6.6. ГОРМОНЫ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА
Основной
функцией этих гормонов является влияние на моторику и секрецию различных
отделов пищеварительного тракта. Они секретируются во всех его частях, однако
наибольшее разнообразие типов клеток и синтезируемых ими гормонов описано в желудке
и двенадцатиперстной кишке. Как производные первичной кишки, оба отдела
функционально связаны с печенью и поджелудочной железой, что определяет и сходство
секретируемых ими гормонов. Однако различие рН жидкостных сред в разных отделах
тракта обусловило преобладание характерных для них изоформ тех или иных
гормонов. Рассмотрим некоторые из них.
Гормоны семейства
глюкагона. У человека и крыс
синтезируются в α—клетках поджелудочной
железы, у собак и кошек — в аналогичных клетках дна желудка, а также в
энтерохромаффинных (совместно с серотонином) и клетках L—типа подвздошной и
толстой кишки. Предшественник этих гормонов проглюкагон синтезируется в клетках
кишки, желудка, печени, сердца и головного мозга (где они выполняют функцию
нейромедиаторов или модуляторов). Основная функция состоит в увеличении
концентрации глюкозы в плазме крови. Этому способствует увеличение в кишке
всасывания, в почках — реабсорбции глюкозы. В печени гормон через увеличение
цАМФ стимулирует процессы гликогенолиза и глюконеогенеза. Рост внутриклеточного
уровня глюкозы интенсифицирует клеточное дыхание, обмен веществ и Са—зависимый
выход глюкозы в кровь. Связывание глюкагона с рецептором через активацию Gq—белков
приводит к деполяризации нейронов в мозговых центрах и запуску углеводного
аппетита и соответствующих тактик пищевого поведения.
В семейство пептидов гастрина
и холецистокинина входят несколько изоформ гормонов, различающихся по
числу аминокислотных остатков.
Гастрин секретируется в G—клетках привратниковой
(пилорической) части желудка, в двенадцатиперстной кишке (в железах и на концах
ворсинок), а также в G—клетках. панкреатических островков (Лангерганса).
Связывание гормона с рецептором сопряжено с активацией Gq—белка и фосфолипазы С
с последующим увеличением внутриклеточной концентрации Са2+. Это
определяет механизм действия гастринов: активация сокращения гладкомышечных
клеток и регулируемого Са2+—зависимого экзоцитоза — в секреторных.
Гормональные эффекты обусловлены и распределением рецепторов гастрина: в
слизистой оболочке кишки и экзокринной части поджелудочной железы гормон
активирует секрецию ферментов, участвующих в гидролизе белков. В желудке, где
начинается процесс переваривания белков, гастрины активируют секрецию гистамина
и гистаминзависимого образования НCl. Кроме
того, гастрин стимулирует выделение пепсиногена, конвертируемого в кислой среде
в пепсин, через рецепторы гладкомышечных клеток стенки пищеварительного тракта,
особенно локализованных в области миогенных пейсмекеров стенки желудка и
проксимальной части двенадцатиперстной кишки, где формируется паттерн моторики,
соответственно, желудка и кишки.
Гастрины участвуют в одном
из механизмов согласованной регуляции двигательной активности отделов
пищеварительного тракта, что особенно важно при переходе пищи из желудка в
тонкую кишку. Кальцийзависимое воздействие на моторику пищеварительного тракта
связано также с усилением гастрином секреции ацетилхолина из терминалей
нейритов метасимпатической нервной системы, поскольку ацетилхолин является
важным компонентом локального контроля перистальтики. Вызванная гастрином так
называемая «голодная» перистальтика (например, в начальной фазе длительного
голодания при протеолизе собственных белков организма) приводит к активации
многочисленных механорецепторов пищеварительного тракта и брыжейки с
последующим повышением возбудимости ЦНС, активацией центра голода гипоталамуса
и запуском пищевого поведения. Возникновению при этом селективного белкового
аппетита способствуют увеличение концентрации свободных аминокислот в
периферической крови и церебральном кровотоке и, кроме того, связывание
гастрина рецепторами ЦНС.
Гастрин, помимо пищеварительной системы,
синтезируется во многих структурах обонятельного мозга, коре больших полушарий,
латеральном гипоталамусе и комплексе ядер блуждающего нерва. Рефлекторная
секреция в этих структурах гастрина в ответ на запах или вкус белковой пищи (реальные
или воображаемые по памяти) может стать также причиной селективного аппетита,
пищевого поведения и голодной перистальтики.
Холецистокинин (панкреозимин) синтезируется в интестинальных клетках, в собственной
пластинке тонкой кишки, а также в белой пульпе селезенки. Широко распространен
пептид в нервной системе (в том числе и в метасимпатических сплетениях тонкой
кишки) как нейротрансмиттер. В структурах головного мозга медиаторами чаще
являются фрагменты холецистокинина из 8 и 4 аминокислотных остатков. Лиганд—рецепторное
связывание приводит к активации фосфоинозитольной системы внутриклеточных
посредников и Са—зависимому увеличению моторики гладкомышечных стенок протоков
— жёлчного пузыря и поджелудочной железы.
Желчегонный
эффект холецистокинина обусловил и его название (от греч. chole — жёлчь, kystis — пузырь, kineo — двигать). Через рецепторы экзокринных
панкреатических клеток гормон усиливает секрецию липаз, протеаз и частично
электролитов. Роль холецистокинина в переваривании липидов сочетается с его
ключевой функцией в церебральной регуляции липидного аппетита и насыщения.
Увеличение концентрации свободных жирных кислот и триглицеридов в плазме крови
в результате эффектов гормона оказывает тормозное влияние на моторику
пищеварительного тракта и снижает возбудимость структур ЦНС с выраженным
сомногенным эффектом. Последний усиливается иммуноактивирующим воздействием
холецистокинина, поскольку цитокины иммунокомпетентных клеток ингибируют
активность церебральных центров.
В
лимфоидных органах пищеварительного тракта гормон активирует синтез
иммуноглобулинов: максимально IgA, а также — IgG, IgM, IgE. Некоторые из них могут встраиваться в слизевые
наложения тонкой кишки, что усиливает защиту организма от агрессивных
воздействий внешней среды на уровне наибольшего всасывания питательных веществ
в кровь, оттекающую к печени. Активность лимфоцитов пейеровых бляшек,
расположенных в этих же отделах кишки, повышается под прямым влиянием
холецистокинина и опосредованно, через усиление экзоцитоза других гормонов.
Семейство секретина и вазоактивного интестинального
полипептида (ВИП) более обширно,
гормоны имеют частичную молекулярную гомологию. В молекуле секретина
содержится 27 или более аминокислотных остатков. Он секретируется в
двенадцатиперстной и тощей кишке (S—клетки), а также в адено— и нейрогипофизе и
структурах ЦНС. Связывание высокоаффинных рецепторов сопровождается активацией
аденилатциклазной системы вторичных посредников. Это приводит к выделению
дофамина в медиальном возвышении и увеличению секреции пролактина и
лютеинизирующего гормона из аденогипофиза. В клетках экзокринной части поджелудочной железы
секретин стимулирует выделение бикарбонатов и воды, контролируя таким образом
объем панкреатического сока. В меньшей степени гормон влияет на секрецию
ферментов. В печени секретин увеличивает объем выделяемой жёлчи и содержание в
ней бикарбонатов и ионов хлора. Через эти эффекты секретин регулирует
бикарбонатную буферную систему регуляции рН в проксимальном отделе тонкой
кишки.
Вазоактивный
интестинальный полипептид в пищеварительной системе является не только
распространенным гормоном и парагормоном, но и медиатором метасимпатических и
парасимпатических волокон, иннервирующих различные структуры. Гормон этот
выделяют эндокриноциты слизистой оболочки нижней трети пищевода, антрального
отдела желудка, тонкой и прямой кишки, а также D1—клетки островков
Лангеранса поджелудочной железы (максимальная секреция), эпителий и нейроны
дыхательной системы. Гормон секретируется в гипоталамо—гипофизарной системе.
Как нейротрансмиттер он чаще совместно расположен с субстанцией Р и
ацетилхолином в структурах холинергической системы мозга, где, как и в нервно—мышечном
синапсе, облегчает постсинаптическое действие ацетилхолина. Из многочисленных
эффектов гормона в пищеварительной системе можно выделить антигастриновые и
проглюкагоновые. Кроме того, через свои рецепторы гормон в основном подавляет
функции Т— и В—лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов на уровне
иммунокомпетентных структур.
Таким
образом, все рассмотренные гормоны участвуют в контроле функций
пищеварительного тракта и пищеварительных желез, расположенных вне его, в
регуляции обмена веществ и функций головного мозга, а также иммунокомпетентных
органов и клеток.
Гормоны
пищеварительных желез, расположенных вне тракта, помимо регуляции его функций,
имеют собственную функциональную специфику, определяющую и отличия в
гормонопоэзе.
Гормоны
слюнных желез. В слюнных железах эндокринная функция присуща клеткам протокового
отдела. Первым был открыт гормон паротин, секретируемый в ответ на
поступление в полость рта углеводов. Этот гормон стимулирует секрецию клетками
экзокринной части поджелудочной железы ферментов, участвующих в дальнейшем
процессе гидролиза углеводов в тонкой кишке. Позже в подчелюстных слюнных железах
мышей был выявлен ряд факторов роста, регулирующих развитие структур нервной
системы (фактор роста нервов и фактор роста глии) и эпителиальных
структур экто— и нейроэктодермального происхождения (эпидермальный фактор
роста).
Пролактин, секретируемый в слюнных
железах, как и гипофизарный, регулирует продукцию электролитов и белка слюны в
ацинарной и, возможно, протоковой части органа, определяя основные параметры
жидкости. Другие паротидные гормоны регулируют локальное кровообращение слюнных
желез, слизистой оболочки рта и носоглотки, их болевую чувствительность,
секрецию лизоцима слюны, а также активность лимфоидных органов (миндалин),
синтез иммуноглобулинов.
Таким
образом, гормоны слюнных желез регулируют углеводный обмен, рост и развитие
нервной системы, а также иммунную защиту внутренних органов пищеварительной и
дыхательной систем на «границе» с агрессивной внешней средой.
Гормоны
печени.
Печень как эндокринный орган начинает функционировать сразу после закладки в
эмбриогенезе, секретируя различные факторы роста.
Секреция
обусловлена, прежде всего, тем, что орган является мишенью для основных
ростовых гормонов — инсулина, соматотропина, гонадотропинов и вырабатывает соматомедины. Синтез в печени
активинов, ингибина и других веществ свидетельствует о возможном участии органа
в формировании и функционировании репродуктивной системы, в частности, в
эмбриогенезе. С этим согласуются представления о половом диморфизме
метаболической функции печени. У женщин под влиянием пролактина образуется
лактогенный фактор печени, вызывающий лактацию.
Как
и поджелудочная железа, печень под влиянием панкреатических гормонов
продуцирует множество пищеварительных ферментов, а также гормонов желудка и
кишки, попадающих в печень с кровью, оттекающей от тонкой кишки. Большое количество
рецепторов в стенках сосудов печени и паренхиме способствуют интегральной
оценке таких параметров этой крови, как рН, осмотическое и онкотическое
давление, температура, концентрация глюкозы, свободных жирных и аминокислот.
Следует заметить, что рецепторные структуры сенсорных нервных волокон
обеспечивают рефлекторную совместную регуляцию функций печени, поджелудочной
железы, пищеварительного тракта и других физиологических систем организма.
Однако локально эти же факторы крови, непосредственно влияя на клетки печени,
воздействуют на такие функции органа, как термогенез, барьерная функция и
регуляция осмотического давления крови.