| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Мозковий шар наднирників пов'язаний з вегетативною нервовою системою і продукує катехоламіни: адреналін, норадреналін, дофамін - основні елементи реакції «боротьби або втечі». При реакції «боротьби або втечі» відбуваються різні фізіологічні зрушення: в мозку посилення кровотоку; в серцево-судинній системі збільшення частоти і сили серцевих скорочень, звуження периферичних судин; в легеневій системі підвищення постачання киснем; в м'язах підвищення глико- геноліза, посилення скоротливості; в печінці підвищення продукції глюкози; в жировій тканині підвищення ліполізу; в шкірі зниження кровотоку; в шлунково-кишковому тракті і сечостатевій системі зниження синтезу білка.
Головний продукт мозкового шару надниркових залоз - адреналін. На частку цього з'єднання доводиться приблизно 80% всіх катехоламінів мозкового шару.
Адреналін є нейромедіатором (збудником нервової системи на хімічному рівні), норадреналін - його антагоніст.
При викиді в кров адреналіну включаються різноманітні механізми. Посилюється м'язова активність за рахунок підвищення рівня жирних кислот в крові. Активізується розпад глюкози, що використовується в якості джерела живлення мозку і м'язів. Знижується вивільнення інсуліну, що запобігає поглинання глюкози периферійними тканинами.
Експерименти показали, що додавання адреналіну до свіжих зрізах печінки в буферній середовищі збільшує швидкість розпаду глікогену і сприяє вивільненню вільної глюкози в середу. активність глікогенфосфорилази, каталізує розпад глікогену до глюкози, в цьому середовищі зростає більш різко, ніж у дослідах з екстрактом інтактних зрізів печінки. Виявилося, що стимулюючий ефект адреналіну на фосфорилазу не прямий, він реалізується в дві стадії.
На першій стадії, що вимагає присутності АТР і іонів Mg адреналін впливає на мембрани клітин печінки, викликає утворення в них стимулюючого фактора. На другій стадії також за участю АТР під дією дуже невеликої кількості цього стимулюючого фактора неактивна форма фосфорі- лази - фосфорилаза b - перетворюється в активну фосфорилазу а:
Встановлено, що цей фактор є циклічною адениловой (аденозілмо- нофосфорной) кислотою сАМР (рис. 12.11).
Мал. 12.11. Освіта циклічного адснозілмонофосфата (сАМР) з АТР. каталізує
ферментом аденилатциклазой
У циклічному аденозил Монофосфат фосфатна група утворює ефірні зв'язку з двома гідроксильними групами рибози. Отже, це з'єднання являє собою циклічний фосфодіефір.
Як показали дослідження, адреналін різко стимулює Mg2'-Залежне перетворення
з відщепленням неорганічного пірофосфату РР ,.
Фермент, що каталізує цю реакцію, - аденилатциклаза - виявлений у багатьох тварин тканинах. Він міцно пов'язаний з внутрішньою поверхнею плазматичноїмембрани і тому важко піддається екстракції і переходу в розчинену форму.
Адреналін зв'язується з рецепторними ділянками на поверхні клітини і відіграє роль первинного передавача. Він передає сигнал до утворення в клітині сАМР (вторинного передавача сигналу), який, в свою чергу, сприяє активації глікогенфосфорилази і отщеплению глюкози від глікогену
Ключову роль в активації фосфорілази під впливом сАМР грає проте- інкіназа. Вона є аллостеричним ферментом (дуже великий білок з молярною масою понад 1 млн гЛюль). У неактивній формі протеинкиназа складається з двох каталітичних субодиниць С і двох регуляторних субодиниць R, об'єднаних в комплекс складу C2R2. Коли всі ці субодиниці з'єднані, фермент неактивний. Аллостерічним стимулятором протеїнкінази служить сАМР, який знімає гальмування протеінкіназной активності в комплексі.
Далі виявилося, що сАМР опосередковує дію на клітину не тільки адреналіну, а й багатьох інших гормонів.
Протеїнкіназа, активована сАМР, може фосфорилювати ряд важливих ферментів в різноманітних клітинах-мішенях. До них відносяться кортикотропин, тіротропін, ліпотропін, вазопресин і паратиреоїдного гормон.
Послідовність стадій, в результаті яких адреналін стимулює в печінці розпад глікогену до глюкози, що надходить в кров, наведена на рис. 12.12.
Мал. 12.12. Послідовність стадій (каскад), в результаті яких адреналін стимулює в
печінки розпад глікогену до глюкози
Незважаючи на велику кількість стадій в цій послідовності взаємодій, активність глікогенфосфорилази досягає максимуму через кілька хвилин після зв'язування адреналіну рецепторами на зовнішній поверхні клітинної мембрани.
Послідовність стадій, наведену на рис. 12.12, можна розглядати як каскад впливів одних ферментів на інші (аналог розгалуженої ланцюгової реакції). Кожен фермент в цьому каскаді активує безліч молекул наступного ферменту. Таким шляхом досягається велика і швидке посилення сигналу, що поступає. Це посилення становить приблизно 25 млн раз. В результаті зв'язування всього лише кількох молекул адреналіну адренорецепторами клітин печінки призводить до швидкого викиду в кров декількох грамів глюкози.
Розглянутий каскадний процес в печінці (рис. 12.12) протікає і в скелетних м'язах аж до утворення глюкозо-6-фосфату. Але в м'язах немає глюко- зо-6-фосфатази. тому в них не утворюється вільна глюкоза.
Підвищення концентрації глюкозо-6-фосфату в м'язах призводить до збільшення швидкості гліколізу з утворенням молочної кислоти. В ході цього процесу виробляється АТР, необхідний для скорочення м'язів при їх навантаженні.
Встановлено, що адреналін може гальмувати розпад глікогену в печінці через каскад посилення (рис. 12.13), паралельний розглянутому. У паралельному каскадному процесі, який в певних умовах виявляється переважаючим, роль вторинного внутрішньоклітинного посередника грають іони Са.
Рис 12.13. Гальмування синтезу глікогену адреналіном шляхом дезактивації активної глікогенсінтази
Показаний на рис. 12.12 каскад в печінці запускається як адреналіном, так і гормоном підшлункової залози - глюкагоном.
Таким чином, адреналін не тільки стимулює розпад глікогену, а й одночасно гальмує його синтез в печінці із глюкози. Це сприяє максимальному надходженню глюкози в кров.
Зв'язування адреналіну на поверхні клітин печінки і подальше утворення сАМР (рис. 12.12) стимулює каталізує протеїн кінази процес фосфорилювання глікогенсінтази. В результаті активна дефосфорілірованном форма глікогенсінтази перетворюється в неактивну фосфорильовану форму.
Таким чином, ланцюг реакцій, що призводить до зменшення глікогенсін- тазной активності, має той же пусковий механізм, що і розпад глікогену з утворенням вільної глюкози в крові.
В кінцевому рахунку весь доступний глікоген і глюкозо-6-фосфат йдуть на утворення глюкози. Глюкоза надходить в кров. В результаті досягається максимальне забезпечення м'язів енергією і тим самим організм готується до великих навантажень.
Адреналін діє не тільки на печінку, а й на серцеві і скелетні м'язи. У м'язах він стимулює розпад глікогену шляхом впливу на м'язову фосфорилазу через сАМР. У м'язах відсутній глюкозо-6-фосфатаза. Тому продуктом розщеплення глікогену тут є не глюкоза, а молочна кислота, яка утворюється з глюкозо-6-фосфату в ході гліколізу.
Таким чином, стимуляція адреналіном розпаду глікогену в м'язах веде до збільшення швидкості гліколізу і освіти АТР. Це забезпечує активну роботу м'язів.
Мозковий шар наднирників секретує адреналін в кров до тих пір, поки людина або тварина відчувають себе в небезпеці (стан стресу). При цьому аденілатціклазную система печінки залишається активованою. В результаті концентрація сАМР в клітинах-мішенях підтримується на високому рівні, що забезпечує велику швидкість розпаду глікогену.
Коли небезпека зникає, секреція адреналіну припиняється. Його вміст у крові швидко падає в результаті ферментативного розщеплення в печінці. Рецептори адреналіну стають вільними, аденилатциклаза повертається в неактивний стан і освіту сАМР припиняється.
Ціклоаденозілмонофосфат сАМР, що залишився в цитоплазмі клітини, гідролізується під дією фосфодіестерази, активованої іонами Са2'(Рис. 12.14), з утворенням вільного аденозил монофосфата АМР:
Мал. 12.14. Гідроліз сАМР підлогу дією фосфодіестерази, активованої іонами Са2+
Фосфодіестерази багатьох тканин активується іонами Са2 Цей ефект непрямий: спочатку іони Са2~ Утворюють комплекс з регуляторним білком кальмоду- лином, потім цей комплекс приєднується до фосфодіестерази і активує її.
По ходу зменшення вмісту сАМР в цитоплазмі вивільняється сАМР, пов'язаний з регуляторними С- і R-субодиницями протеїнкінази. В результаті ці субодиниці з'єднуються в комплекс C2R2 і протеинкиназа переходить в неактивну форму. Фосфорильована форма кінази фосфорілази далі піддається дефосфорілірованіе так само, як фосфорилаза а. під дією фосфатази фосфор мул ази. Все це повертає систему гідролізу глікогену в початковий стан. Одночасно відновлюється активність глікогенсінтази шляхом її дефосфорилирования. Послідовність стадій, наведених на рис. 12.13, здійснюється в протилежному напрямку.
сАМР бере участь в реалізації біологічної дії великого числа гормонів. До них крім адреналіну і глюкагону відносяться: паратгормон, тіротро- пін, лютропін, фоллітропін, кальцитонін, кортикотропін, В-меланотропін, серотонін. вазопресин.
Кальмодулін є Са2* -Зв'язуючим білок, широко поширений у всьому тваринному світі. Майже у всіх видів тварин кальмодулин має одну і ту ж амінокислотну послідовність, т. Е. Це один із стародавніх і не змінених в ході еволюції тваринних білків.
Іони Са2* В цитоплазмі регулюють багато функцій клітини, тому вони, подібно сАМР, грають важливу регуляторну роль як вторинний посередник.
Алкалоїди кофеїн і теїн, що містяться в каві і чаї відповідно, інгібують фосфодіестеразу. В результаті ці алкалоїди підсилюють і подовжують дію адреналіну шляхом зниження швидкості розпаду сАМР.