Μηχανισμός δράσης των ορμονών της υπόφυσης και του υποθαλάμου

Η ορμονική ρύθμιση ξεκινά με τη διαδικασία σύνθεσης και έκκρισης ορμονών στους ενδοκρινείς αδένες. Είναι λειτουργικά διασυνδεδεμένες και αντιπροσωπεύουν ένα ενιαίο σύνολο. Η διαδικασία της βιοσύνθεσης ορμονών, που πραγματοποιείται σε εξειδικευμένα κύτταρα, συμβαίνει αυθόρμητα και καθορίζεται γενετικά. Ο γενετικός έλεγχος της βιοσύνθεσης των περισσότερων πρωτεϊνικών πεπτιδικών ορμονών, ιδιαίτερα των αδενοϋποφυσιοτρόπων ορμονών, πραγματοποιείται συχνότερα απευθείας στα πολυσώματα των προδρόμων ορμονών ή στο επίπεδο σχηματισμού του mRNA της ίδιας της ορμόνης, ενώ η βιοσύνθεση των υποθαλαμικών ορμονών πραγματοποιείται με το σχηματισμό mRNA πρωτεϊνικών ενζύμων που ρυθμίζουν διάφορα στάδια σχηματισμού ορμονών, δηλαδή, συμβαίνει εξωριβοσωμική σύνθεση. Ο σχηματισμός της πρωτοταγούς δομής των πρωτεϊνικών πεπτιδικών ορμονών είναι το αποτέλεσμα της άμεσης μετάφρασης των νουκλεοτιδικών αλληλουχιών του αντίστοιχου mRNA που συντίθεται στις ενεργές θέσεις του γονιδιώματος των κυττάρων που παράγουν ορμόνες. Η δομή των περισσότερων πρωτεϊνικών ορμονών ή των προδρόμων τους σχηματίζεται στα πολυσώματα σύμφωνα με το γενικό σχήμα της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ικανότητα σύνθεσης και μετάφρασης του mRNA αυτής της ορμόνης ή των προδρόμων της είναι ειδική για την πυρηνική συσκευή και τα πολυσώματα ενός συγκεκριμένου κυτταρικού τύπου. Έτσι, η STH συντίθεται σε μικρά ηωσινόφιλα της αδενοϋπόφυσης, η προλακτίνη - σε μεγάλα ηωσινοφιλικά και οι γοναδοτροπίνες - σε ειδικά βασεόφιλα κύτταρα. Η βιοσύνθεση της TRH και της LH-RH στα υποθαλαμικά κύτταρα συμβαίνει κάπως διαφορετικά. Αυτά τα πεπτίδια σχηματίζονται όχι σε πολυσώματα στη μήτρα mRNA, αλλά στο διαλυτό μέρος του κυτταροπλάσματος υπό την επίδραση των αντίστοιχων συστημάτων συνθετάσης.

Η άμεση μετάφραση γενετικού υλικού σε περιπτώσεις έκκρισης των περισσότερων πολυπεπτιδικών ορμονών συχνά οδηγεί στο σχηματισμό προδρόμων χαμηλής δραστικότητας - πολυπεπτιδικών προπροορμόνων (προορμόνες). Η βιοσύνθεση μιας πολυπεπτιδικής ορμόνης αποτελείται από δύο διαφορετικά στάδια: τη ριβοσωμική σύνθεση ενός ανενεργού προδρόμου στον πίνακα mRNA και τον μετα-μεταφραστικό σχηματισμό μιας ενεργής ορμόνης. Το πρώτο στάδιο λαμβάνει χώρα απαραίτητα στα κύτταρα της αδενοϋπόφυσης, ενώ το δεύτερο μπορεί να συμβεί και εκτός αυτής.

Η μετα-μεταφραστική ενεργοποίηση ορμονικών προδρόμων είναι δυνατή με δύο τρόπους: με πολυσταδιακή ενζυματική αποικοδόμηση μορίων μεταφρασμένων μεγάλων μοριακών προδρόμων με μείωση του μεγέθους του μορίου της ενεργοποιημένης ορμόνης και με μη ενζυματική σύνδεση προ-ορμονικών υπομονάδων με αύξηση του μεγέθους του μορίου της ενεργοποιημένης ορμόνης.

Στην πρώτη περίπτωση, η μετα-μεταφραστική ενεργοποίηση είναι χαρακτηριστική της AKTU, της βήτα-λιποτροπίνης, και στη δεύτερη - για τις γλυκοπρωτεϊνικές ορμόνες, ιδιαίτερα τις γοναδοτροπίνες και την TSH.

Η διαδοχική ενεργοποίηση πρωτεϊνικών-πεπτιδικών ορμονών έχει άμεση βιολογική σημασία. Πρώτον, περιορίζει τις ορμονικές επιδράσεις στο σημείο σχηματισμού, δεύτερον, παρέχει βέλτιστες συνθήκες για την εκδήλωση πολυλειτουργικών ρυθμιστικών επιδράσεων με ελάχιστη χρήση γενετικού και δομικού υλικού, και επίσης διευκολύνει την κυτταρική μεταφορά ορμονών.

Η έκκριση ορμονών συμβαίνει, κατά κανόνα, αυθόρμητα, και όχι συνεχώς και ομοιόμορφα, αλλά παρορμητικά, σε ξεχωριστά διακριτά τμήματα. Αυτό προφανώς οφείλεται στην κυκλική φύση των διεργασιών βιοσύνθεσης, ενδοκυτταρικής εναπόθεσης και μεταφοράς ορμονών. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η εκκριτική διαδικασία πρέπει να παρέχει ένα ορισμένο βασικό επίπεδο ορμονών στα κυκλοφορούντα υγρά. Αυτή η διαδικασία, όπως και η βιοσύνθεση, ελέγχεται από συγκεκριμένους παράγοντες. Η έκκριση ορμονών της υπόφυσης καθορίζεται κυρίως από τις αντίστοιχες ορμόνες απελευθέρωσης του υποθαλάμου και το επίπεδο των ορμονών που κυκλοφορούν στο αίμα. Ο σχηματισμός των ίδιων των ορμονών απελευθέρωσης του υποθαλάμου εξαρτάται από την επίδραση νευροδιαβιβαστών αδρενεργικής ή χολινεργικής φύσης, καθώς και από τη συγκέντρωση ορμονών των αδένων-στόχων στο αίμα.

Η βιοσύνθεση και η έκκριση είναι στενά αλληλένδετες. Η χημική φύση της ορμόνης και τα χαρακτηριστικά των μηχανισμών έκκρισής της καθορίζουν τον βαθμό σύζευξης αυτών των διεργασιών. Έτσι, αυτός ο δείκτης είναι μέγιστος στην περίπτωση της έκκρισης στεροειδών ορμονών, οι οποίες διαχέονται σχετικά ελεύθερα μέσω των κυτταρικών μεμβρανών. Το μέγεθος της σύζευξης της βιοσύνθεσης και της έκκρισης πρωτεϊνοπεπτιδικών ορμονών και κατεχολαμινών είναι ελάχιστο. Αυτές οι ορμόνες απελευθερώνονται από κυτταρικούς εκκριτικούς κόκκους. Μια ενδιάμεση θέση σε αυτόν τον δείκτη καταλαμβάνεται από τις θυρεοειδικές ορμόνες, οι οποίες εκκρίνονται με απελευθέρωσή τους από μια μορφή συνδεδεμένη με πρωτεΐνες.

Έτσι, πρέπει να τονιστεί ότι η σύνθεση και η έκκριση ορμονών της υπόφυσης και του υποθαλάμου πραγματοποιούνται σε κάποιο βαθμό ξεχωριστά.

Το κύριο δομικό και λειτουργικό στοιχείο της εκκριτικής διαδικασίας των πρωτεϊνοπεπτιδικών ορμονών είναι οι εκκριτικοί κόκκοι ή κυστίδια. Πρόκειται για ειδικούς μορφολογικούς σχηματισμούς ωοειδούς σχήματος διαφόρων μεγεθών (100-600 nm), που περιβάλλονται από μια λεπτή μεμβράνη λιποπρωτεΐνης. Οι εκκριτικοί κόκκοι των κυττάρων που παράγουν ορμόνες προέρχονται από το σύμπλεγμα Golgi. Τα στοιχεία του περιβάλλουν την προορμόνη ή την ορμόνη, σχηματίζοντας σταδιακά κόκκους που εκτελούν μια σειρά από αλληλένδετες λειτουργίες στο σύστημα των διεργασιών που προκαλούν την έκκριση ορμονών. Μπορούν να είναι η θέση ενεργοποίησης των πεπτιδικών προορμονών. Η δεύτερη λειτουργία που εκτελούν οι κόκκοι είναι η αποθήκευση ορμονών στο κύτταρο μέχρι τη στιγμή της δράσης ενός συγκεκριμένου εκκριτικού ερεθίσματος. Η μεμβράνη των κόκκων περιορίζει την απελευθέρωση ορμονών στο κυτταρόπλασμα και προστατεύει τις ορμόνες από τη δράση των κυτταροπλασματικών ενζύμων που μπορούν να τις απενεργοποιήσουν. Ειδικές ουσίες και ιόντα που περιέχονται στους κόκκους έχουν μια ορισμένη σημασία στους μηχανισμούς εναπόθεσης. Αυτές περιλαμβάνουν πρωτεΐνες, νουκλεοτίδια, ιόντα, ο κύριος σκοπός των οποίων είναι να σχηματίζουν μη ομοιοπολικά σύμπλοκα με ορμόνες και να εμποδίζουν τη διείσδυσή τους μέσω της μεμβράνης. Οι εκκριτικοί κόκκοι έχουν μια άλλη πολύ σημαντική ιδιότητα - την ικανότητα να κινούνται στην περιφέρεια του κυττάρου και να μεταφέρουν τις ορμόνες που εναποτίθενται σε αυτά στις πλασματικές μεμβράνες. Η κίνηση των κόκκων πραγματοποιείται μέσα στα κύτταρα με τη συμμετοχή κυτταρικών οργανιδίων - μικροϊνιδίων (η διάμετρος τους είναι 5 nm), κατασκευασμένων από πρωτεΐνη ακτίνης, και κοίλων μικροσωληνίσκων (διάμετρος 25 nm), που αποτελούνται από ένα σύμπλεγμα συσταλτικών πρωτεϊνών τουμπουλίνης και δυνεΐνης. Εάν είναι απαραίτητο να αποκλειστούν οι εκκριτικές διεργασίες, συνήθως χρησιμοποιούνται φάρμακα που καταστρέφουν τα μικροϊνίδια ή διαχωρίζουν τους μικροσωλήνες (κυτοχαλαζίνη Β, κολχικίνη, βινβλαστίνη). Η ενδοκυτταρική μεταφορά κόκκων απαιτεί ενεργειακό κόστος και την παρουσία ιόντων ασβεστίου. Οι μεμβράνες των κόκκων και οι πλασματικές μεμβράνες, με τη συμμετοχή ασβεστίου, έρχονται σε επαφή μεταξύ τους και το μυστικό απελευθερώνεται στον εξωκυτταρικό χώρο μέσω των "πόρων" που σχηματίζονται στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται εξωκυττάρωση. Οι άδειοι κόκκοι είναι σε θέση σε ορισμένες περιπτώσεις να ανακατασκευαστούν και να επιστρέψουν στο κυτταρόπλασμα.

Το σημείο ενεργοποίησης στη διαδικασία έκκρισης πρωτεϊνικών-πεπτιδικών ορμονών είναι ο αυξημένος σχηματισμός AMP (cAMP) και η αύξηση της ενδοκυτταρικής συγκέντρωσης ιόντων ασβεστίου, τα οποία διεισδύουν στην πλασματική μεμβράνη και διεγείρουν τη μετάβαση των ορμονικών κοκκίων στην κυτταρική μεμβράνη. Οι διαδικασίες που περιγράφονται παραπάνω ρυθμίζονται τόσο ενδοκυτταρικά όσο και εξωκυτταρικά. Εάν η ενδοκυτταρική ρύθμιση και αυτορρύθμιση της ορμονοπαραγωγικής λειτουργίας των κυττάρων της υπόφυσης και του υποθαλάμου είναι σημαντικά περιορισμένες, τότε οι συστηματικοί μηχανισμοί ελέγχου διασφαλίζουν τη λειτουργική δραστηριότητα της υπόφυσης και του υποθαλάμου σύμφωνα με τη φυσιολογική κατάσταση του σώματος. Η παραβίαση των ρυθμιστικών διεργασιών μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή παθολογία των λειτουργιών των αδένων και, κατά συνέπεια, ολόκληρου του σώματος.

Οι ρυθμιστικές επιρροές μπορούν να χωριστούν σε διεγερτικές και ανασταλτικές. Όλες οι ρυθμιστικές διεργασίες βασίζονται στην αρχή της ανατροφοδότησης. Η κορυφαία θέση στη ρύθμιση των ορμονικών λειτουργιών της υπόφυσης ανήκει στις δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος και κυρίως στον υποθάλαμο. Έτσι, οι φυσιολογικοί μηχανισμοί ελέγχου της υπόφυσης μπορούν να χωριστούν σε νευρικούς και ορμονικούς.

Όταν εξετάζουμε τις διαδικασίες ρύθμισης της σύνθεσης και έκκρισης ορμονών της υπόφυσης, είναι απαραίτητο να επισημάνουμε πρώτα απ 'όλα τον υποθάλαμο με την ικανότητά του να συνθέτει και να εκκρίνει νευροορμόνες - απελευθερωτικές ορμόνες. Όπως υποδεικνύεται, η ρύθμιση των αδενοϋποφυσιακών ορμονών πραγματοποιείται με τη βοήθεια απελευθερωτικών ορμονών που συντίθενται σε ορισμένους πυρήνες του υποθαλάμου. Τα μικροκυτταρικά στοιχεία αυτών των υποθαλαμικών δομών έχουν αγώγιμες οδούς που έρχονται σε επαφή με τα αγγεία του πρωτογενούς τριχοειδούς δικτύου, μέσω του οποίου εισέρχονται οι απελευθερωτικές ορμόνες, φτάνοντας στα αδενοϋποφυσιακά κύτταρα.

Θεωρώντας τον υποθάλαμο ως νευροενδοκρινικό κέντρο, δηλαδή ως τόπο μετασχηματισμού ενός νευρικού παλμού σε ένα συγκεκριμένο ορμονικό σήμα, ο φορέας του οποίου είναι οι απελευθερούμενες ορμόνες, οι επιστήμονες μελετούν την πιθανότητα της άμεσης επίδρασης διαφόρων συστημάτων μεσολάβησης στις διαδικασίες σύνθεσης και έκκρισης αδενοϋποφυσιακών ορμονών. Χρησιμοποιώντας βελτιωμένες μεθοδολογικές τεχνικές, οι ερευνητές έχουν εντοπίσει, για παράδειγμα, τον ρόλο της ντοπαμίνης στη ρύθμιση της έκκρισης ενός αριθμού τροπικών ορμονών της αδενοϋπόφυσης. Σε αυτή την περίπτωση, η ντοπαμίνη δρα όχι μόνο ως νευροδιαβιβαστής που ρυθμίζει τη λειτουργία του υποθαλάμου, αλλά και ως απελευθερωτική ορμόνη που συμμετέχει στη ρύθμιση της λειτουργίας της αδενοϋπόφυσης. Παρόμοια δεδομένα έχουν ληφθεί όσον αφορά τη νορεπινεφρίνη, η οποία συμμετέχει στον έλεγχο της έκκρισης ACTH. Το γεγονός του διπλού ελέγχου της σύνθεσης και της έκκρισης αδενοϋποφυσιοτρόπων ορμονών έχει πλέον καθιερωθεί. Το κύριο σημείο εφαρμογής διαφόρων νευροδιαβιβαστών στο σύστημα ρύθμισης των υποθαλαμικών απελευθερωτικών ορμονών είναι οι δομές του υποθαλάμου στις οποίες συντίθενται. Προς το παρόν, το φάσμα των φυσιολογικά δραστικών ουσιών που εμπλέκονται στη ρύθμιση των υποθαλαμικών νευροορμονών είναι αρκετά ευρύ. Αυτοί είναι κλασικοί νευροδιαβιβαστές αδρενεργικής και χολινεργικής φύσης, ένας αριθμός αμινοξέων, ουσίες με μορφινοειδές αποτέλεσμα - ενδορφίνες και εγκεφαλίνες. Αυτές οι ουσίες αποτελούν τον κύριο σύνδεσμο μεταξύ του κεντρικού νευρικού συστήματος και του ενδοκρινικού συστήματος, το οποίο τελικά διασφαλίζει την ενότητά τους στο σώμα. Η λειτουργική δραστηριότητα των υποθαλαμικών νευροενδοκρινικών κυττάρων μπορεί να ελεγχθεί άμεσα από διάφορα μέρη του εγκεφάλου χρησιμοποιώντας νευρικά ερεθίσματα που προέρχονται από διάφορες προσαγωγές οδούς.

Πρόσφατα, ένα άλλο πρόβλημα έχει προκύψει στη νευροενδοκρινολογία - η μελέτη του λειτουργικού ρόλου της απελευθέρωσης ορμονών που εντοπίζονται σε άλλες δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος, εκτός του υποθαλάμου και δεν σχετίζονται άμεσα με την ορμονική ρύθμιση των λειτουργιών της αδενοϋπόφυσης. Έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά ότι μπορούν να θεωρηθούν τόσο ως νευροδιαβιβαστές όσο και ως νευροδιαμορφωτές μιας σειράς συστηματικών διεργασιών.

Στον υποθάλαμο, οι απελευθερωτικές ορμόνες εντοπίζονται σε ορισμένες περιοχές ή πυρήνες. Για παράδειγμα, η LH-RH εντοπίζεται στον πρόσθιο και μεσοβασικό υποθάλαμο, η TRH στον μέσο υποθάλαμο και η CRH κυρίως στα οπίσθια τμήματά του. Αυτό δεν αποκλείει τη διάχυτη κατανομή των νευροορμονών στον αδένα.

Η κύρια λειτουργία των αδενοϋποφυσιακών ορμονών είναι η ενεργοποίηση ορισμένων περιφερειακών ενδοκρινών αδένων (φλοιός των επινεφριδίων, θυρεοειδής αδένας, γονάδες). Οι τροπικές ορμόνες της υπόφυσης - ACTH, TSH, LH και FSH, STH - προκαλούν συγκεκριμένες αποκρίσεις. Έτσι, η πρώτη προκαλεί πολλαπλασιασμό (υπερτροφία και υπερπλασία) της δεσμιδιακής ζώνης του φλοιού των επινεφριδίων και αυξημένη σύνθεση γλυκοκορτικοειδών στα κύτταρά του. η δεύτερη είναι ο κύριος ρυθμιστής της μορφογένεσης της θυλακικής συσκευής του θυρεοειδούς αδένα, διάφορα στάδια σύνθεσης και έκκρισης θυρεοειδικών ορμονών. η LH είναι ο κύριος διεγέρτης της ωορρηξίας και του σχηματισμού του ωχρού σωματίου στις ωοθήκες, της ανάπτυξης των ενδιάμεσων κυττάρων στους όρχεις, της σύνθεσης οιστρογόνων, προγεστερονών και γοναδικών ανδρογόνων. η FSH επιταχύνει την ανάπτυξη των ωοθυλακίων των ωοθηκών, τα ευαισθητοποιεί στη δράση της LH και επίσης ενεργοποιεί τη σπερματογένεση. η STH, δρώντας ως διεγέρτης της έκκρισης σωματομεδινών από το ήπαρ, καθορίζει τη γραμμική ανάπτυξη του σώματος και τις αναβολικές διεργασίες. η LTH προάγει την εκδήλωση της δράσης των γοναδοτροπινών.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι τροπικές ορμόνες της υπόφυσης, που δρουν ως ρυθμιστές των λειτουργιών των περιφερειακών ενδοκρινών αδένων, είναι συχνά ικανές να ασκήσουν άμεση επίδραση. Για παράδειγμα, η ACTH ως ο κύριος ρυθμιστής της σύνθεσης γλυκοκορτικοειδών παράγει μια σειρά από εξωεπινεφριδιακές επιδράσεις, ιδιαίτερα λιπολυτικές και διεγερτικές των μελανοκυττάρων.

Οι ορμόνες υποθαλαμο-υποφυσιακής προέλευσης, δηλαδή οι πρωτεϊνικές-πεπτιδικές, εξαφανίζονται από το αίμα πολύ γρήγορα. Ο χρόνος ημιζωής τους δεν υπερβαίνει τα 20 λεπτά και στις περισσότερες περιπτώσεις διαρκεί 1-3 λεπτά. Οι πρωτεϊνικές-πεπτιδικές ορμόνες συσσωρεύονται γρήγορα στο ήπαρ, όπου υφίστανται εντατική αποικοδόμηση και απενεργοποίηση υπό τη δράση συγκεκριμένων πεπτιδασών. Αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να παρατηρηθεί σε άλλους ιστούς, καθώς και στο αίμα. Οι μεταβολίτες των πρωτεϊνικών-πεπτιδικών ορμονών απεκκρίνονται προφανώς κυρίως με τη μορφή ελεύθερων αμινοξέων, των αλάτων τους και μικρών πεπτιδίων. Απεκκρίνονται κυρίως με τα ούρα και τη χολή.

Οι ορμόνες έχουν συχνότερα έναν αρκετά έντονο τροπισμό φυσιολογικής δράσης. Για παράδειγμα, η ACTH δρα στα κύτταρα του φλοιού των επινεφριδίων, του λιπώδους ιστού, του νευρικού ιστού. οι γοναδοτροπίνες - στα κύτταρα των γονάδων, του υποθαλάμου και σε μια σειρά από άλλες δομές, δηλαδή σε όργανα, ιστούς, κύτταρα-στόχους. Οι ορμόνες της υπόφυσης και του υποθαλάμου έχουν ένα ευρύ φάσμα φυσιολογικής δράσης σε κύτταρα διαφορετικών τύπων και σε διάφορες μεταβολικές αντιδράσεις στα ίδια κύτταρα. Οι δομές του σώματος, ανάλογα με τον βαθμό εξάρτησης των λειτουργιών τους από τη δράση ορισμένων ορμονών, διαιρούνται σε ορμονοεξαρτώμενες και ορμονοευαίσθητες. Εάν οι πρώτες εξαρτώνται πλήρως από την παρουσία ορμονών στη διαδικασία πλήρους διαφοροποίησης και λειτουργίας, τότε τα ορμονοευαίσθητα κύτταρα εμφανίζουν σαφώς τα φαινοτυπικά τους χαρακτηριστικά ακόμη και χωρίς την αντίστοιχη ορμόνη, ο βαθμός εκδήλωσης της οποίας ρυθμίζεται από αυτήν σε διαφορετικό εύρος και καθορίζεται από την παρουσία ειδικών υποδοχέων στο κύτταρο.

Η αλληλεπίδραση των ορμονών με τις αντίστοιχες πρωτεΐνες-υποδοχείς ανάγεται σε μη ομοιοπολική, αναστρέψιμη σύνδεση ορμονικών μορίων και μορίων-υποδοχέων, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ειδικών συμπλεγμάτων πρωτεΐνης-συνδέτη ικανών να συμπεριλάβουν πολλαπλές ορμονικές επιδράσεις στο κύτταρο. Εάν η πρωτεΐνη-υποδοχέας απουσιάζει σε αυτόν, τότε είναι ανθεκτικός στη δράση των φυσιολογικών συγκεντρώσεων της ορμόνης. Οι υποδοχείς είναι απαραίτητοι περιφερειακοί εκπρόσωποι της αντίστοιχης ενδοκρινικής λειτουργίας, καθορίζοντας την αρχική φυσιολογική ευαισθησία του αντιδρώντος κυττάρου στην ορμόνη, δηλαδή τη δυνατότητα και την ένταση της λήψης, της διεξαγωγής και της εφαρμογής της ορμονικής σύνθεσης στο κύτταρο.

Η αποτελεσματικότητα της ορμονικής ρύθμισης του κυτταρικού μεταβολισμού καθορίζεται τόσο από την ποσότητα της ενεργού ορμόνης που εισέρχεται στο κύτταρο-στόχο όσο και από το επίπεδο των υποδοχέων σε αυτό.