Пульсирующая секреция - это биохимический феномен, наблюдаемый в самых разных типах клеток и тканей , в которых химические продукты секретируются в регулярном временном режиме. Наиболее распространенными клеточными продуктами, высвобождаемыми таким образом, являются межклеточные сигнальные молекулы, такие как гормоны или нейротрансмиттеры . Примеры гормонов, которые секретируются пульсирующе, включают инсулин , тиреотропин , TRH , гонадотропин-рилизинг-гормон (GnRH) и гормон роста (GH). В нервной системе наблюдается пульсация колебательной активности отгенераторы центральных паттернов . В сердце кардиостимуляторы могут работать и секретировать пульсирующе. Пульсирующий паттерн секреции имеет решающее значение для функции многих гормонов, чтобы поддерживать тонкий гомеостатический баланс, необходимый для основных жизненных процессов, таких как развитие и размножение . Изменения концентрации с определенной частотой могут иметь решающее значение для функции гормона, о чем свидетельствует случай агонистов GnRH , которые вызывают функциональное ингибирование рецептора GnRH из-за сильного подавления в ответ на постоянную (тоническую) стимуляцию. Пульсация может повышать чувствительность тканей-мишеней к интересующему гормону и активировать рецепторы, что приводит к улучшенным ответам. Эта повышенная реакция могла способствовать улучшению приспособленности животного к окружающей среде и способствовать его эволюционному удержанию.
Пульсирующая секреция в различных формах наблюдается при:
- Гормоны, связанные с гипоталамо-гипофизарно-гонадной осью (HPG)
- Глюкокортикоиды
- Инсулин
- Гормон роста
- Гормон паращитовидной железы
Нейроэндокринная пульсация
Нервная система контролирует высвобождение гормонов в гипоталамусе , из которого берут начало нейроны, которые населяют паривентрикулярное и дугообразное ядра. [1] Эти нейроны проецируются на срединное возвышение, где они секретируют высвобождающие гормоны в гипофизарную портальную систему, соединяющую гипоталамус с гипофизом . Там они определяют эндокринную функцию через четыре оси гипоталамус-гипофиз-железы. [1] Недавние исследования начали предлагать доказательства того, что многим гормонам гипофиза, которые, как наблюдали, эпизодически высвобождаются, предшествует пульсирующая секреция связанного с ними рилизинг-гормона из гипоталамуса аналогичным пульсирующим образом. Новые исследования клеточных механизмов, связанных с пульсацией гормона гипофиза, например, наблюдаемые для лейтинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), показали аналогичные импульсы в гипофизарных сосудах гонадотропин-высвобождающего гормона (ГнРГ). [2] [3]
Лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон (ось HPG)
ЛГ высвобождается из гипофиза вместе с ФСГ в ответ на высвобождение ГнРГ в портальную систему гипофиза. [4] Пульсирующее высвобождение ГнРГ вызывает пульсирующее высвобождение ЛГ и ФСГ, что модулирует и поддерживает соответствующие уровни биодоступного гонадного гормона: тестостерона у мужчин и эстрадиола у женщин, подчиняющихся требованиям превосходной петли обратной связи. [3] У женщин уровень ЛГ в репродуктивном периоде обычно составляет 1–20 МЕ / л, а у мужчин старше 18 лет - 1,8–8,6 МЕ / л. [5] [6] [7]
АКТГ и глюкокортикоиды (ось HPA)
Регулярные импульсы глюкокортикоидов, в основном кортизола в случае людей, регулярно высвобождаются из коры надпочечников в соответствии с циркадным ритмом в дополнение к их высвобождению как части стрессовой реакции . [8] [9] Высвобождение кортизола следует за высокой частотой импульсов, формирующих ультрадианный ритм , с амплитудой, являющейся основным изменением его высвобождения, так что сигнал модулируется по амплитуде . [8] Пульсация глюкокортикоидов соответствует циркадному ритму, причем самые высокие уровни наблюдаются перед пробуждением и перед ожидаемым временем приема пищи. [8] [9] Этот образец амплитуды высвобождения наблюдается у позвоночных. [9] Исследования, проведенные на людях, крысах и овцах, также наблюдали подобный циркадный паттерн высвобождения адренокортикотропина (АКТГ), незадолго до пульса в образующемся кортикостероиде. [8] В настоящее время предполагается, что наблюдаемая пульсация АКТГ и глюкокортикоидов обусловлена пульсацией кортикотропин-рилизинг-гормона (CRH), однако существует мало данных, подтверждающих это из-за сложности измерения CRH. [8]
Тиротропин и гормоны щитовидной железы (ось HPT)
Паттерн секреции тиреотропина (ТТГ) формируется инфрадианными , циркадными и ультрадианными ритмами. Инфрадианные ритмы в основном представлены круглогодичными вариациями, отражающими сезонность функции щитовидной железы. [10] Циркадные ритмы приводят к пику секреции ( акрофаза ) около полуночи и к надиру концентрации около полудня и в начале дня. [11] [12] Аналогичная картина наблюдается для трийодтиронина , но с фазовым сдвигом. [12] Пульсирующее высвобождение способствует сверхдиальному ритму концентрации ТТГ примерно с 10 импульсами в 24 часа. [13] [14] [15] Амплитуда циркадных и ультрадианных ритмов снижается при синдроме тяжелого не тиреоидного заболевания (ТАЦИТ). [16] [17]
Современные теории предполагают, что аутокринные и паракринные (ультракороткие) механизмы обратной связи, контролирующие секрецию ТТГ в передней доле гипофиза, являются основным фактором, способствующим эволюции его пульсации. [18] [19] [20]
Инсулин
Пульсирующая секреция инсулина отдельными бета-клетками вызвана колебаниями концентрации кальция в клетках. В бесконтактных бета-клетках (т.е. вне островка Лагерганса ) периодичность этих колебаний весьма непостоянна (2-10 мин). Однако внутри островка Лангерганса колебания синхронизируются за счет электрической связи между близко расположенными бета-клетками, которые связаны щелевыми контактами , и периодичность более равномерная (3-6 мин). [21] В дополнение к щелевым соединениям, координация импульсов управляется сигнализацией АТФ . α- и δ-клетки в поджелудочной железе также одинаково часто разделяют секретирующие факторы. [22]
Рекомендации
- ^ a b Кандел Э. Р., Джесселл TM, Шварц Дж. Х., Сигельбаум С. А., Хадспет А. Дж. (2013). Принципы неврологии (5-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9780071390118. OCLC 795553723 .
- ^ Wetsel WC, Valença MM, Merchenthaler I, Liposits Z, López FJ, Weiner RI, Mellon PL, Negro-Vilar A (май 1992 г.). «Внутренняя пульсирующая секреторная активность иммортализованных нейронов, выделяющих лютеинизирующий гормон-рилизинг-гормон» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (9): 4149–53. Bibcode : 1992PNAS ... 89.4149W . DOI : 10.1073 / pnas.89.9.4149 . PMC 525650 . PMID 1570341 .
- ^ а б Stamatiades GA, Kaiser UB (март 2018 г.). «Регулирование гонадотропинов пульсирующим гонадолиберином: передача сигналов и экспрессия генов» . Молекулярная и клеточная эндокринология . 463 : 131–141. DOI : 10.1016 / j.mce.2017.10.015 . PMC 5812824 . PMID 29102564 .
- ^ Молина, Патрисия Э. (9 апреля 2018 г.). Эндокринная физиология . Предшественник: Молина, Патрисия Э. (Пятое изд.). [Нью-Йорк]. ISBN 978-1-260-01936-0. OCLC 1026417940 .
- ^ Mayo Medical Laboratories - Идентификатор теста: ЛГ, лютеинизирующий гормон (ЛГ), сыворотка, заархивированная 25 сентября 2016 г. на Wayback Machine , извлечена в декабре 2012 г.
- ^ Предложенный Всемирной организацией здравоохранения международный стандарт лютеинизирующего гормона. Комитет экспертов ВОЗ по биологической стандартизации. Всемирная организация здравоохранения . Женева. 2003 г.
- ^ Международный стандарт ВОЗ, лютеинизирующий гормон, человеческий рекомбинантный. Национальный институт биологических стандартов и контроля.
- ^ а б в г д Gjerstad JK, Lightman SL, Spiga F (сентябрь 2018 г.). «Роль отрицательной обратной связи глюкокортикоидов в регуляции пульсации оси HPA» . Стресс . 21 (5): 403–416. DOI : 10.1080 / 10253890.2018.1470238 . PMC 6220752 . PMID 29764284 .
- ^ а б в Калсбек А., Ван дер Спек Р., Лей Дж., Эндерт Э., Буйс Р.М., Флиерс Э. (февраль 2012 г.). «Циркадные ритмы в оси гипоталамо-гипофиз-надпочечники (HPA)». Молекулярная и клеточная эндокринология . 349 (1): 20–9. DOI : 10.1016 / j.mce.2011.06.042 . PMID 21782883 . S2CID 33843620 .
- ^ Тендлер, А; Бар, А; Мендельсон-Коэн, Н; Карин, О; Корем Коханим, Y; Маймон, L; Майло, Т; Раз, М; Мэйо, А; Танай, А; Алон, Ю (16 февраля 2021 г.). «Сезонность гормонов в медицинских записях предполагает круглогодичные эндокринные циклы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (7): e2003926118. DOI : 10.1073 / pnas.2003926118 . PMC 7896322 . PMID 33531344 .
- ^ Lucke, C; Hehrmann, R; фон Майерсбах, К; фон цур Мюлен, А (сентябрь 1977 г.). «Исследования суточных вариаций ТТГ, тироксина и трийодтиронина в плазме у человека». Acta Endocrinologica . 86 (1): 81–8. DOI : 10,1530 / acta.0.0860081 . PMID 578614 .
- ^ а б Рассел, Вт; Харрисон, РФ; Смит, N; Дарзи, К; Шале, S; Weetman, AP; Росс, Р.Дж. (июнь 2008 г.). «Свободный трийодтиронин имеет отчетливый циркадный ритм, который задерживается, но соответствует уровням тиреотропина» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 93 (6): 2300–6. DOI : 10.1210 / jc.2007-2674 . PMID 18364382 .
- ^ Гринспен, SL; Клибански, А; Schoenfeld, D; Риджуэй, ЕС (сентябрь 1986 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина у человека». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 63 (3): 661–8. DOI : 10,1210 / jcem-63-3-661 . PMID 3734036 .
- ^ Брабант, G; Шутка, K; Ранфт, Ю; Schuermeyer, T; Вагнер, ТО; Hauser, H; Куммер, Б; Файстнер, H; Hesch, RD; фон цур Мюлен, А (февраль 1990 г.). «Физиологическая регуляция циркадной и пульсирующей секреции тиреотропина у нормальных мужчин и женщин». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 70 (2): 403–9. DOI : 10,1210 / jcem-70-2-403 . PMID 2105332 .
- ^ Сэмюэлс, MH; Veldhuis, JD; Генри, П; Риджуэй, ЕС (август 1990 г.). «Патофизиология пульсирующего и совокупного высвобождения тиреотропного гормона, лютеинизирующего гормона, фолликулостимулирующего гормона и альфа-субъединицы». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 71 (2): 425–32. DOI : 10,1210 / jcem-71-2-425 . PMID 1696277 .
- ^ Adriaanse, R; Romijn, JA; Брабант, G; Endert, E; Wiersinga, WM (ноябрь 1993 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина при других заболеваниях щитовидной железы». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 77 (5): 1313–7. DOI : 10,1210 / jcem.77.5.8077326 . PMID 8077326 .
- ^ Chatzitomaris, A; Hoermann, R; Мидгли, Дж. Э .; Геринг, S; Городская, А; Дитрих, Б; Abood, A; Klein, HH; Дитрих, JW (2017). «Аллостаз щитовидной железы - адаптивные ответы управления тиротропной обратной связью на условия напряжения, стресса и программирования развития» . Границы эндокринологии . 8 : 163. DOI : 10,3389 / fendo.2017.00163 . PMC 5517413 . PMID 28775711 .
- ^ Дитрих, JW; Теща, А .; Pickardt, CR; Мицдорф, У. (июнь 2004 г.). «Управление тиротропной обратной связью: свидетельство наличия дополнительной ультракороткой обратной связи из фрактального анализа». Кибернетика и системы . 35 (4): 315–331. DOI : 10.1080 / 01969720490443354 . S2CID 13421388 .
- ^ Дитрих, JW; Landgrafe, G; Фотиаду, EH (2012). «ТТГ и тиротропные агонисты: ключевые действующие лица в гомеостазе щитовидной железы» . Журнал исследований щитовидной железы . 2012 : 351864. дои : 10,1155 / 2012/351864 . PMC 3544290 . PMID 23365787 .
- ^ Hoermann, R; Мидгли, Дж. Э .; Лариш, Р; Дитрих, JW (2015). «Гомеостатический контроль оси щитовидной железы-гипофиз: перспективы диагностики и лечения» . Границы эндокринологии . 6 : 177. DOI : 10,3389 / fendo.2015.00177 . PMC 4653296 . PMID 26635726 .
- ^ а б Хеллман Б., Гильф Е., Грапенгессер Е., Данск Н., Салехи А. (август 2007 г.). «[Колебания инсулина - клинически важный ритм. Противодиабетические средства должны увеличивать пульсирующий компонент высвобождения инсулина]». Lakartidningen . 104 (32–33): 2236–9. PMID 17822201 .
- ^ Хеллман Б (2009). «Пульсация высвобождения инсулина - клинически важное явление» . Упсальский журнал медицинских наук . 114 (4): 193–205. DOI : 10.3109 / 03009730903366075 . PMC 2852781 . PMID 19961265 .