Крупные эндокринные системы
Крупные эндокринные системы и их целевые ткани.
Сигналы, посылаемые нервной системой, проходят через ряд посредников к конечным целевым тканям. Кроме показанных систем гормоны вырабатываются еще зобной и шишковидной железами, а также группами клеток желудочно-кишечного тракта. ФСГ — сокращенное обозначение фолликулостимулирующего гормона, а ЛГ — лютеинизирующего гормона.
Гормональное регулирование — сложный процесс с обратной связью, в ходе которою образуется множество причинно-следственных связей. Общая схема такова. Гипоталамус секретирует релизинг-факторы, которые в свою очередь стимулируют выделение гормонов из щитовидной железы, надпочечников и гонад (яичек или яичников). Когда концентрация этих гормонов в крови повышается, гипоталамусу посылается сигнал остановить производство релизинг-гормонов, что вынуждает гипофиз уменьшить свою выработку гормонов. Уменьшение выделения гормонов из гипофиза приводит в свою очередь к замедлению производства гормонов щитовидной железой, надпочечниками и гонадами.
В наибольшем количестве гипофиз вырабатывает гормон роста. Клетки гипофиза, называемые соматогропами, производят гормон роста, известный также как соматотропин (по-гречески "повернутый к телу") — соматотропами являются полные 50 процентов клеток гипофиза.
Исследователи давно заметили, что гормон роста достигает своего пика, когда тело человека проходит фазу стремительного роста в подростковом возрасте. Отсюда и название гормона. Секреция гормона роста происходит большей частью короткими всплесками, которые имеют место в первые часы самого глубокого сна. Так что старая присказка, что дети растут во сне, вполне обоснована.
Интересно, что гормон роста остается в крови всего несколько минут. Но этого времени ему вполне достаточно для внедрения в печень, где он преобразуется в факторы роста. Самым важным из них является инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1), известный также под названием соматомедин-С. Именно ИФР-1, а не сам гормон роста, уровень которого может широко варьироваться на протяжении суток, используется в качестве меры того, сколько гормона секретируется организмом. ИФР-1 непосредственно отвечает за большинство действий гормона, описанных в этой книге. Изучаемый ныне как отдельное лекарство, которое может использоваться во многих случаях, где показано применение гормона роста, ИФР-1 в будущем может даже стать альтернативным препаратом.
Центральная нервная система управляет гипоталамусом, который в свою очередь контролирует соматотроп гипофиза (клетхи, секретирующие гормон роста) посредством двух регуляционных систем — РГГР (релизинг-гормон гормона роста), который стимулирует производство ГР, и соматостатин, который блокирует ГР. Другие гормоны действуют в роли модуляторов. Надпочечники вырабатывают кортизол (стрессовый гормон), который ингибирует ГР, в то время как гонады (яичники и яички) вырабатывают половые стероиды, которые стимулируют ГР.
Диаграмма также показывает, как ГР воздействует на печень для производства ИФР-1, который, в свою очередь, стимулирует рост различных тканей, включая мышцы, кости, хрящи, почки и кожу. Наконец, ИФР-1, действуя через контрольный механизм негативной обратной связи, ингибирует дальнейшее производство ГР.
(Адаптировано из: Corpris, Е., Harman, M.S., and Biackman. M.R. Human growth hormone and human aging, Endocrine Reviews [февр. 1993 г.) 14:20–39.)
Выделение ГР регулируется двумя взаимосвязанными, как инь и ян, факторами. Один из них — релизинг-гормон гормона роста (РГГР), который стимулирует его производство, а второй — соматостатин, который, напротив, ингибирует его выделение. Есть и иные факторы, способствующие производству ГР (см. главу 17) и противодействующие ему. Например, физкультура, стресс, эмоциональное возбуждение и диета улучшают выделение ГР, в то время как ожирение и свободные жирные кислоты действуют как ингибиторы. Комплексный контроль над гормоном роста можно увидеть на иллюстрации.
Производство гормона роста снижается с возрастом у животных всех видов, которые были проверены к настоящему времени. У людей количество гормона роста за период между 21 и 31 годами жизни падает примерно на 14 процентов, а к шестидесяти годам среднесуточная выработка гормона уменьшается наполовину. В абсолютных цифрах мы вырабатываем ежесуточно примерно 500 микрограммов гормона в 20-летнем возрасте, 200 мкг — в 40 лет и 25 мкг- в 80 лет.
Как упоминалось выше, самый простой способ измерить количество гормона роста в теле — это измерить уровень ИФР-1 в плазме крови. Величина ниже 350 ME — свидетельство дефицита гормона. В возрасте от 20 до 40 лет уровень ИФР менее 350 ME на литр крови имеют менее 5 процентов здоровых мужчин. Но после достижения 60-летнего возраста столь низкое количество гормона обнаруживается уже у 30 процентов внешне здоровых мужчин. А после 65 лет примерно половина населения испытывает полный или частичный дефицит гормона роста.
Спад уровня гормона роста напрямую связан с распуханием, морщинистостью, дряблостью- дряхлостью существ, которых мы рано или поздно начинаем видеть в зеркале. Те из нас, кто от природы имеет пониженное количество гормонов, стареют значительно быстрее и более видимым образом, нежели те, кто благодаря генам или активным занятиям спортом поддерживает более высокий уровень секреции более продолжительное время. Потеря гормона с возрастом напоминает ситуацию, наблюдаемую при менопаузе. И ей даже дали сходное название — соматопауза.
Ежесуточная секреция гормона роста человека
Ежесуточное производство ГР уменьшается обратно пропорционально возрасту.
Спад производства гормона роста
Общая суточная секреция ГРЧ снижается с возрастом, так что «старческий» уровень достигается к 35–40 годам.
Адаптировано из: Journal of NIH Research, апрель 1995 г.
Интересно, что исследования пациентов с болезнью гипофиза показывают, что спад производства гормонов этой железой происходит в определенной последовательности. Сначала идет гормон роста, за ним гонадотропные гормоны, лютеинизирующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСГ) гормоны и наконец тиреотропный гормон и адренокортикотропин (АКТГ), так что утрата гормона роста из гипофиза является началом каскадоподобного сокращения производства гипофизарных гормонов.
Ответ на эту загадку еще предстоит найти. Исследования показали, что стареющая соматотропная клетка гипофиза все еще способна вырабатывать столько же гормона роста, сколько она вырабатывала в юности при адекватной стимуляции.
Это означает, что сбой происходит где-то среди факторов, регулирующих его выделение. Что-то происходит в кольце обратной связи между выработкой ИФР-1 в печени и гипоталамусом. Обычно падение уровня ИФР-1 подсказывает гипоталамусу стимулировать гипофиз на производство дополнительного гормона роста. Но с возрастом эта прекрасная схема где-то перестает срабатывать.
Некоторые исследователи полагают, что проблема заключается в соматостатине — естественном ингибиторе гормона роста. Было обнаружено, что его количество с возрастом повышается, и он может усиленно блокировать секрецию гормона роста. Когда исследователи подавляли действие соматостатина у старых крыс, всплески ГР у них становились такими же интенсивными, как у молодых крыс. Другие ученые считают, что гормон-предтеча, релизинг-гормон гормона роста (РГГР), который стимулирует выделение гормона роста, начинает слабее реагировать на сигналы обратной связи. Возможно, что имеет место и первое, и второе.