APUD-система и ее морфологические основы. Гормоны пищеварительной системы, их структура, свойства и физиологическая роль. Гуморальные механизмы регуляции пищеварения
>>> Гормональная система кишечника
Хорошо ли Вы знакомы с функциями пищеварительной системы? Для человека, интересующегося своим здоровьем эти знания просто необходимы. О таком важнейшем и незаслуженно забытом органе, как тонкий кишечник, будет рассказано в этой статье.
Оказывается, роль тонкого кишечника намного более серьезна, чем думает большинство людей. Кроме того, что в тонком кишечнике проходят многие пищеварительные процессы, этот орган еще и вырабатывает .
Что это за гормоны? Это гормоны, которые помогают не только обработать пищевые массы органами пищеварения, но и усвоиться тем веществам, которые высвобождаются вследствие переваривания пищи. Теперь подробнее о каждом гормоне.
- Секретин . Этот гормон служит для активизации выработки панкреатического сока. Для того чтобы процесс шел, необходимо присутствие водорода. Этот гормон играет важную роль в выработке .
- Холецистокинин . Этот гормон воздействует на поджелудочную железу, принуждая ее вырабатывать больше ферментов. Кроме этого, он оказывает влияние и на желчный пузырь, а также продвижение пищи по кишечнику.
- Гастрон . Этот гормон способствует выработке желудком соляной кислоты. Кроме этого, он участвует в работе двенадцатиперстной кишки. Под его влиянием химус задерживается в желудке и кишечнике.
- Глюкагон – этот гормон помогает работе . Под его действием улучается снабжение кислородом клеток этого важнейшего органа.
- Кохерин – гормон, который воздействует на основные функции кишечника.
- Вилликинин – это гормон, под влиянием которого работают ворсинки тонкого кишечника.
- Энтерокинин – это гормон, который активизирует выработку различных фракций желудочного сока.
- Дуокринин – под воздействием этого гормона в двенадцатиперстной кишке вырабатываются определенные вещества, необходимые для пищеварения.
- Энтерогастрон – этот гормон необходим для переваривания жирных продуктов. Благодаря энтерогастрону органы пищеварения справляются с этой задачей.
- Вагогастрон в случае необходимости подавляет выработку желудочного сока.
- Сиалогастрон это гормон, который связан с процессом слюноотделения, он также подавляюще действует на выработку соляной кислоты.Бульбогастрон же подавляет выработку конкретно соляной кислоты.
- Энтерооксинтин – под влиянием этого вещества активизируется функция оксинтиновых тканей кишечника.
- Специальный гормон , который влияет на выработку гормона роста.
- ГИП – вещество, принимающее активное участие в работе клеток, продуцирующих кислоту.
- ВИП – гормон, который обладает действием на переработку пищи, состояние сосудов и сердца, работу бронхов и легких, а также на кроветворение и обмен веществ.
- Мотилин – это гормон, под влиянием которого желудок работает интенсивнее.
- Химоденин – под влиянием этого гормона поджелудочная железа активнее продуцирует ферменты.
- Бомбезин – вещество, которое способствует выработке кислоты, а также стимулирует выброс желчи.
- Субстанция П – это вещество с загадочным названием способствует расширению кровеносных сосудов, вследствие чего падает.
- Антелон – вещество, которое предохраняет слизистую оболочку стенок желудка и кишечника от повреждений.
Но это еще не все, оказывается, в органах пищеварения есть ткани, которые дублируют выработку гормонов, продуцируемых и . Но и это еще не все. А вот гипоталамус и гипофиз вырабатывают гормон, характерный для органов пищеварение и называемый гастрон. Такие совпадения говорят о схожести этих двух гормональных систем.
И напоследок: в пищеварительной системе вырабатываются гормоны, которые обладают способностью снимать боль. Это энкефалины и . Ранее считалось, что эти гормоны вырабатываются только в клетках головного мозга.
Нормализации выработки гормонов пищеварительными органами способствует употребление БАД (), созданных на основе натурального сырья.
|
|
|
Гормоны желудочно-кишечного тракта
В желудочно-кишечном тракте выделяется много веществ, принимающих участие в пищеварении. Часть из них переносится кровью к тканям-мишеням и поэтому может рассматриваться как гормоны.
Гормоны, вырабатываемые в желудочно-кишечном тракте, представляют собою пептиды; многие из них существуют в нескольких молекулярных формах. Наиболее изученными являются гастрин, секретин, холецистокинин (панкреозимин). В желудочно-кишечном тракте вырабатывается также глюкагон (энтероглюкагон),его молекулярная масса в два раза больше, чем у глюкагона, синтезируемого в островках Лангерганса поджелудочной железы.
Кроме того, в эпителии пищеварительного тракта вырабатываются и другие гормоны, которые пока менее изучены.
Многие из этих пептидов обнаружены не только в кишечнике, но и в мозгу; некоторые, например холецистокинин, найдены в коже амфибий. По-видимому, эти вещества могут играть роль гормонов и нейротрансмиттеров, а также влиять иногда паракринным путем.
Молекулы этих пептидов, очевидно, рано возникли в процессе эволюции, они обнаружены у животных разных групп. Так, секретиноподобная активность найдена в экстрактах кишечника у позвоночных всех классов и у некоторых моллюсков.
Гастрин
Гастрин (от греч. gaster - «желудок») - гормон, участвующий в регуляции пищеварения. Он вырабатывается G-клетками, относящимися к диффузной эндокринной системе желудочно-кишечного тракта, которые располагаются в слизистой желудка, двенадцатиперстной кишки, а также в поджелудочной железе. В организме человека гастрин представлен тремя формами. Условия для выработки гастрина - понижение кислотности желудка, потребление белковой пищи, растяжение стенок желудка. G-клетки также отвечают за активность блуждающего нерва. Действие гастрина направлено на париетальные клетки слизистой оболочки желудка, вырабатывающие соляную кислоту. Кроме того, он влияет на выработку желчи, секрета поджелудочной железы и на моторику желудочно-кишечного тракта, рост эпителия и эндокринных клеток. Нормальным является усиление выработки соляной кислоты при приёме пищи и снижение её уровня по окончании переваривания. Повышение уровня соляной кислоты по механизму обратной связи уменьшает выработку гастрина.
Синдром Золлингера-Эллисона развивается при усиленной выработке гастрина. Причиной этого является гастринома - опухоль, чаще злокачественная, продуцирующая гастрин, при этом секреция не угнетается повышением кислотности желудка. Опухоль может быть расположена в пределах желудочно-кишечного тракта (в поджелудочной железе, двенадцатиперстной кишке, желудке) или вне его (в сальнике, яичниках). Клиническая картина синдрома Золлингера-Эллисона включает в себя устойчивые к обычной терапии язвы желудочно-кишечного тракта, нарушение функционирования кишечника (диарею). Гастринома часто встречается при синдроме Вермера (МЭН-1) - наследственном заболевании, при котором опухолевая трансформация затрагивает паращитовидные железы, гипофиз и поджелудочную железу.
К тому же секреция гастрина значительно увеличивается при пернициозной анемии - болезни Аддисона-Бирмера, - когда нарушается синтез внутреннего фактора Касла, ответственного за всасывание витамина В12, и разрушаются париетальные клетки стенки желудка. Помимо фактора Касла, эти клетки секретируют соляную кислоту. Клиническая картина заболевания определяется атрофическим гастритом и дефицитом витамина В12 (анемия, нарушение регенерации эпителия, кишечные нарушения, неврологические симптомы).
Другие заболевания желудочно-кишечного тракта также увеличивают выработку гастрина, но в меньшей степени, чем вышеописанные состояния.
Секретин
Это гормон, вырабатываемый слизистой оболочкой верхнего отдела тонкого кишечника и участвующее в регуляции секреторной деятельности поджелудочной железы. Открыт в 1902 английскими физиологами У. Бейлиссом и Э. Старлингом (Старлинг на основе изучения С. в 1905 ввёл в науку само понятие гормона). По химической природе секретин -- это пептид, построенный из 27 аминокислотных остатков, из которых 14 имеют такую же последовательность, как и в глюкагоне. Секретин получен в чистом виде из слизистой оболочки кишечника свиньи. Выделяется в основном под влиянием соляной кислоты желудочного сока, попадающего в двенадцатиперстную кишку с пищевой кашицей -- химусом (выделение секретина можно вызвать экспериментально, вводя в тонкую кишку разбавленную кислоту). Всасываясь в кровь, он достигает поджелудочной железы, в которой усиливает секрецию воды и электролитов, преимущественно бикарбоната. Увеличивая объём выделяемого поджелудочной железой сока, секретин не влияет на образование железой ферментов. Эту функцию выполняет другое вещество, вырабатываемое в слизистой оболочке кишечника, -- панкреозимин. Биологическое определение секретина основано на его способности (при внутривенном введении животным) увеличивать количество щёлочи в соке поджелудочной железы. В настоящее время осуществляется химический синтез этого гормона.
Холецистокинин.
Холецистокинимн (ранее также имел название панкреозимин) -- нейропептидный гормон, вырабатываемый клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки и проксимальным отделом тощей кишки. Кроме того, он обнаружен в панкреатических островках и различных кишечных нейронах. Стимуляторами секреции холецистокинина являются поступающие в тонкую кишку из желудка в составе химуса белки, жиры, особенно с наличием жирных кислот с длинной цепью (жареные продукты), составные компоненты желчегонных трав (алкалоиды, протопин, сангвинарин, эфирные масла и др.), кислоты (но не углеводы). Также стимулятором выделения холецистокинина является гастрин-рилизинг пептид.
Холецистокинин стимулирует расслабление сфинктера Одди; увеличивает ток печёночной желчи; повышает панкреатическую секрецию; снижает давление в билиарной системе: вызывает сокращение привратника желудка, что тормозит перемещение переваренной пищи в двенадцатиперстную кишку. Холецистокинин является блокатором секреции соляной кислоты париетальными клетками желудка
Глюкагон.
Глюкагон, гормон животных и человека, вырабатываемый поджелудочной железой. Стимулирует расщепление в печени запасного углевода - гликогена и тем самым повышает содержание глюкозы в крови
1. APUD -СИСТЕМА И ЕЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Предположение о наличии в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта клеток, выполняющих эндокринную функцию, было высказано еще в 1914 году П. Массо-ном. Большую роль в развитии учения о данной функции пищеварительного тракта сыграли работы А. Пирса (1968-1976). Согласно его мнению существуют своеобразные клетки, характеризующиеся эмбриологической общностью, определенными морфологическими и биохимическими свойствами, составляющие своеобразную систему APUD (Amine Precursor Uptake Decarboxylation).
Эти клетки характеризуются высоким содержанием аминов (Amine). способностью к усвоению предшественников аминов (Precursor Uptake) и наличием фермента декар-боксилазы (Decarboxylation).
APUD-клетки локализованы в гипоталамусе, гипофизе, щитовидной железе, мозговом слое надпочечников, пищеварительном тракте. Как отмечает К. Welbourn с соавт. (1974) "пищеварительный тракт является самой большой эндокринной фабрикой организма".
К APUD-клеткам относится 36 разновидностей клеток, 28 из которых являются производными эктодермы (A.Pearse et all., 1976), источник остальных 18 разновидностей пока не выяснен.
Количество клеток с неидентифицированными функциями по окраске и данным электронной микроскопии, относящихся к системе APUD, а также гормонов неясного происхождения, как отмечают М. Grossman с соавт., (1974) и A. Pearse (1974), еще достаточно значительно.
Всю систему APUD-клеток подразделяют на 3 группы (A. Pearse, I. Polak. 1978): 1. Нейроэндокринные клетки, происходящие из нервного гребешка (их 7 типов, например, С-клетки, продуцирующие калыщтонин).
2. Клетки, происходящие из нейтральной эктодермы (их 20 типов). Они в подавляющем большинстве локализованы в мозговой ткани, продуцирующие, например, люлиберин, тиреолиберин и др.
3. Клетки желудочно-кишечно-панкреатической системы (GEP-celes). Они имеют эктобластическое происхождение. Это самая большая группа клеток APUD-системы.
Гормоны желудочно-кишечного тракта и места их образования
|
Название гормона |
Место выработки гормона |
Типы эндокринных клеток |
|
Соматостатин |
Желудок, проксимальный отдел тонкой кишки, поджелудочная железа |
|
|
Вазоактивный интести-нальный пептид (ВИП) |
Во всех отделах ЖКТ |
Di -клетки |
|
Панкреатический полипептид (ПП) |
Поджелудочная железа |
|
|
Антральная часть желудка, поджелудочная железа, проксимальный отдел тонкой кишки |
||
|
Антральный отдел желудка |
||
|
Бульбогастрон |
Антральньгй отдел желудка |
|
|
Дуокринин |
Антральный отдел желудка |
|
|
Бомбезии |
Желудок и проксимальный отдел тонкой кишки |
|
|
Секретин |
||
|
Холецистокинин-панкреозимин (ХЦК-ПЗ) |
Тонкий кишечник |
|
|
Энтероглюкагон |
Тонкий кишечник |
|
|
Проксимальный отдел тонкой кишки |
ЕС;-клетки |
|
|
Гастроингибирующий пептид (GIP) |
Тонкий кишечник |
|
|
Нейротензин |
Дистальный отдел тонкой кишки |
|
|
Энкефалины (эндорфины) |
Проксимальный отдел тонкой кишки и поджелудоч- |
|
|
ная железа |
||
|
Субстанция Р |
Тонкая кишка |
ЕС 1-клетки |
|
Вилликинин |
Двенадцатиперстная кишка |
ЕС i -клетки |
|
Энтерогастрон |
Двенадцатиперстная кишка |
ЕС i-клетки |
|
Серотонин |
Желудочно-кишечный тракт |
ЕС]. ЕСг-клетки |
|
Поджелудочная железа |
||
|
Глюкагон |
Поджелудочная железа |
Эндокринные клетки ЖКТ характеризуются следующими особенностями, отличающими их от кишечных клеток (энтероцитов):
1. Низким уровнем гранулярного эндоплазматического ретикулюма.
2. Высоким содержанием свободных рибосом.
3. Высоким уровнем гладкого ретикулюма в форме везикул.
4. Электронноплотными и лабильными при фиксации митохондриями.
5. Связанными с
мембраной секреторными пузырьками с оксинофяльным содержи-
мыым.
Согласно выработанной единой терминологии, получившей название Висбаден-ской (1970), с новыми поправками, сделанными на встрече пяти исследовательских групп (в том числе участников Висбаденского соглашения и группы японских ученых) в Болонье (1973), в ЖКТ классифицируют следующие типы эндокринных клеток:
В желудке - ЕС, G, ECL, AL, D, D,.
В кишке - ЕС, S, EG, G, I, D, D,.
В поджелудочной железе - А, В, D, Di.
G -клетки. Методами иммуноморфологического, иммунофлюоресцентного анализа, с использованием антигастриновои сыворотки доказана связь данного типа клеток с продукцией гормона гастрина. Указанные клетки локализованы в слизистой пилорической области желудка, его кардиальной и антральной частях, в двенадцатиперстной кишке, особенно в ее луковице, тощей кишке (в меньшем количестве). На апикальной мембране G-клеток имеются микроворсинки.
ЕС-клетки. Клетки данного типа (аргентоффинные, энтерохромаффинные, клетки Кульчицкого) встречаются вдоль всего ЖКТ, локализуясь преимущественно у основания пилорических желез желудка или в криптальнои области ворсинок тонкой кишки, Апикальная поверхность данных клеток снабжена небольшими микроворсинками. ЕС-клетки являются продуцентами 5-гидрокситриптамина. Однако результаты исследований, полученные в последние годы, позволяют полагать, что кроме указанного вещества ЕС-клетками продуцируется полипептидный продукт, являющийся мотили-ном.
В фундальной части желудка встречаются энтерохромаффинаподобные клетки ECL, отличающиеся от ЕС-клеток по некоторым деталям ультраструктуры.
EG -клетки (энтероглюкагоновые). Локализованы в слизистой оболочке на всем протяжении тонкого и толстого кишечника. Клетки данного типа являются продуцентами энтероглюкагона.
1-клетки. Встречаются в слизистой оболочке двенадцатиперстной и тощей кишок. Их гранулы схожи с гранулами EG- и S-клеток по электронной плотности, но по размерам занимают промежуточное место (это определило название клеток - intermediate). I-клетки являются продуцентами холецистокинина-панкреозимина.
S -клетки. Располагаются в криптах двенадцатиперстной кишки и в проксимальных отделах тощей. У человека их количество сравнительно невелико. S-клетки являются продуцентами секретина.
D -клетки. Располагаются в слизистой оболочке фундальной и пилорической частей желудка и тощей кишки. Клетки данного типа синтезируют соматостатин.
Гуморальные механизмы (реализуются без участия ЦНС) регуляции пищеварения по сравнению с нервными отставлены во времени. Они перестраивают пищеварение медленно: эффекты возникают через несколько минут и сохраняются несколько часов. Гуморальная регуляция пищеварения может осуществляться под воздействием:
Эндогенных веществ, которые вырабатываются в организме;
Экзогенных веществ, т.е. поступающих с пищей.
Эндогенные вещества участвующие регуляции пищеварения:
1. Парагормоны:
Ацетилхолин;
Адреналин;
Гистамин;
Серотонин;
Простагландин Е.
2. Интестинальные гормоны :
Выделяемые энтероэндокринными клетками:
Гастрин;
Секретин;
Холецистокинин-панкреозимин;
Мотилин;
Вилликинин;
Гастроингибирующий пептид (ГИП);
Панкреатический полипептид;
Бомбезин (гастринвысвобождающий пептид);
Бульбогастрон;
Энтерогастрон;
Дуокренин;
Энтероглюкагон;
М-знкефалин;
Субстанция Р;
Нейротензин;
Соматостатин.
Выделяемые нервной тканью:
Гастрин-релизинг гормон;
Нейропептид Y;
Относящийся к кальцитониновому гену пептид;
Вазоинтестинальный пептид (VIP, ВИП);
Гастрин-релизинг гормон (гастриносвобождающий пептид);
Субстанция Р;
Соматостатин;
М-энкефалин.
3. Гормоны:
Адреналин;
Глюкагон;
Инсулин;
Альдостерон;
Гормон роста;
Паратгормон.
4. Цитокины:
Эпидермальный фактор роста.
Некоторые из интестинальных гормонов обладают не только периферическими, но и центральным действием. Гуморальные регуляторы обладают так же модулирующим действием.
Секреция интестинальных гормонов, выделяемых энтероэндокринными клетками, находится под контролем вегетативной нервной системы. Активация парасимпатической нервной системы стимулирует выделение интестинальных гормонов, усиливающих процессы пищеварения. Активация симпатической нервной системы стимулирует выделение интестинальных гормонов, тормозящих процессы пищеварения.
Экзогенные вещества, участвующие в регуляции пищеварения
К ним относятся:
1. специи, используемые в приготовлении пищи (горчица, перец и др);
2. некоторые продукты питания (жирная пища и др);
3. некоторые продукты гидролиза питательных веществ (пептоны и др).
85. Пластическая и энергетическая роль углеводов, жиров и белков…
Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.
Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков - актина и миозина.
Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть - на энергетические цели.
Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и в значительной мере определяют их свойства. Велика энергетическая роль жиров. Их теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую у углеводов или белков. Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. Жировые капельки в клетках - это запасный жир, используемый для энергетических потребностей.
Пищевые продукты, богатые жирами, обычно содержат некоторое количество липоидов - фосфатидов и стеринов. Физиологическое значение этих веществ очень велико. Они входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы.
Исключительно важное физиологическое значение имеют стерины, в частности холестерин. Это вещество входит в состав клеточных мембран; оно является источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез.
Некоторые стерины пищи, например витамин D, обладают большой физиологической активностью.
Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.
Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, Являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.
Витамины не характеризуются общностью химической природы и не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента. Витамин А служит кофактором белка неферментной природы - родопсина; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное - кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он скорее сходен с гормонами - регуляторами обмена и функций организма.
Ряд элементов, содержащихся в пище главным образом в форме минеральных солей или ионов, также относится к незаменимым пищевым веществам. По массе основную часть минеральных веществ пищи составляют хлориды, фосфаты и карбонаты натрия, калия, кальция и магния. Кроме того, абсолютно необходимы микроэлементы, называемые так потому, что они требуются в малых количествах: это железо, цинк, медь, марганец, молибден, йод, селен. Кобальт поступает в организм человека не в форме минеральных солей, а в составе готового витамина B 12 .
86. Энергообмен…
Обмен веществ и энергии связаны между собой. Обмен веществ сопровождается преобразованием энергии (химической, механической, электрической в тепловую ).
В отличие от машин мы не преобразуем тепловую энергию в др. виды (паровоз). Мы её выделяем как конечный продукт метаболизма во внешнюю среду.
Количество тепла, выделяемое живым организмом, пропорционально интенсивности обмена веществ.
Из этого следует:
1. По количеству выделяемого организмом тепла можно оценить интенсивность обменных процессов.
2. Количество выделившейся энергии должно компенсироваться за счет поступления химической энергии с пищей (м. рассчитать должный рацион питания).
3. Энергетический обмен является составной частью процессов терморегуляции.
Факторы, определяющие интенсивность энергообмена:
1. Состояние окружающей среды - температура (+18-22 о С),
Влажность (60-80%) ,
Скорость ветра (не более 5 м/с),
Газовый состав атмосферного воздуха (21% О 2 , 0,03% СО 2 , 79% N 2).
Это показатели «зоны комфорта».Отклонение от "зоны комфорта" в любую сторону изменяет интенсивность обмена веществ, следовательно количество вырабатываемого тепла.
2. Физическая активность. Сокращение скелетных мышц является самым мощным источником тепла в организме.
3. Состояние нервной системы. Сон или бодрствование, сильные эмоции, регулируются через вегетативную нервную систему -
- симпатическая нервная система оказывает эрготропное действие (усиливает процессы распада с высвобождением энергии),
- парасимпатическая - трофотропное действие - (стимулирует сбережение,
накопление энергии).
4. Гуморальные факторы - БАВ и гормоны:
а). Трофотропное действие - ацетилхолин, гистамин, сератонин, инсулин, СТГ.
б). Эрготропное действие - адреналин, тироксин.
Клинико-физиологическая оценка энергетического обмена
Показатели энергообмена: 1. Основной обмен. 2. Рабочий обмен.
Исследования последних лет показали, что биогенные амины и регуляторные пептиды присутствуют не только в клетках, расположенных в различных органах, но и в нейронах центральной и периферической нервной системы. Данные о локализации моноаминов и идентичных регуляторных пептидов как в нервных, так и в эндокринных клетках позволяют объединить эти элементы в единую регулирующую систему организма - диффузную нейроэндокринную систему (ДНЭС). В настоящее время известно несколько типов клеток, специализированных на секреции биогенных аминов. К ним относятся: клетки мозгового вещества надпочечников, главные клетки в параганглиях и СИФ-клетки в ганглиях симпатической нервной системы, первый тип клеток в каротидном теле, ЕС-клетки, ECL-клетки и пинеалоциты. Для большинства нейроэндокринных клеток, синтезирующих пептидные гормоны, показана лишь потенциальная способность образовывать дофамин и серотонин после введения в организм их предшественников. Группу биогенных аминов, обладающих функцией гормонов, составляют катехоламины, серотонин, мелатонин и гистамин.
Катехоламины - это производные тирозина - аминокислоты, которая может образовываться из фенилаланина.
Основная схема их образования идет по следующей цепочке: фенилаланин -» тирозин -> ДОФА -» дофамин -> норадреналин -> адреналин. В 1901 г. адреналин был выделен из надпочечников в составе экстракта, обладающего способностью повышать кровяное давление. В ДНЭС катехоламины синтезируются в клетках мозгового вещества надпочечников, а также в ганглиях и параганглиях симпатической нервной системы. Спектр гормонального действия адреналина и норадреналина включает влияние на сердечно-сосудистую систему, на органы пищеварительного тракта и дыхательных путей и определяется типом специфических адренорецепторов, локализованных на мембранах клеток-мишеней. Тканевыми мишенями для катехоламинов являются мышечная ткань, жировая ткань и печень. Серотонин и мелатонин. В 1948 г. в лаборатории И. Пэйджа из сыворотки крови млекопитающих была выделена субстанция, обладающая сосудосуживающим действием и получившая название серотонин. Независимо от этих исследований еще в 1930 г. Б. Эрспамер с сотрудниками экстрагировали и охарактеризовали вещество из энтерохромаффинных клеток слизистой оболочки ЖКТ. Поскольку это вещество стимулировало сокращение кишечника, оно было названо энтерамином.
Идентификация химического строения показала, что серотонин и энтерамин представляют собой одно и то же вещество - 5-окситриптамин.
В настоящее время установлено, что около 90% эндогенного серо-тонина содержится в ЖКТ, где он в основном синтезируется и накапливается в ЕС-клетках. Серотонин относится к числу ключевых посредников химической информации в организме, выполняющих роль как гормонов, так и нейротрансмиттеров. Этот биогенный амин оказывает прямое действие на гладкие мышцы сосудов, вызывая в разных условиях их сокращение или релаксацию. Кроме того, он может потенцировать или ослаблять ответы, индуцированные другими вазоактивными агентами. Серотонин принимает участие в регуляции дыхания, температуры тела, моторики органов пищеварительного тракта и секреции слизи. В последние годы получены данные о том, что серотонин обладает митогенным действием и может регулировать пролиферативную активность эпителиальных, эндотелиальных и лимфоидных клеток.
В 1958 г. А. Лернер с сотрудниками выделили пинеальную субстанцию, обладающую способностью просветлять меланофоры кожи лягушки, названную ими мелатонином.
Авторы идентифицировали мелатонин как индольное соединение, представляющее К-апетил-5-метокситриптамин. Длительное время считалось, что мелатонин образуется исключительно в пинеальной железе. Однако в 1974 г. Н. Т. Райхлин и И. М. Кветной показали принципиальную возможность образования мелатонина в энтерохромаффинных клетках. В настоящее время установлено, что ЕС-клетки ЖКТ являются основным источником экстрапинеального мелатонина. Мелатонин является универсальным регулятором биологических ритмов и обладает широким спектром физиологического действия: регулирует процессы дифференцировки и деления клеток, в ряде случаев оказывает ингибирующее действие на развитие опухолей, обладает иммуномодулирующим действием и регулирует содержание свободных радикалов в тканях. Лишь недавно было установлено, что мелатонин обладает уникальным по сравнению с другими аминами механизмом действия: являясь высоколипофильной молекулой, он способен легко проникать через липидный би-слой клеточных мембран; в цитоплазме мелатонин действует как антагонист кальций-связываюшего белка - кальмодулина - и оказывает влияние на реорганизацию цитоскелета клетки, тем самым модулируя клеточную активность. Кальмодулин, связывая ионы кальция, ингибирует полимеризацию микротрубочек. Мелатонин, связываясь с кальмодулином, препятствует этому процессу
Источником образования серотонина и мелатонина является незаменимая аминокислота триптофан, поступающая в организм с пищей. Их биосинтез включает несколько этапов: триптофан -> 5-ОТФ -> 5-ОТ (серотонин) -> N-ацетилсеротонин -> N-ацетил-5-метоксисеротонин (мелатонин). Гистамин образуется в процессе декарбоксилирования незаменимой аминокислоты - гистидина. Биосинтез этого моноамина является примером высокой пластичности химического кодирования, обеспечивающей экспрессию одинаковых медиаторов в гистогенетически разных клетках. В 1953 г. Дж. Рили и Г. Вест идентифицировали гистамин в тучных клетках соединительной ткани. В 1960-1980-х гг. методами гистохимии и иммуногистохимии было показано наличие гистамина в ECL-клетках желудка у многих видов млекопитающих, включая человека. Кроме того, в центральной и периферической нервной системе были выявлены гистаминергические нейроны. Многочисленными исследованиями показано, что гистамин, продуцируемый ECL-клетками, играет центральную роль в регуляции образования соляной кислоты, стимулируя функциональную активность париетальных клеток.
Основными регуляторными пептидами, выявленными в эндокринных и нервных клетках, являются пептиды семейства гастрина, гастрин-рилизинг пептид, вещество Р, кальцитонин-ген-родственный пептид, опиоидные пептиды, инсулин, пептиды семейств секретина и панкреатического полипептида, соматостатин и нейротензин. Семейство гастрина. Группа кишечных гормонов, образующих семейство гастрина, включает гастрин, холецистокинин и их молекулярные варианты. Биологический эффект в молекуле гастрина несет аминокислотная последовательность, локализованная в С-концевом участке гормона. Гастрин синтезируется в G-клетках, сконцентрированных в пилорических железах. Однако гастрин-подобная иммунореактивность обнаружена также в области дна желудка и в проксимальном отделе двенадцатиперстной кишки. Одной из функций гастрина является регуляция кислотообразования путем стимуляции высвобождения гистамина из ECL-клеток. Этот пептид обладает трофическим эффектом, который подтверждается клиническими наблюдениями и экспериментальными данными. Так, резекция антрального отдела желудка обусловливает постепенную редукцию желез, локализованных в оставшейся части желудка. При повышенной секреции гастрина или длительном введении его синтетических аналогов наблюдается пролиферация ECL-клеток, гиперплазия слизистой оболочки дна желудка и значительное увеличение количества париетальных клеток. Предполагается важная роль гастрина в патогенезе язвенной болезни и рака желудка. В то время как гастрин оказывает заметное влияние на рост клеток в слизистой оболочке желудка, холецистокинин стимулирует пролиферацию клеток в двенадцатиперстной кишке и желчном пузыре, а также в эндокринной части поджелудочной железы. Биологическая активность этого гормона связана с С-терминальным фрагментом, состоящим из восьми аминокислотных остатков, причем последние пять идентичны пяти аминокислотным остаткам молекулы гастрина. С помощью иммуногистохимических и электронно-микроскопических исследований показана локализация холецистокинина в 1-клетках тощей кишки.
Эффекты, вызываемые пептидами семейства гастрина, и значение этих гормонов в регуляции функций желудка, поджелудочной железы и желчного пузыря давно и хорошо известны. Однако исследования, выполненные в последние годы, показали, что их физиологическая роль намного сложнее, чем полагали ранее. Иммуногистохимические исследования с использованием антител к С-терминальному фрагменту гастрина позволили обнаружить гастрин или холецистокин-подобные пептиды не только в эндокринных клетках, но и в нервных волокнах, а также в сером веществе коры головного мозга, в нейро- и аденогипофизе. Имеются данные, указывающие на присутствие гастрина в D-клетках островков Лангерганса в поджелудочной железе. Наличие гастрин-продуцирующих клеток в поджелудочной железе в период эмбриогенеза можно считать твердо установленным. Гастрин-рилизинг пептид (бомбезин) (ГРП) представляет 27-ами-нокислотный пептид, гомологичный бомбезину, который впервые был выделен из кожи амфибий. При радиоиммунологическом определении бомбезин-подобные вещества были выявлены в экстрактах ЖКТ, легких и головного мозга. Иммуногистохимические исследования показали, что ГРП локализуется в тонких нервных волокнах подслизистой оболочки и в эндокринных клетках слизистой оболочки кишечника.
Высокое содержание ГРП обнаруживается в аксонах нейронов гипоталамуса, лимбических отделов мозга. Бомбезин-подобная иммунореактивность выявлена в легких эмбрионов и новорожденных человека, как в эндокринных клетках мелких бронхов и бронхиол, так и в иннервирующих их волокнах. Установлено, что ГРП оказывает влияние на пищеварительный тракт, стимулируя выделение гастрина из G-клеток, активизирует процессы секреции в поджелудочной железе и двигательную активность кишечника, а также усиливает опорожнение желчного пузыря. В дыхательных путях ГРП действует как бронхоконстриктор, вазо-констриктор и фактор роста для эпителиальных клеток. ГРП сокращает гладкую мускулатуру матки и вызывает сужение сосудов почки, тем самым активизируя ренин-ангиотензивную систему и вызывая гипертонию и антидиурез.
Вещество Р выявлено в слюнных железах и надпочечниках, во всех отделах ЖКТ различных млекопитающих, включая человека, в щитовидной железе, дыхательных путях, гладких мышцах, коже, почках и других органах выделительной системы, но наибольшее его содержание обнаружено в двенадцатиперстной и толстой кишке. Иммуногистохимическими методами показано, что материал, реагирующий с антителами к синтетическому веществу Р, содержится в клеточных телах и отростках ауэрбаховского и мейснеровского интрамуральных сплетений кишечника, в цитоплазме ЕС-клеток, которые располагаются преимущественно в слизистой оболочке пилорического отдела желудка и в толстой кишке, а также в эндокринных клетках и нейроэпителиальных тельцах легких. Высокие концентрации вещества Р в мозге обнаружены в гипоталамусе и черной субстанции.
Можно считать твердо установленными следующие физиологические эффекты вещества Р: сильное спазмогенное действие на все сегменты пищеварительного тракта млекопитающих, хотя их чувствительность может варьировать; временное падение кровяного давления в результате периферической вазодилятации при внутримышечном или внутриартериальном введении; оказание седативного действия, в связи с чем вещество Р предположительно считают физиологическим транквилизатором, вовлеченным в модуляцию болевой чувствительности. В кишечнике субстанция Р является существенным стимулирующим фактором спонтанной активности.