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
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.
Мы готовы рассмотреть не менее важную группу органических веществ, имеющих огромное биологическое значение. Эти вещества - гормоны. У людей, знакомых с биологией, функция гормонов в живых организмах ассоциируется с ролью дирижера-виртуоза в большом симфоническом оркестре. Дирижер координирует работу оркестровых групп, всего большого коллектива музыкантов, каждый из которых хорошо знает свою партию, мастерски владеет инструментом. Однако очевидно, что без дирижера исполнение музыкального произведения очень быстро превратится в бессмысленное чередование звуков, а гениальная музыка - в ужасную какофонию. Любой живой организм - сложнейшая и уникальная система органов и тканей, каждая из которых выполняет свою неотъемлемую и специфическую функцию. Как же осуществляется координация и согласование работы всех органов и систем живого организма? Что выполняет роль той самой дирижерской палочки, которая подчиняет единой цели и синхронизирует ювелирную биологическую работу каждого органа и их систем? Эту важнейшую функцию и выполняют вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции (или эндокринными, как их называют врачи), они называются гормонами (от греч. Ьогтао - приводить в движение, побуждать).
Гормоны - биологически активные органические веще-ства, которые вырабатываются железами внутренней I секреции и регулируют деятельность органов и тканей живого организма.
Как вы уже знаете из курса анатомии и физиологии, гормоны осуществляют гуморальную регуляцию деятельности органов, систем органов и всего организма в целом. Это не менее важный вид регуляции, чем хорошо известная вам нервная регуляция.
Понятно, что, выполняя столь многочисленные и разнообразные функции, гормоны обладают и соответствующим набором характерных свойств, среди которых важнейшими являются:
Чрезвычайно высокая физиологическая активность - очень малые количества гормонов вызывают весьма значительные изменения в работе органов и тканей;
Дистанционное действие - способность регулировать работу органов, удаленных от железы, вырабатывающей гормон; это становится возможным, потому что гормоны - продукты желез внутренней секреции, доставляются к этим органам с током крови;
Быстрое разрушение в тканях, так как, оказывая очень сильное влияние на работу органов и тканей, гормоны не должны накапливаться в них;
Непрерывное продуцирование (секреция) соответствующей железой вызвано необходимостью постоянного регулирования, более или менее сильного воздействия на работу соответствующего органа в каждый момент времени.
Из анализа характерных свойств гормонов , как мощного средства гуморальной регуляции, ясно, что их образование эндокринными железами должно в каждый момент времени точно соответствовать состоянию организма. Обеспечение этого соответствия осуществляется по принципу обратной связи: не только гормон влияет на контролируемую систему органов и процессы в ней, но и состояние самой системы определяет производительность соответствующей железы, скорость образования и количество вырабатываемого гормона. Например, снижение концентрации глюкозы в крови тормозит секрецию инсулина (гормона, вызывающего уменьшение содержания глюкозы) и ускоряет секрецию глюкагона (гормона, стимулирующего рост концентрации глюкозы в крови). Таким образом, благодаря принципу обратной связи именно гормоны обеспечивают го-меостаз - постоянство состава внутренней среды организма, контроль и регулирование содержания воды, углеводов, электролитов и т. п. в нем.
Очевидно, что, оказывая влияние на работу многочисленных и различных органов и тканей, регулируя производство ими различных по составу химических соединений, гормоны и сами должны быть разнообразны по своему строению и представлять разные классы органических веществ. По химическому строению гормоны делят на:
Стероидные (стероиды);
Гормоны - производные аминокислот;
Пептидные;
Белковые.
Классификация гормонов отражена в таблице 15.
Познакомившись с функцией гормонов в организме, остановимся подробнее на их химическом строении. Рассматривая формулы гормонов, не старайтесь их запомнить, а просто получите общее представление о химической природе этой группы биологически активных веществ.
Стероидные гормоны (стероиды) формально можно рассматривать как производные гипотетического углеводорода стерана.
Стероиды можно разделить на две группы: стероидные половые гормоны и гормоны коры надпочечников. Половые гормоны, в свою очередь, делят на:
Эстрогены - женские половые гормоны, или стероиды, содержащие в молекуле 18 атомов углерода (так называемые С 18 -соединения). К ним относится, например, эстрадиол С18Н24О2.
Название этого гормона отражает наличие в молекуле двух гидроксильных групп. Очевидно, что строение молекулы эстрадиола позволяет отнести его и к спиртам, и к фенолам. К эстрогенам относятся также:
Наличие карбонильной группы отражается в названии эстрона суффиксом -он, название эстриола явно подчеркивает присутствие трех гидроксильных групп в его молекуле;
Андрогены - мужские половые гормоны, или С 19 -стероиды, в основе молекулы которых лежит скелет молекулы углеводорода сложного строения - андростана:
Наиболее важными андрогенами являются тестостерон, дигид-ротестостерон и андростандиол:
(химическое название тестостерона - 17-гидрокси-4-андростен-3-он, дигидротестостерона - 17-гидроксиандростан-З-он).
Очевидно, что тестостерон является ненасыщенным кетоно-спиртом, дигидротестостерон и андростандиол можно рассматривать как продукты его гидрирования, а принадлежность андростандиола к многоатомным спиртам и его насыщенный характер отражаются в названии;
Прогестерон и его производные, как и эстрогены, являются женскими половыми гормонами и относятся к С21-стероидам.
Из анализа строения молекулы прогестерона понятно, что он является кетоном и содержит в молекуле две карбонильные группы. Помимо половых гормонов, к стероидам относятся и гормоны коры надпочечников, такие, например, как кортизол, кортикостерон и альдостерон.
Сравнив структурные формулы всех этих гормонов, нетрудно заметить, что они имеют много общего, и конечно же в первую очередь «стероидное ядро» молекулы - четыре сочлененных карбо-цикла: три шестиатомных и один пятиатомный.
Теперь, имея представление о стероидах, познакомимся с гормонами - производными аминокислот. К ним относятся известные вам тироксин, адреналин и норадреналин.
Молекулы этих гормонов содержат аминогруппу или ее производные, а молекула тироксина также содержит и карбоксильную группу, т. е. является а-аминокислотой и проявляет все характерные для аминокислот свойства.
Более сложное строение имеют пептидные гормоны, например вазопрессин (условные обозначения аминокислот приведены в таблице 7).
Вазопрессин - пептидный гормон гипофиза, имеющий относительную молекулярную массу М r = 1084 и содержащий в молекуле девять аминокислотных остатков. Еще большую относительную молекулярную массу (около 3485) имеет пептидный гормон поджелудочной железы глюкагон. Это и понятно, ведь его молекула содержит 29 аминокислотных звеньев. Обозначив остаток аминокислоты символом Am, формулу глюкагона можно записать так: H2N-(Am)29-СООН.
Очевидно, что молекула глюкагона содержит 28 пептидных групп.
Заметим, что структуры глюкагона у всех позвоночных близки или идентичны. Это позволяет получать медицинские препараты глюкагона из поджелудочных желез животных. А расшифровка структуры глюкагона человека позволила наладить его синтез в лабораторных условиях.
Белковые гормоны содержат в молекулах еще большее количество аминокислотных звеньев, объединенных в одну или несколько полипептидных цепей. Так, молекула инсулина содержит в двух полипептидных цепях 51 аминокислотный остаток, а сами цепи соединены двумя дисульфидными мостиками. Относительная молекулярная масса инсулина человека составляет 5807. Установление химической структуры этого белка позволило осуществить полный его синтез в лабораторных условиях, разработать способы трансформации инсулина животных в инсулин человека и осуществить получение этого важного гормона методами генной инженерии.
Другой белковый гормон - соматотропин имеет относительную молекулярную массу около 21 500, полипептидная цепь его молекулы содержит 191 аминокислотный остаток и два дисульфидных мостика. В настоящее время уже установлена первичная структура соматотропина человека, овцы, быка.
Необходимо отметить, что молекулы инсулина крупных млекопитающих отличаются аминокислотными остатками всего в четырех положениях из 51, в то время как строение соматотропина в ходе эволюции животных и человека претерпевало значительные изменения и этот гормон приобрел видовую специфичность.
Теперь, зная состав и химическое строение важнейших гормонов, рассмотрим их специфическое влияние на различные физиологические процессы. При этом логично будет сгруппировать гормоны по эндокринным железам , их производящим.
Гормоны поджелудочной железы. Инсулин уже знакомый вам гормон полипептидной природы (первый гормон, который удалось синтезировать химическим путем).
Инсулин резко увеличивает проницаемость стенок мышечных и жировых клеток для глюкозы и не влияет на проницаемость стенок нервных клеток - нейронов. Все процессы усвоения глюкозы происходят внутри клеток, а инсулин способствует транспорту глюкозы в них, следовательно, он обеспечивает усвоение глюкозы организмом, синтез гликогена и накопление его в мышечных волокнах.
При недостаточном образовании инсулина в организме развивается одно из тяжелейших эндокринных заболеваний - сахарный диабет, при котором печень и мышцы резко снижают способность усваивать углеводы, в первую очередь глюкозу.
Недостаток углеводов (медики говорят - «сахара») в клетках вызывает острый клеточный голод, сопровождается избыточным количеством глюкозы в крови (гипергликемия) и ее выделением с мочой. Клетки гибнут от энергетического голода, а ценнейший источник энергии - глюкоза безвозвратно теряется организмом.
Сахарный диабет может приводить к отказу работы конечностей из-за поражения периферийных нервных узлов, нарушению зрения в результате поражения сосудов сетчатки, нарушению функций почек, а также развитию атеросклероза - поражению артерий и нарушению кровообращения.
Основным средством лечения сахарного диабета является строго контролируемый лечащим врачом прием препаратов инсулина.
Увеличивая поступление глюкозы в клетки жировой ткани, инсулин способствует образованию жира в организме.
Этот гормон увеличивает проницаемость клеточных стенок и для аминокислот, а значит, стимулирует синтез белка в клетке.
Другим гормоном поджелудочной железы является глюкагон, который стимулирует расщепление, гидролиз гликогена в клетках до глюкозы и, таким образом, повышает ее содержание в крови. Кроме того, он стимулирует и расщепление жиров в клетках жировой ткани. Очевидно, что по своему действию глюкагон является антагонистом инсулина, т. е. веществом с противоположным действием на организм.
Гормоны щитовидной железы.
Щитовидная железа вырабатывает такие важные гормоны, как трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин) и тиреокальцитонин. Первые два из них регулируют энергетический обмен в организме. Так, при введении в кровь всего лишь 1 мг тироксина суточный расход энергии человеком увеличивается более чем на 1000 ккал. Трииодтиронин физиологически еще более активен, поэтому его среднее содержание в крови в 20-25 раз меньше, он значительно быстрее разрушается в тканях. Стимулируя резкое увеличение производства энергии, эти гормоны ускоряют расходование клетками всех питательных веществ - жиров, углеводов, белков, увеличивают потребление тканями глюкозы из крови, что, в свою очередь, компенсируется ростом скорости гидролиза гликогена в печени. Трииодтиронин и тироксин регулируют не только энергетические процессы в организме, но и пластические, т. е. ускоряют рост организма. Кроме того, эти гормоны стимулируют и центральную нервную систему, ускоряют и делают более выраженными рефлексы, в том числе сухожильный. Понятно поэтому, почему гиперфункция щитовидной
(железы - избыточное производство гормонов - приводит к непроизвольному дрожанию (тремору) конечностей, а недостаток в пище иода, необходимого для синтеза трииодтиронина и тироксина, вызывает разрастание ткани щитовидной железы и образование зоба.
Гормоны надпочечников . Мозговое вещество надпочечников вырабатывает адреналин, который регулирует многие функции организма, в том числе и важнейшую - обмен веществ. Присутствие этого гормона ускоряет расщепление гликогена в печени и мышцах, повышая количество глюкозы в крови, что увеличивает работоспособность скелетных мышц при их утомлении, активизирует возбудимость зрительных и слуховых рецепторов. Следовательно, адреналин способен стимулировать быстрое повышение работоспособности и сопротивляемости организма в чрезвычайных условиях.
Кора надпочечников вырабатывает несколько видов гормонов: минералокортикоиды, такие, как альдостерон и кортикостерон, регулирующие минеральный (солевой) обмен; глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон), регулирующие белковый, углеводный и жировой обмен; гормоны, половые (андрогены, эстрогены, прогестерон), которые регулируют развитие половых органов в детском возрасте, когда секреция половых желез еще незначительна (до периода полового созревания).
Из минералокортикоидов наиболее активен альдостерон. Этот гормон регулирует количество и баланс ионов Nа + и К + в крови. Недостаток альдостерона снижает концентрацию хлорида натрия в крови и тканевых жидкостях, приводя к резкому снижению кровяного давления, обезвоживанию и гибели организма. Поэтому минералокортикоиды часто называют гормонами жизни. Очевидно, их избыток вызывает задержку жидкости в организме и устойчивое повышение артериального давления - гипертонию (более правильный с медицинской точки зрения термин - артериальная гипертензия).
Наиболее активный из глюкокортикоидов - гормон гидрокортизон стимулирует синтез глюкозы в печени и тем самым повышает ее содержание в крови. Содержание гликогена в печени при этом не снижается, а может даже расти. Этим действие гидрокортизона принципиально отличается от действия адреналина. Кроме того, глюкокортикоиды ускоряют извлечение жиров из жировой клетчатки и их окисление (иногда используют метафору «сгорание») с выделением необходимой организму энергии. Недостаток этих гормонов истощает силы организма, его сопротивляемость неблагоприятным внешним воздействиям и болезням. Поэтому врачи нередко называют глюкокортикоиды противовоспалительными гормонами.
Неудивительно, что под влиянием неблагоприятных факторов, вызывающих состояние нервного и физического напряжения, требующее мобилизации защитных сил (канадский исследователь Селье назвал это состояние «стресс»), организм увеличивает секрецию глюкокортикоидов. Как уже отмечалось выше, «запускает» ускорение синтеза этих гормонов адреналин (теперь понятно, почему его иногда называют гормоном двойного действия: одни процессы он регулирует сам, а для влияния на другие мобилизует минерало-кортикоиды). Таким образом, понятно, что значение адреналина трудно переоценить.
С гормонами половых желез мы уже немного знакомы. До достижения половой зрелости в необходимых количествах они синтезируются корой надпочечников. В зрелом возрасте, когда половая функция организма приобретает большее значение, синтез анд-рогенов и эстрогенов начинают осуществлять специальные мужские и женские половые железы внутренней секреции.
Андрогены, например тестостерон, регулируют формирование и развитие мужских вторичных половых признаков - особенностей скелета, голоса, распределение волосяного покрова на теле, поведение и конечно же развитие и работу мужских половых органов. Тестостерон, кроме того, стимулирует связывание азота в организме, тем самым ускоряя синтез белков и развитие мускулатуры. Поэтому тестостерон, его препараты и родственные соединения - анаболические стероиды (анаболики; от греч. - подъем) - применяются, например, для ускорения развития мышц у спортсменов.
При сравнении строения молекул тестостерона и эстрадиола - знакомых вам основных половых гормонов можно отметить, что они отличаются лишь незначительно - на одну метильную группу и несколько атомов водорода. Но как огромны последствия этих различий! Эстрадиол, как и другие эстрогены, - женские половые гормоны, направляет развитие организма по женскому типу - отвечает за формирование женских вторичных половых признаков, особенностей строения скелета тела , поведения и характера.
Помимо поджелудочной железы, надпочечников и половых желез, гормоны вырабатывает также еще одна не менее важная железа - гипофиз.
1. Подготовьте, предварительно проконсультировавшись у; своего учителя биологии и школьного врача, небольшое - сообщение об основных средствах и методах профилактики сахарного диабета.
Расскажите основные идеи своего сообщения родным и близким.
2. Каким физиологическим процессам соответствует возникновение адреналиновой гипергликемии? В каких органах и тканях протекают эти процессы? Составьте уравнение реакции гидролиза гликогена и объясните связь этой реакции с адреналиновой гипергликемией.
3. Опишите процессы, на которые оказывают влияние инсулин и адреналин. Можно ли считать эти гормоны антагонистами?
4. Что называют эндокринной системой? Назовите железы внутренней секреции и вырабатываемые ими гормоны.
5. Какие процессы регулирует гидрокортизон? Что общего в физиологическом действии этого гормона и адреналина? Что отличает их влияние на организм? Приведите уравнения реакций, соответствующих биохимическим процессам, на которые влияют эти гормоны.
6. К каким негативным последствиям может привести непрерывное продолжительное повышенное содержание адреналина в крови?
7. При диабетической коме - тяжелом осложнении сахарного диабета - человек теряет сознание, возникает угроза жизни. Симптомами приближения комы является вялость, сонливость, упадок сил, резкое ухудшение самочувствия. Предложите меры первой доврачебной помощи больному при приближении комы. Проконсультируйтесь у врача или медсестры о верности ваших предложений.
8. К каким классам веществ можно отнести тестостерон и эстрадиол? Почему отличаются суффиксы их названий?
9. Анаболики - синтетические лекарственные препараты, которые стимулируют синтез белка и кальцификацию костной ткани. Их действие проявляется в увеличении массы скелета и скелетной мускулатуры. Сравните состав и строение метандростенолона - дианабола (формула I), феноболина - дураболина (II, R=С(0)СН2СН2Рh), рета-болила (II, R=СО(СН2)8(СН3) и трианабола (III):
План:
-
Введение
- 1 История
- 2 Назначение
- 3 Рецепторы
- 4 Механизмы действия
- 5 Гормоны человека
Введение
Гормо́ны (греч. Ορμόνη ) (греч. hormao - возбуждаю, побуждаю) - биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.
Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.
1. История
Открыты в 1902 году Старлингом и Бейлиссом.
2. Назначение
Используются в организме для поддержания его гомеостаза, а также для регуляции многих функций (роста, развития, обмена веществ, реакции на изменения условий среды).
3. Рецепторы
Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам. Рецепторы к гормонам делятся на 3 основных класса:
- рецепторы, связанные с ионными каналами в клетке (ионотропные рецепторы)
- рецепторы, являющиеся ферментами или связанные с белками-передатчиками сигнала с ферментативной функцией (метаботропные рецепторы, например, GPCR)
- рецепторы ретиноевой кислоты, стероидных и тиреоидных гормонов, которые связываются с ДНК и регулируют работу генов.
Для всех рецепторов характерен феномен саморегуляции чувствительности посредством механизма обратной связи - при низком уровне определённого гормона автоматически компенсаторно возрастает количество рецепторов в тканях и их чувствительность к этому гормону - процесс, называемый сенсибилизацией (а также ап-регуляцией (up-regulation), или сенситизацией (sensitization)) рецепторов. И наоборот, при высоком уровне определённого гормона происходит автоматическое компенсаторное понижение количества рецепторов в тканях и их чувствительности к этому гормону - процесс, называемый десенсибилизацией (а также даун-регуляцией (down-regulation), или десенситизацией (desensitization)) рецепторов.
Увеличение или уменьшение выработки гормонов, а также снижение или увеличение чувствительности гормональных рецепторов и нарушение гормонального транспорта приводит к эндокринным заболеваниям.
4. Механизмы действия
Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях - только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.
Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток - как правило, в цитоплазме. К ним относятся гормоны с липофильными свойствами - например, стероидные гормоны (половые, глюко- и минералокортикоиды), а также гормоны щитовидной железы. Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слабо растворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями.
Считается, что в этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль своеобразного внутриклеточного реле - образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов. Избирательно влияя на конкретный ген, гормон изменяет концентрацию соответствующей РНК и белка, и вместе с тем корректирует процессы метаболизма.
Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. Хотя в клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1 % белков и РНК, этого оказывается вполне достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта.
Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:
- они растворяются в воде;
- не связываются с белками-носителями;
- начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.
В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников - цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионы кальция.
Так, в среде, лишенной ионов кальция, или в клетках с недостаточным их количеством действие многих гормонов ослабляется; при применении веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию кальция, возникают эффекты, идентичные воздействию некоторых гормонов.
Участие ионов кальция как посредника обеспечивает воздействие на клетки таких гормонов, как вазопрессин и катехоламины.
Однако есть гормоны, у которых внутриклеточный посредник до сих пор не обнаружен. Из наиболее известных таких гормонов можно назвать инсулин, у которого на роль посредника предлагали цАМФ и цГМФ, а также ионы кальция и даже перекись водорода, но убедительных доказательств в пользу какого-нибудь одного вещества до сих пор нет. Многие исследователи считают, что в таком случае посредниками могут выступать химические соединения, структура которых полностью отличается от структуры уже известных науке посредников.
Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).
5. Гормоны человека
Список наиболее важных:
| Структура | Название | Сокращение | Место синтеза | Механизм действия |
| триптамин | мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин) | эпифиз | ||
| триптамин | серотонин | 5-HT | энтерохромаффинные клетки | |
| производное тирозина | тироксин | T4 | щитовидная железа | ядерный рецептор |
| производное тирозина | трийодтиронин | T3 | щитовидная железа | ядерный рецептор |
| адреналин (эпинефрин) | надпочечники | |||
| производное тирозина (катехоламин) | норадреналин (норэпинефрин) | надпочечники | ||
| производное тирозина (катехоламин) | дофамин | гипоталамус | ||
| пептид | антимюллеровский гормон (ингибирующее вещество Мюллера) | АМГ | клетки Сертоли | |
| пептид | адипонектин | жировая ткань | ||
| пептид | адренокортикотропный гормон (кортикотропин) | АКТГ | передняя доля гипофиза | цАМФ |
| пептид | ангиотензин, ангиотензиноген | печень | IP 3 | |
| пептид | антидиуретический гормон (вазопрессин) | АДГ | задняя доля гипофиза | |
| пептид | предсердный натрийуретический пептид | АНФ | сердце | цГМФ |
| пептид | глюкозозависимый инсулинотропный полипептид | ГИП | K-клетки двенадцатиперстной и тощей кишок | |
| пептид | кальцитонин | щитовидная железа | цАМФ | |
| пептид | кортикотропин-высвобождающий гормон | АКГГ | гипоталамус | цАМФ |
| пептид | холецистокинин (панкреозимин) | CCK | I-клетки двенадцатиперстной и тощей кишок | |
| пептид | эритропоэтин | почки | ||
| пептид | фолликулостимулирующий гормон | ФСГ | передняя доля гипофиза | цАМФ |
| пептид | гастрин | G-клетки желудка | ||
| пептид | грелин (гормон голода) | Эпсилон-клетки панкреатических островков, гипоталамус | ||
| пептид | глюкагон (антагонист инсулина) | альфа-клетки панкреатических островков | цАМФ | |
| пептид | гонадотропин-высвобождающий гормон (люлиберин) | GnRH | гипоталамус | IP 3 |
| пептид | соматотропин-высвобождающий гормон ("гормон роста"-высвобождающий гормон, соматокринин) | GHRH | гипоталамус | IP 3 |
| пептид | человеческий хорионический гонадотропин | hCG, ХГЧ | плацента | цАМФ |
| пептид | плацентарный лактоген | ПЛ, HPL | плацента | |
| пептид | соматотропный гормон (гормон роста) | GH or hGH | передняя доля гипофиза | |
| пептид | ингибин | |||
| пептид | инсулин | бета-клетки панкреатических островков | Тирозинкиназа, IP 3 | |
| пептид | инсулиноподобный фактор роста (соматомедин) | ИФР, IGF | Тирозинкиназа | |
| пептид | лептин (гормон насыщения) | жировая ткань | ||
| пептид | лютеинизирующий гормон | ЛГ, LH | передняя доля гипофиза | цАМФ |
| пептид | меланоцитстимулирующий гормон | МСГ | передняя доля гипофиза | цАМФ |
| пептид | нейропептид Y | |||
| пептид | окситоцин | задняя доля гипофиза | IP 3 | |
| пептид | панкреатический полипептид | PP | PP-клетки панкреатических островков | |
| пептид | паратиреоидный гормон (паратгормон) | PTH | паращитовидная железа | цАМФ |
| пептид | пролактин | передняя доля гипофиза | ||
| пептид | релаксин | |||
| пептид | секретин | SCT | верхние отделы тонкой кишки | |
| пептид | соматостатин | SRIF | дельта-клетки панкреатических островков, гипоталамус | |
| пептид | тромбопоэтин | печень, почки | ||
| пептид | тироид-стимулирующий гормон | передняя доля гипофиза | цАМФ | |
| пептид | тиротропин-высвобождающий гормон | TRH | гипоталамус | IP 3 |
| глюкокортикоид | кортизол | кора надпочечников | прямой | |
| минералокортикоид | альдостерон | кора надпочечников | прямой | |
| половой стероид (андроген) | тестостерон | яички | ядерный рецептор | |
| половой стероид (андроген) | дегидроэпиандростерон | ДГЭА | кора надпочечников | ядерный рецептор |
| половой стероид (андроген) | андростендиол | яичники, яички | прямой | |
| половой стероид (андроген) | дигидротестостерон | множественное | прямой | |
| половой стероид (эстроген) | эстрадиол | фолликулярный аппарат яичников, яички | прямой | |
| половой стероид (прогестин) | прогестерон | жёлтое тело яичников | ядерный рецептор | |
| стерин | кальцитриол | почки | прямой | |
| эйкозаноид | простагландины | семенная жидкость | ||
| эйкозаноид | лейкотриены | белые кровяные клетки | ||
| эйкозаноид | простациклин | эндотелий | ||
| эйкозаноид | тромбоксан | тромбоциты |
Loading...