Гормоны пищеварительной системы
В желудке и тонком кишечнике вырабатывается множество гормонов, которые действуют и на сам желудочно-кишечный тракт, и на поджелудочную железу, и на желчный пузырь. Эти гормоны, действуя вместе с периферической нервной системой, регулируют активность отдельных областей желудочно-кишечного тракта и секрецию сока поджелудочной железы и желчи.
Гастрин секретируется в G-клетках привратниковой (пилорической) части желудка при поступлении в желудок пищевых масс. Этот гормон активирует секрецию соляной кислоты и пепсиногена, повышая таким образом выделение желудочного сока. Также гастрин участвует в регуляции двигательной активности желудка, способствуя переходу химуса (пищевых масс) из желудка в тонкую кишку. Именно гастрин вызывает развитие так называемой «голодной» перистальтики желудка, которая развивается в том случае, когда желудок более 2-3 часов находится в пустом состоянии. Это приводит к активации центра голода гипоталамуса.
В энтерохромаффинных клетках слизистой желудка вырабатывается гормон гистамин, который усиливает стимулирующее действие гастрина на выделение HCl, а также расширяет сосуды в стенке желудка. В D-клетках вырабатывается гормон соматостатин. Выделение соляной кислоты регулируется по механизму отрицательной обратной связи гормонами желудка. Гастрин стимулирует выделение HCl до тех пор, пока рН желудочного сока снизится до 1,0. При этом значении рН выделение гастрина прекращается вследствие ингибирующего влияния на G-клетки соматостатина.
Секретин (27 аминокислотных остатков), а также холецистокинин синтезируются в двенадцатиперстной кишке под влиянием химуса, поступающего из желудка. Оба гормона действуют на одни и те же клетки в экзокринной части поджелудочной железы, но их эффекты опосредованы через разные вторичные посредники: секретин действует через цАМФ, а холецистокинин – через систему Са2+. В результате секретин стимулирует выделение бикарбонатов и воды, а холецистокинин усиливает выделение трипсиногена экзокринной частью поджелудочной железы. Кроме того, холецистокинин угнетает секрецию желудочного сока в желудке, но стимулирует выброс желчи из желчного пузыря в двенадцатиперстную кишку.
Вазоктивный интестинальный пептид (ВИП) в пищеварительной системе не только играет роль гормона, но и медиатора метасимпатических и парасимпатических нервных волокон, иннервирующих желудочно-кишечный тракт. ВИП вырабатывается отдельными клетками слизистой желудка, тонкой и прямой кишки и вызывает расслабление гладкой мускулатуры сосудов желудочно-кишечного тракта, что приводит к усилению кровотока, а также некоторые другие эффекты.
Гастроингибирующий пептид (ГИП) – образуется в тонкой кишке и тормозит секрецию и моторику желудка (по-видимому, соответствует секретину и холецистокинину).
В подвздошной и ободочной кишке синтезируется глюкагоноподобный пептид-1 (энтероглюкагон), который стимулирует выделение инсулина в островках Лангерганса поджелудочной железы в ответ на повышение уровня глюкозы в тонком кишечнике, то есть еще до того, как начнет повышаться уровень глюкозы в крови.
Клетки слизистой тонкого кишечника выделяют серотонин (5-окситриптамин) в ответ на изменения давления, который активирует моторные нейроны в нервных сплетениях стенки кишечника, а также мотилин, который стимулирует сокращения двенадцатиперстной кишки и антрального отдела желудка.
Гормоны печени. В печени образуются соматомедины (инсулиноподобные факторы роста I и II), выброс которых в кровь увеличивается под действием гормона роста. По структуре они похожи на проинсулин. Основная их мишень – это хрящ, рост которого они усиливают. Кроме того, как и сам гормон роста, они действуют на многие клетки организма, усиливают синтез ДНК и РНК, стимулируют синтез белка, рост и размножение клеток. Но, в отличие от гормона роста, соматомедины не действуют на липолиз и утилизацию глюкозы.
В печени вырабатывается также белок ангиотензиноген, который поступает в плазму и участвует в регуляции артериального давления.
Гормоны сердца. Одним из этих пептидов является атриальный натрийуретический пептид (атриопептид, 28 аминокислот), который образуется в ушках правого предсердия. Его продукция увеличивается при перерастяжении стенок предсердий, при повышении артериального давления, при повышенном употреблении поваренной соли. Под его влиянием снижается тонус сосудов и угнетается секреция альдостерона в ответ на действие ангиотензина 2, в результате чего увеличивается клубочковая фильтрация в почках и удаление натрия и воды.
Гормоны эндотелия:
Эндотелины. В эндотелии сосудов образуется эндотелины, представленные тремя изоформами. Это пептиды из 22 аминокислот. Впервые выделены в 1988 г. Образуются из препроэндотелина с помощью эндотелин-преобразующего фермента. Основной эффект эндотелинов при прямом действии гормона на гладкомышечные клетки стенок сосудов заключается в повышении тонуса гладких мышц сосудов. Это самые мощные вазоконстрикторы. Также эндотелины повышают сердечный выброс, увеличивают тонус гладких мышц дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, матки. По-видимому, эндотелины играют важную роль в развитии ишемической болезни сердца и гипертонической болезни.
Окись азота. Биологическое действие окиси азота было открыто в 1980 г. Окись азота (NО, или эндотелиальный релаксирующий фактор), водо- и жирорастворимое соединение, образуется в эндотелии кровеносных сосудов из аминокислоты аргинина под действием фермента NО-синтазы (NOS) и является самым мощным фактором, вызывающим расслабление гладких мышц стенок сосудов. Многие известные БАВ, вызывающие расслабление сосудов (например, ацетилхолин, гистамин, брадикинин и др.) действуют через окись азота.
Окись азота – короткоживущее соединение, распадается через 6-50 сек., взаимодействуя с с супероксидами и образуя комплексы с белками, например, с гемоглобином. Действие NО усиливается при гипоксии и уменьшается при снижении напряжения кислорода в крови.
Простациклин образуется клетками эндотелия из арахидоновой кислоты и также расширяет сосуды.
Тромбоксан А2 образуется в тромбоцитах и вызывает сужение сосудов.
Ангиогенины – это факторы, образующиеся в эндотелии, характерной функцией которых является стимуляция ангиогенеза, то есть роста сосудов. К ним относятся васкулотропин, монобутирин, тромбоспондин. Они участвуют в пролиферации эндотелия, образовании трубки сосуда и т.д. Комплексы ангиогенинов различаются в зависимости от типа сосуда, органа и т.д.
Гормоны почек:
Ренин-ангиотензиновая система. В юкстагломерулярных клетках, расположенных в области плотного пятна в почках (между приносящей и выносящей артериолами сосудистого клубочка), вырабатывается полипептид ренин. Строго говоря, ренин – это не гормон (так как он не действует на рецепторы), а протеаза, действующая на ангиотензиноген. Кроме почек, прогормон ренина вырабатывается в печени. Он является частью системы поддержания артериального давления и уровня натрия в условиях потери жидкости. В ответ на понижение артериального давления и снижение уровня натрия в крови, в почках начинается усиленная выработка ренина, который поступает в кровь. В плазме крови он действует на полипептид ангиотензиноген (α2-глобулин, вырабатывающийся в печени), отщепляет от него несколько аминокислотных остатков и переводит его в ангиотензин 1 (10 аминокислот), который затем под действием ангиотензин-превращающего фермента (карбоксидипептидилпептидазы) превращается в ангиотензин 2 (8 аминокислот). Ангиотензин 2 является мощнейшим фактором, вызывающим сужение сосудов (артериол) и повышение артериального давления, например, в условиях кровопотери. Вторым важным аспектом действия ангиотензина 2 является стимуляция секреции альдостерона, что также способствует увеличению тонуса сосудов за счет увеличения объема циркулирующей крови. Кроме того, ангиотензин усиливает чувство жажды и способствует организации питьевого поведения.
В почках (в митохондриях проксимальных извитых канальцев) синтезируется гормон кальцитриол – активная форма витамина D3. Это соединение способствует всасыванию кальция и фосфатов в кишечнике, стимулирует остеобласты (повышает накопление кальция в костях). Образование кальцитриола повышается при действии паратирина и при снижении содержания фосфатов в крови и снижается при повышении последних в крови.
В интерстициальных клетках мозгового вещества почки синтезируются вещества, расслабляющие гладкие мышцы стенок сосудов и уменьшающие таким образом артериальное давление, – брадикинин и некоторые простагландины.
Эритропоэтин – это гликопротеид, содержащий сиаловую кислоту, синтезируется главным образом в почках. Его выделение увеличивается при гипоксии, а также при действии тестостерона, гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов, катехоламинов. В клетках костного мозга, в которых происходит образование эритроцитов, эритропоэтин усиливает синтез РНК, что приводит к увеличению образования гемоглобина. Синтез эритропоэтина усиливается при гипоксии (снижении рО2 в тканях).