ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В кратком очерке мы рассмотрели эволюционные, функциональные и организационные стороны эндокринной системы. Для того чтобы сделать это, нам потребовалось описать физиологическое действие гормонов и молекулярные механизмы, которые они «выбрали» для осуществления своего действия.
Эндокринная система использует многие регуляторные механизмы, существующие у представителей низших форм жизни, в частности способность специфических изменений в окружающей клетки среде регулировать концентрации лигандов (связывающихся молекул). Эти лиганды взаимодействуют с другими молекулами клетки (белками, ДНК и др.), влияя на них таким образом который предполагает изменение клеточного метаболизма. Для такой регуляции используются различные виды регуляторных лигандов [ионы, аминокислоты и их аналоги, нуклеотиды, стероиды и их аналоги, липиды (например, простагландины) и белки]. Во многих случаях специфические стимулы среды приводят к изменению концентрации лигандов, которые поэтому приобрели значение «символов» определенных метаболических состояний (например, дефицит глюкозы). Естественный отбор затем обусловил приобретение такими «символами» регуляторных свойств, позволяющих им влиять на клеточный метаболизм в полезном для клетки или организма направлении. В ходе дальнейшей эволюции эти молекулы распространяли свое влияние на все более широкие домены, т. е. на различные процессы, с тем, чтобы все нормализующие влияния, необходимость в которых символизирует молекула, могли осуществляться координированным образом.
Для передачи информации между клетками в многоклеточных организмах сформировались нервная и эндокринная система. Если у относительно просто устроенных живых организмов имелась возможность непосредственной связи нервных волокон со всеми клетками, то у более сложных организмов это оказалось менее практичным. В результате нервная система как главный координатор функций организма приобрела способность секретировать регуляторные молекулы (гормоны), переносимые с циркулирующей кровью. Очевидно, существовала целесообразность специализации эндокринных желез, способных продуцировать эти гормоны, и в ходе дальнейшей эволюции эти железы мигрировали из нервной системы. В некоторых случаях они локализовались там, где гормоны могли специально поступать в высоких концентрациях к отдельным органам.
Гормоны синтезируются в эндокринных железах под центральнонервным, гормональным и другим (например, метаболическим) контролем. Полипептидные гормоны представляют собой продукты трансляции специфических мРНК. Эти продукты обычно подвергаются процессингу путем протеолитического расщепления а иногда модифицируются другими способами, например гликозилированием. Тиреоидные, стероидные гормоны и катехоламины образуются в результате серии химических реакций, катализируемых ферментами, которые обычно специфичны для определенной эндокринной железы. Затем эти гормоны циркулируют в плазме крови (часто в связанном с белками плазмы виде), достигая тканей-мишеней. В некоторых случаях в периферических тканях происходит дальнейшая модификация секретируемого железой продукта, которая приводит к окончательному образованию активной формы гормона. В плазме и периферических тканях происходит также распад гормонов.
Способность тканей-мишеней распознавать гормоны определяется присутствием в них рецепторных белков, которые специфически связывают гормон. Как правило, это взаимодействие обусловливает изменение конформации рецептора, что «запускает» последующие этапы реакции на гормон. Отдельные типы клеток запрограммированы на определенные реакции, индуцируемые состоянием данного рецептора. Через данный класс рецепторов обычно могут действовать несколько гормонов, а иногда гормон может действовать через рецепторы нескольких классов (например, адреналин действует через a- и b-адренергические рецепторы). В связи с этим, вероятно, легче всего классифицировать действие гормонов путем описания эффектов, опосредуемых конкретными классами рецепторов (a- и b-адренергическими, инсулиновыми, глюкокортикоидными и др.). Рецепторы для полипептидных гормонов и катехоламинов локализуются на поверхности клеток (причем гормонорецепторные комплексы иногда могут поступать внутрь клетки—«интернализация»), и во многих случаях изменение их состояния может влиять на мембранные функции (например, на активность фермента аденилатциклазы), передавая информацию в клетку. Рецепторы тиреоидных и стероидных гормонов обнаруживаются внутри клеток, и связывание гормонов с ними может изменять метаболизм, влияя на концентрацию отдельных видов мРНК.
Поскольку гормоны влияют на любую систему органов и столь широко участвуют в регуляции метаболизма, любая их классификация с позиций физиологических эффектов является чрезмерным упрощением. Тем не менее иногда это делать полезно (например, тропные гормоны, стимулирующие продукцию других гормонов; гормоны, влияющие на углеводный обмен, и др.). Такая группировка позволяет обнаружить некоторые общности в механизмах действия гормонов и совокупностях вызываемых ими реакций. Это полезно и при рассмотрении организации эндокринной системы, проявляющейся координированными реакциями отдельных гормонов и групп их, продукция которых может находиться под жестким контролем. Она проявляется также другими механизмами, такими, как торможение гормональной продукции, прекращение реакции на гормон или снижение клеточной чувствительности к гормонам. Наконец, действие других гормонов, стимулируемых первыми прямо или опосредованно через их аффекты, оказывает уравновешивающее действие, что позволяет более точно регулировать метаболизм.