оставить у себя все эти деньги, либо возвратить инвестору любую их часть. На этом игра заканчивалась, и партнеры приступали к подсчету выигрышей и потерь. Чтобы создать настоящий азарт и корыстный интерес, экспериментаторы в конце опыта выдавали за каждую "денежную единицу" 40 вполне реальных швейцарских сантимов.
Ключевой аспект эксперимента заключался в том, что одним инвесторам давали вдыхать аэрозольный препарат окситоцина, а остальным – нейтральный спрей . Оказалось, что инвесторы, которые получали окситоцин, много больше доверяли своим брокерам. 45% из них предпочли вложить в дело все 12 единиц своего капитала. 21% не сделали никаких вложений или проявили минимум доверия. А вот среди "плацебников" все обстояло точно наоборот: максимум доверия – 21%, минимум – 45%.
Однако из этих результатов отнюдь не следует, что окситоцин действительно увеличивает степень доверия к партнеру по "деловой операции". Чтобы исключить интерпретацию опыта, якобы "под воздействием окситоцина люди перестают бояться рисковать" был поставлен дополнительный эксперимент, с прежними условиями. Однако, размер получаемой инвестором выплаты определял уже не брокер, а генератор случайных чисел. В этой ситуации обе группы "инвесторов" действовали одинаково, так что окситоцин не оказал на них никакого влияния. Этот контрольный опыт продемонстрировал, что окситоцин увеличивает степень доверия к конкретному человеку, но отнюдь не подталкивает играть наудачу.
В настоящий момент считается, что уровень окситоцина повышается при близком контакте с человеком, особенно при прикосновениях и поглаживаниях. Ещё больше окситоцина выделяется в процессе полового акта, и непосредственно в момент оргазма – как у мужчин, так и у женщин.
Окситоцин участвует в формировании связей между людьми, в том числе связей между матерью и ребёнком . Окситоцин понижает уровень тревожности и напряжения человека при контактах с другими людьми. Окситоцин стимулирует выработку эндорфинов, вызывающих ощущение "счастья" . Кошка, которая мурлыкает в ответ на ваши поглаживания – типичный пример действия окситоцина.
Интересный эксперимент был проведён в 2005 году. Исследования касались детей-сирот, которые провели первые месяцы или годы жизни в приюте, а потом были усыновлены благополучными семьями. Дети играли в компьютерную игру, сидя на коленях у своей матери (родной или приемной), после этого измерялся уровень окситоцина и сравнивался с уровнем, измеренным перед началом эксперимента. В другой раз те же дети играли в ту же игру, сидя на коленях у незнакомой женщины.
Оказалось, что у домашних детей после общения с мамой уровень окситоцина заметно повышается, тогда как совместная игра с незнакомой женщиной такого эффекта не вызывала. У бывших сирот окситоцин не повышался ни от контакта с приемной матерью, ни от общения с незнакомкой. Эти печальные результаты показывают, что способность радоваться общению с близким человеком, по-видимому, формируется в первые месяцы жизни.
8. Привязанность: вазопрессин
Вазопрессин – гормон гипофиза, по молекулярному строению схожий с окситоцином . Основная физиологическая функция вазопрессина – увеличение реабсорбцииводы почками, тем самым повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём.
В 1999 на примере мышей-полёвок было неожиданно открыто ещё одно свойство вазопрессина. Дело в том, что существует два вида мышей: полёвка-степная и полёвка-горная. При этом степные полёвки относятся к 3% млекопитающих, реализующих моногамные отношения. Когда степные полевки спариваются, выделяются два гормона: окситоцин и вазопрессин. Если выделение этих гормонов блокировать, половые отношения между степными полевками становятся такими же мимолетными, как и у их "распутных" горных родственников. Наибольший эффект приносит именно блокировка вазопрессина.
В данном случае отличительный признак – запах . Крысы и мыши узнают друг друга по запаху. Учёные утверждают, что степные полёвки привязываются друг к другу благодаря действию механизма полового импринтинга, опосредованного запахом. Более того, ученые предполагают, что у других моногамных животных, включая человека, эволюция механизма поощрения, участвующего в формировании этой привязанности, протекала схожим образом, в том числе с целью регулирования моногамии.
Среди исследованных человекоподобных обезьян уровень вазопрессина в центрах поощрения мозга у моногамных мартышек был выше, чем у немоногамных макак-резусов. Считается, что животные, устанавливающие прочные социальные отношения, поступают так благодаря наличию и особому расположению их рецепторов для восприятия вазопрессина и окситоцина. Чем больше рецепторов находится в областях, связанных с поощрением, тем большее удовольствие доставляет социальное взаимодействие.
По альтернативной гипотезе, считается что моногамия полёвок вызывается изменениями в структуре и количестве дофаминовых рецепторо в.
9. Привлечение: феромоны (андростерон и копулины)
В этой главе впервые пойдёт речь о двух веществах, весьма далёких от нейробиологии – но всё же тесно связанных с химией человеческих взаимоотношений. Это феромоны – продукты внешней секреции, выделяемые некоторыми видами животных и обеспечивающие химическую коммуникацию между особями одного вида. В книге "Эволюционная психология" Д. и Л. Палмер рассматриваются человеческие ферромоны: андростерон и копулины.
Андростерон (или андростенон) – это мужской половой гормон, производный от гормона тестостерона. Но нам сейчас важно не его гормональное действие, а то, что он содержится в моче и поте самцов многих видов млекопитающих. Например, если предъявить самке свиньи во время овуляции андростерон – то она немедленно выгибает спину и принимает позу спаривания с разведенными в стороны ногами. Такая жесткая закономерность в реакции наблюдается у свиней только во время овуляции. В остальное время она индифферентна к этому запаху.
Забавно, что деликатесные грибы трюфели самки свиней отыскивают именно благодаря содержащемуся в их запаху вещества, схожего с андростероном.
Исследования 1986, 1997 годов, показали что мужчины неизменно воспринимают адростерон как неприятный и отталкивающий запах. Видимо, этот запах сигнализирует им о наличии рядом соперника. Женщины, вдыхавшие через нос это вещество, выражали схожее отношение, за одним важным исключением: в середине цикла они оценивали этот запах положительно.
Эксперимент 1998 года (с двойным слепым контролем эффекта плацебо) показал, что синтетический андростерон положительно влияет на социально-сексуальное поведение мужчин: у тех, кто пользовался феромоном, обнаружилось значимое увеличение числа половых сношений, и они чаще спали со своими романтическими партнершами. Они также больше занимались петтингом, целовались, испытывали большее чувство близости и чаще ходили на свидания. Однако частота их мастурбаций значимо не менялась. Таким образом, можно предположить, что синтетические феромоны усиливают исключительно социальный аспект сексуального поведения – то есть привлечение противоположного пола.
Женские феромоны копулины – являются смесью влагалищных кислот. Исследования показали, что у мужчин под действием копулинов происходит выброс тестостерона. Копулины выполняют роль симметричную андростерону – привлекают самца к самке, готовой к спариванию. Характерным является то, что, пик секреции копулинов в женском организме приходится именно на период овуляции.
10. Либидо: адрогены (тестостерон)
Андрогены – это общее название мужских половых гормонов . Не смотря на то, что гормоны "мужские" – они вырабатываются половыми железами и корой надпочечников как у мужчин, так и у женщин. Самый важный представитель андрогенов – это тестостерон.
Андрогены отвечают за возбудимость психосексуальных центров нервной системы. Они играют ключевую роль в формировании либидо (полового влечения) – как у мужчин, так и у женщин. Предполагается, что андрогены усиливают влечение путем повышения чувствительности определенных центров в лимбической системе и гипоталамусе, а также посредством повышения общей активности организма вследствие стимулирующего влияния андрогенов на обмен веществ. Это подтверждается тем, что препараты тестостерона являются весьма эффективными лекарственными средствами для повышения либидо.
Имеются данные, что тестостерон повышает агрессивность и чувствительность эрогенных зон. Также прослежена четкая связь между содержанием тестостерона и частотой и выраженностью ночных эрекций. Считается, что андрогены усиливают эрекцию полового члена у мужчин и эрекцию клитора у женщин, а также влияют на интенсивность оргастических переживаний.
Кроме этого, андрогены отвечают за развитие мужских вторичных половых признаков: огрубение голоса, рост волос на лице по мужскому типу, облысение, отложение жира по мужскому типу – на животе, увеличение мышечной массы и силы. Поэтому женщины кавказских народов, отличающиеся мужской растительностью на лице, имеют повышенное либидо по сравнению с европеоидками. Однако, избыточная концентрация андрогенов в женском организме чревата осложнениями беременности.
11. Женственность: эстрогены (эстрадиол)
Эстрогены – общее название женских половых гормонов , производимых в основном половыми железами у женщин. В небольших количествах эстрогены производятся также яичками у мужчин и корой надпочечников у обоих полов. Наиболее характерный эстроген –эстрадиол.
Эстрогены оказывают сильное феменизирующее воздействие на организм : они стимулируют увеличение молочных желез, формирование характерной женской формы таза, отложение жира по женскому типу – на бёдрах). Секреция женских феромонов напрямую зависит от уровня эстрогенов.
Забавно, что светлые волосы являются более высоким показателем концентрации эстрогенов в крови . А высокий уровень эстрогенов – большое количество феромонов. Видимо, поэтому многим мужчинам нравятся блондинки. После рождения у блондинки первого ребенка ее волосы темнеют, поскольку уровень эстрогена в крови падает.
И эстрогены и андрогены тормозят развитие сердечно сосудистых заболеваний остеоропоза. Только эстрогены лучше справляются с сердечно-сосудистыми болезнями, а андрогены – укрепляют кости. В результате чего, риск развития сердечно-сосудистых заболеваний у мужчин выше, зато кости (особенно в старости) – крепче.
Эстрогены обладают успокаивающим и улучшающим память действием. В 1986 – 1990 годах было установлено, что повышение уровня эстрогенов способствует блокировке обратного захвата серотонина – и тем самым повышает настроение и общее самочувствие. Считается что именно чрезвычайно низкий уровень эстрадиола – является причиной депрессий в состоянии менопаузы . Некоторые исследователи считают, что эстрогены наряду с тестостероном повышают уровень полового влечения у женщин.
12. Подготовка к зачатию: прогестины (прогестерон)
Прогестины, и в частности прогестерон – исключительно женские половые гормоны. Основная их функци – обеспечение возможности наступления , а затем – поддержание беременности.
Если пик эстрогенов приходится на овуляцию (это повышает половое влечение, уровень феромонов и увеличивает вероятность полового акта, необходимого для зачатия) – то наибольший уровень прогестерона приходится на вторую стадию цикла – идёт подготовка организма к возможной беременности.
На данный момент существует несколько теорий о причинах возникновения предменструального синдрома.
Обычно, симптомы ПМС связывают с резким уменьшением количества прогестерона на фоне существенно возросшей концентрации эстрогенов . Прогестерон обладает обезболивающим действием, а избыток эстрогенов приводит к задержке жидкости и солей натрия в межклеточном пространстве. Именно с чрезмерной гидратацией организма и его солевой интоксикацией и связано явление ПМС. Характер симптомов определяется заинтересованностью тканей, где развивается отек (мозг – головная боль, кишечник – вздутие живота,тошнота и т.д.).
Кстати: доказано, что уровень прогестерона повышается в организме женщины при одном взгляде на ребенк а. Младенческая схема, запускающая женское родительское поведение, таким образом, имеет гормональную базу. Пухлое тельце, коротенькие ножки и ручки, большая голова и большие глаза стимулирует мощный выброс прогестерона у женщины. Ничего подобного при контакте с младенцами у мужчин не происходит.
Предрасположенность к гормональному ответу на младенческую схему у женщин столь сильна, что механизм этот запускается даже тогда, когда женщина видит котенка, щенка или просто игрушечного плюшевого мишку.
Именно особенностями женского восприятия, связанными с врожденными материнскими инстинктами объясняется тот факт, что многие девушки и молодые женщины приходят в восторг от мягких плюшевых игрушек с пропорциями младенческого тела, тогда как длинные и тощие игрушки не вызывают у них никакой положительной реакции.
У мужчин прогестерон не вырабатываетс я, и им просто непонятны взрывы умиления, которые взрослая женщина, исторгает при виде маленькой плюшевой зверушки.
13. Материнский инстинкт: пролактин
Пролактин – один из гормонов гипофиза. Основная функция пролактина в женском организме – обеспечение грудного вскармливания . Пролактин обеспечивает развитие молочных желез и выработку молока. Секреция пролактина существенно увеличивается во время беременности и особенно во время лактации . В существенно меньших количествах пролактин вырабатывается и у мужчин.
Один из побочных эффектов пролактина – он тормозит механизм полового возбуждения , как у мужчин, так и у женщин. Причём независимо от содержания тестостерона в крови. Именно поэтому во время лактации половое влечение у женщин зачастую отсутствует.
Именно выброс пролактина во время оргазма – виноват в следующем сразу после оргазма половом охлаждении. В обычных условиях 60 участникам эксперимента в возрасте от 22 лет до 31 года в среднем после оргазма требовался перерыв в 19 минут. Однако после приема препарата, подавляющего пролактин – они получали по нескольку оргазмов за сравнительно короткое время.
Достоверно известно, что пролактин стимулирует развитие материнской привязанности . Лабораторные макаки со сниженным уровнем пролактина больше уединяются и меньше времени проводят в телесном контакте.
Считается, что секреция пролактина повышается также при стрессе, депрессии, боли. Возможно, этот механизм носит эволюционный характер, позволяющий снизить вероятность зачатия в неподходящий период.
Однако, не смотря на повышенную выработку пролактина, в стрессовой ситуации самки большинства млекопитающих испытывают затруднения с грудным вскармливанием . Дело в том, что когда детеныш берет сосок в рот, эта механическая стимуляция побуждает гипоталамус запускать выделение другого гормона гипофиза – окситоцина. Уровень его в крови повышается, давление в молочной железе резко возрастает, и молоко начинает поступать в рот детеныша. Происходит это очень быстро: достаточно детенышу пососать мать несколько секунд, чтобы началось обильное отделение молока.
Выделяющийся при стрессе адреналин подавляет окситоцин, и останавливает истечение молока из груди в трудные моменты. Возможно, этот механизм носит эволюционный характер: когда первобытная мать и ее дитя убегали от дикого зверя, прекращение притока молока было ей на пользу, пока она бежала. Как только она достигала безопасного укрытия и успокаивалась, приток молока возобновлялся, и она прикладывала ребенка к груди.
14. Опьянение: этанол
К сожалению, нельзя ни съесть, ни даже ввести себе внутривенно – ни серотонин, ни дофамин . Они должны вырабатываться внутри головного мозга. Будучи введенными извне, эти вещества не способны преодолеть гематоэнцефалический барьер, защищающий мозг от поступления чужеродных веществ.
Зато гематоэнцефалический барьер замечательно преодолевают никотин, опиаты, и конечно же алкоголь .
В отличие от наркотиков, имеющих к соответствующим рецепторам высокое сродство (например, наркотики опийной группы) молекулы этанола не воздействуют непосредственно на рецепторы, а пропитывают липидный слой мембраны нейрона, разжижают её, вызывая процесс флюидизации. В разрыхлённой мембране рецептор утрачивает опору, его конформация изменяется и возникает ощущение опьянения.
Прием этанола усиливает оборот серотонина. Повышение проницаемости мембран-везикул способствует утечке медиатора в пресинаптическую щель и реализации его эффекта. Оказав действие, он интенсивно расщепляется до 5-оксииндолуксусной кислоты. Уменьшение концентрации серотонина в гипоталамусе служит фактором, усиливающим стремление к выпивке.
Однократный прием алкоголя приводит к активизации процессов образования и использования норадреналин а. Содержание его снижается за счет усиления выброса нейромедиатора из везикул и ускоренного его распада. Усилением кругооборота норадреналина в среднем мозге и гипоталамусе объясняется фаза двигательного, вегетативного и эмоционального возбуждения, связанного с употреблением алкоголя. Истощение запасов норадреналина приводит к подавленному состоянию, психической и двигательной заторможенности .
Всем известный синдром алкогольного похмелья вызван интоксикацией организма продуктом окисления этанола – ацетальдегидом , который печень не успевает окончательно расщепить в безвредную уксусную кислоту.
Мы и рассмотрели химические вещества, участвующие в психических процессах человеческого организма. Теперь, видя ту или иную поведенческую реакцию, вы сразу сможете определить, какой химический процесс за ней стоит. Но не забывайте, что кроме химии есть ещё и психология!опубликовано
Loading...