Постоянная концентрация гормона в крови поддерживается за счет гормональных осей, работающих по замкнутому контуру из-за наличия обратных связей («плюс-минус» взаимодействий). Наиболее изучены вертикальные гормональные оси, часто обозначаемые как оси гипоталамус-гипофиз-периферическая железа. В этих случаях прямые связи – положительные, а обратные – отрицательные. В системе гипоталамус-гипофиз-периферическая железа обратные связи подразделяются на:
- длинные (периферическая железа–гипофиз/гипоталамус);
- короткие (гипофиз–гипоталамус);
- ультракороткие (межклеточные связи гипофиза/гипоталамуса).
На рис. 14 это показано на примере кортикотропной оси.
Рис. 14. Кортикотропная ось. Длинные, короткие и ультракороткие обратные связи
К вертикальным осям относятся тиреотропная, гонадотропная и кортикотропная оси, механизм их саморегуляции представлен на рис. 15.
Рис. 15. Вертикальные гормональные оси, работающие по механизму отрицательной обратной связи
Тиреотропная ось
Включает тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ, тиролиберин) гипоталамуса, стимулирующий секрецию тиреотропного гормона (ТТГ) передней доли гипофиза (аденогипофиза). Он, в свою очередь, стимулирует секрецию гормонов щитовидной железы – тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Т4 и Т3 снижают продукцию ТТГ и ТРГ по механизму отрицательной обратной связи. ТТГ угнетает секрецию ТРГ.
Гонадотропная ось
Включает гонадотропин-рилизинг-гормон (Гн-РГ, гонадолиберин) гипоталамуса, стимулирующий секрецию гонадотропинов передней доли гипофиза (лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ)). ЛГ стимулирует продукцию андрогенов клетками Лейдига семенника и клетками теки фолликулов яичника, продукцию прогестинов желтым телом яичника. ФСГ стимулирует продукцию эстрогенов клетками Сертоли семенника и клетками гранулезы фолликулов яичника. Андрогены, эстрогены и прогестины снижают продукцию Гн-РГ, ЛГ и ФСГ по механизму отрицательной обратной связи. Гонадотропины подавляют секрецию Гн-РГ.
Кортикотропная ось
Кортикотропная ось включает кортикотропин-рилизинг-гормон (КРГ, кортиколиберин) гипоталамуса, стимулирующий секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) передней доли гипофиза. Он, в свою очередь, стимулирует продукцию глюкокортикоидов – кортизола и кортикостерона. Последние снижают секрецию КРГ и АКТГ по механизму отрицательной обратной связи. Также АКТГ угнетает секрецию КРГ.
Соматотропная ось
В последнее время к вертикальным осям стали причислять соматотропную ось (рис. 16). От других осей ее отличают две особенности:
- в гипоталамусе продуцируются два гормона:
– соматотропин-рилизинг гормон (СТГ-РГ/соматолиберин), стимулирует продукцию СТГ аденогипофизом;
– соматостатин (СС), снижает продукцию СТГ аденогипофизом;
- периферический орган – не эндокринная железа, а эффекторная ткань – печень.
Рис. 16. Соматотропная ось и её отрицательные обратные связи
В печени под действием СТГ усиливается синтез инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1), периферического представителя соматотропной оси.
Соматотропная ось включает соматотропин-рилизинг-гормон (СТГ-РГ, соматолиберин) гипоталамуса, стимулирующий продукцию соматотропного гормона (СТГ) аденогипофиза, соматостатин (СС) гипоталамуса, снижающий продукцию СТГ. СТГ стимулирует продукцию ИФР-1 печенью. Последний снижает секрецию СТГ-РГ и СТГ по механизму отрицательной обратной связи, но повышает секрецию СС. СТГ также угнетает продукцию СТГ-РГ и стимулирует продукцию СС.
Гормональные сети, не имеющие представительства в гипоталамо-гипофизарной системе, более сложны, однако среди них можно выделить следующие группы:
- гормоны, регулирующие обмен углеводов и липидов:
– инсулин;
– глюкагон;
– лептин;
– глюкокортикоиды;
– адреналин и др.
- гормоны, регулирующие водно-солевой обмен:
– ангиотензин;
– альдостерон;
– натийуретические пептиды;
– вазопрессин и др.
- гормоны, регулирующие обмен Ca2+ и фосфатов:
– паратгормон;
– кальцитонин;
– гормональная форма витамина D3;
– гастрин и др.
- гормоны, регулирующие кроветворение:
– эритропоэтин;
– регуляторы эритропоэтина (кортизол, тестостерон и др.).
Рассматриваемые варианты взаиморегуляции гормонов могут осуществляться за счет воздействия на разные составляющие биодинамики гормона. Гормональная регуляция затрагивает синтез гормона, его секрецию, если синтез и секреция разобщены6, а также ритм его выделения (эпизодический, суточный, сезонный). Продукция сигнального соединения чаще регулируется другими гормонами или паракринными факторами, но иногда присоединяется нервная регуляция (гормоны гипоталамуса, эпифиза, мозгового слоя надпочечников), нейроэндокринная (контроль рилизинг-гормонами гипоталамуса), регуляция продуктами обмена (напр., глюкоза крови – инсулин, ионы Ca2+ – паратгормон) (рис. 17).
Рис. 17. Взаиморегуляция гормонов. Типы воздействий и места приложения
6 Характерно для всех гормонов, кроме стероидных.