ЭНДОКРИННАЯ ФУНКЦИЯ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ

Основными органами, продуцирующими половые продукты — спермин и яйцеклетки, являются гонады: семенники и яичники. Они способны осуществлять и функцию желез внут­ренней секреции — продуцировать гормоны стероидной и поли­пептидной природы. Стероидные половые гормоны подразде-

ляются на мужские (андрогены) — тестостерон, андро-с т е р о н и женские (эстрогены) — эстрадно л, эстрон и эстриол. В яичнике в определенные функциональные пе­риоды на месте освободившегося от яйцеклетки фолликула разви­вается своеобразная эндокринная железа — желтое тело, которая продуцирует прогестерон и его аналоги.

Семенники.Осуществляют свою эндокринную функцию за счет интерстициальных (межуточных) клеток Лейдига, расположенных между семенными канальцами среди нежной соединительной тка­ни. Кроме тестостерона в семенниках жеребца, быка и кабана на­ходятся эстрогены (эстрадиол и эстрон), которые выделяются сер-толиевыми клетками стенки семенного канальца и, как принято считать, обеспечивают трофическую функцию развивающихся по­ловых клеток. В синтезе андрогенов из холестерина и уксусной кислоты участвует КоА, из тестостерона при участии бета-гидро-ксидегидрогеназы образуются другие андрогены. Главный из анд­рогенов — тестостерон в 6... 10 раз активнее андростерона и его аналогов. У самцов эти гормоны оказывают специфическое дей­ствие на развитие и функционирование органов размножения, со­зревание половых продуктов, развитие вторичных половых при­знаков и половое поведение.

Андрогены стимулируют основной обмен, синтез белков и раз­витие скелетных мышц, обеспечивая таким образом мощный ана­болический эффект. Особенно активно они способствуют росту в период полового созревания. Свое влияние андрогены осущест­вляют, изменяя проницаемость клеточных мембран для пред­шественников белков — аминокислот и других энергетически зна­чимых веществ за счет их быстрой утилизации. В организме уменьшается количество жира, изменяются обмен нуклеиновых кислот и функциональная активность рибосом, интенсифициру­ется белковый синтез и азотистый баланс становится положитель­ным. Андрогены существенно влияют на функциональное состоя­ние ЦНС и на высшую нервную деятельность. Половые гормоны необходимы для проявлений полового инстинкта самца и связан­ных с ним поведенческих реакций. Половозрелые самцы нередко ведут себя крайне агрессивно, особенно в брачный период. Экспе­риментальное введение самцам мужских половых гормонов повы­шает их агрессивность. Сильно выраженная агрессивность у сам­цов становится иногда препятствием для их хозяйственного ис­пользования. Удаление половых желез (кастрация) приводит к резкому изменению их поведения: буйные быки и жеребцы пре­вращаются в спокойных и послушных волов и меринов, широко используемых в качестве тягловой силы. Благодаря кастрации до­биваются изменения процессов метаболизма в направлении, бла­гоприятном для хозяйственной деятельности: кабанчики-кастра­ты, кастрированные бараны — валухи, кастрированные петухи — каплуны быстрее откармливаются, мясо их вкуснее и нежнее, чем

у некастрированных самцов. Однако следует учитывать, что жи­вотные, кастрированные в раннем возрасте, медленнее набирают массу тела, что приводит к излишним затратам корма.

Регуляцию эндокринной функции семенников осуществляют гонадотропные гормоны передней доли гипофиза, хотя эти гормо­ны идентичны в мужском и женском организме, но названы они по функциям, характерным для женского организма. В организме самцов фолаикулстимулирующий гормон ответствен за развитие се­менных канальцев и сперматогенез, а лютеинизирующий гормон оказывает влияние на интерстициальную ткань, обеспечивая выра­ботку тестостерона. Гонадотропная функция аденогипофиза нахо­дится под контролем гипоталамуса, в неиросекреторных клетках которого происходит синтез и выделение гонадотропин-рилизинг-фактора люлиберина, который поддерживает постоянную секрецию гонадотропных гормонов гипофиза. При повышении уровня тес­тостерона в крови отмечается снижение продукции люлиберина и лютеинизирующего гормона. Старение организма сопровождается угасанием функциональной активности мужских половых желез, поэтому у стареющих животных уменьшается концентрация рецеп­торов андрогенов в некоторых гормонзависимых органах, в том числе в предстательной железе. В этот период жизни в коре надпо­чечников продолжают вырабатываться половые гормоны.

Яичники.Представляют собой эндокринные железы и наряду с обеспечением условий для созревания половых клеток (яйцекле­ток) способны вырабатывать половые гормоны. В репродуктив­ный период деятельность яичников по созреванию и выделению яйцеклеток носит циклический характер и в соответствии с этим существенно меняется и их эндокринная функция. Местом разви­тия яйцеклеток в яичниках служит фолликул. Увеличение разме­ров фолликула начинается с роста ооцита; окружающие его фол­ликулярные клетки изменяют свою форму и становятся сначала кубическими, а затем и цилиндрическими. За счет дальнейшего размножения клеток фолликулярная оболочка (гранулеза) стано­вится многорядной, внутри фолликула появляется постепенно увеличивающаяся полость — формируется пузырчатый фолликул (граафов пузырек). В период овуляции в стенке фолликула образу­ется отверстие и яйцеклетка выходит в брюшную полость и попа­дает в воронку яйцевода. После овуляции опустевший фолликул превращается в желтое тело, при спадении его стенок гранулеза сдвигается, образуя складки, а место выхода зарастает соедини­тельной тканью. В ходе развития желтого тела на месте фоллику­ла последовательно сменяют друг друга процессы пролиферации, васкуляризации, расцвета и обратного развития.

Женские половые гормоны — эстрогены образуются железис­тыми клетками внутренней теки фолликулов, звездчатыми клет­ками желтых тел и интерстициальными клетками, а также клетка­ми гранулезы развивающихся фолликулов. Преимущественно вы-

рабатывается эстрадиол — наиболее активный гормон, в меньшей степени эстрон и эстриол. Эстрогены оказывают очень большое влияние на организм самки: значительно меняется обмен веществ, усиливается пролиферативная активность клеток ряда органов и возрастает возбудимость клеток ЦНС.

За счет влияния эстрогенов у неполовозрелых животных про­исходит развитие органов репродуктивной системы: рост яйце­водов, матки и влагалища. После достижения половой зрелости они ответственны за циклические изменения эндометрия, влага­лища и наружных половых органов, характерные для подготовки к периоду овуляции. Одновременно с изменениями в половой сис­теме в организме самки происходят определенные ритмические изменения обмена веществ, температуры тела и функционального состояния почти всех внутренних органов.

Продукция эстрогенов тесно связана с процессами роста и со­зревания фолликулов: эту фазу полового цикла принято называть фолликулярной. Вторую половину цикла определяет гормональная активность желтого тела, продуцирующего прогестерон: она назы­вается лютеиновой. Под влиянием эстрогенов начинаются рост, расширение просвета и усиление сократительной активности яй­цеводов. Значительно повышается кровенаполнение матки, начи­нается усиленный рост и быстрое размножение клеток эндомет­рия, развиваются маточные железы. В результате этих процессов матка значительно увеличивается в размерах, утолщаются ее мы­шечная стенка и слизистые оболочки. Эстрогены повышают воз­будимость клеток миометрия (усиливают и учащают сокращения) и их чувствительность к окситоцину.

У самок многих видов животных эстрогены вызывают орогове­ние клеток влагалищного эпителия в период, предшествующий течке, т. е. совпадающий с периодом овуляции, когда самка допус­кает самца к спариванию. Полноценность гормональной подго­товки к периоду овуляции можно выявить по цитологическим особенностям вагинального мазка.

Механизмы действия эстрогенов тесно связаны с изменением проницаемости клеточных мембран, активности ферментных сис­тем и интенсивности нуклеинового обмена. В опытах на оварио-эктомированных животных прослежена последовательность реак­ций, вовлекаемых в эти специфические анаболические превраще­ния. Через 15 мин после введения эстрадиола в матке у овариоэк-томированных мышей развиваются эффекты раннего действия эстрогенов: усиление скорости кровотока, возрастание окисления глюкозы, активация РНК-полимеразы, повышение уровня цАМФ, увеличение массы матки за счет задержки воды. Нарастание этих процессов происходит в течение 6...8 ч: через 24 ч начинается ис­тинный рост матки, обусловленный усилением синтеза ДНК, уве­личением активности всех видов РНК-полимераз и интенсивной клеточной пролиферацией. Ранние ответы на введение эстрогенов

34 — 3389

определяются главным образом транслокацией гормонорецептор-ного комплекса в ядро, а последующие — взаимодействием этого комплекса с хроматином ядра. Таким образом, первоначально в матке происходит накопление субстратов и энергии, необходимых для истинных реакций органа в виде интенсивного синтеза ДНК и белка, при достаточно длительном (не менее 6 ч) взаимодействии эстроген-рецепторного комплекса с акцепторными местами на хроматине. Синхронно с воздействием на органы репродуктивной системы эстрогены оказывают воздействие на ЦНС самки, вызы­вая состояние «охоты» и соответствующие половые рефлексы, ха­рактерные для фазы течки. Возникает состояние половой доми­нанты, при которой многие физиологические функции оказыва­ются заторможенными.

Гормоны желтого тела — гестагены — представлены прежде все­го прогестероном и его аналогами, которые могут синтезироваться клетками желтого тела, а также лютеинизирующими клетками гранулезы и внутренней теки фолликула. Прогестерон образуется также в корковом слое надпочечника и в плаценте. Физиологичес­кое действие прогестерона тесно связано с подготовкой организма к беременности, регуляции процессов зачатия, имплантации оп­лодотворенной яйцеклетки и вынашивания беременности, родам и последующей лактации.

Прогестерон оказывает физиологическое действие в органах репродуктивной системы на фоне предварительного действия эст­рогенов или в синергизме с ними. Однако вторая половина овари-ального цикла, которая связана с образованием и функционирова­нием желтого тела, по состоянию органов размножения сущест­венно отличается от предыдущей, фолликулиновой стадии. В мат­ке прогестерон вызывает секреторные изменения эндометрия — в маточных железах начинается интенсивная секреция, направлен­ная на создание благоприятных условий для сохранения в поло­вых путях оплодотворенной яйцеклетки и ее внедрения (нидации) в слизистую оболочку матки. Под влиянием прогестерона эндо­метрий утолщается и становится более рыхлым, отвечая на меха­нические или химические воздействия своеобразными опухоле­видными разрастаниями (децидуомами). В последующем вслед­ствие имплантации зиготы функциональная часть эндометрия превращается в децидуальную оболочку, часть которой в дальней­шем принимает участие в образовании плаценты. Эти структур­ные превращения также регулируются прогестероном: если уда­лить желтое тело, беременность прерывается. Присутствие проге­стерона в крови самки необходимо для сохранения беременности до ее физиологического разрешения, так как он уменьшает сокра­тительную деятельность матки, существенно снижая ее чувстви­тельность к окситоцину. В ранние сроки беременности наруше­ние функции желтого тела и снижение продукции прогестерона приводят к внутриутробной гибели и резорбции плода, а в более

поздние сроки — к выкидышу или преждевременным родам. Вве­дение прогестерона беременным самкам тормозит своевременное наступление родов и приводит к перенашиванию плода.

Если беременность не наступила, то желтое тело подвергается инволюции: дегенеративные изменения лютеиновых клеток в ви­де жирового перерождения, а окружающая их соединительная ткань превращается в плотную гиалиновую массу. Продукция прогестерона прекращается, и в организме начинается новый ова-риальный цикл. Небольшие количества прогестерона в синергиз­ме с гонадотропными гормонами и тестостероном стимулируют овуляцию, тогда как большие дозы прогестерона, наоборот, тор­мозят секрецию гонадотропных гормонов в аденогипофизе и ову­ляция не происходит. Наличие небольших количеств прогестерона необходимо для того, чтобы эстрогены смогли обеспечить состоя­ние течки и готовности к спариванию. Действие прогестерона в период установившейся беременности во многом определяет со­стояние доминанты беременности (гестационной доминанты), на­правленной на сохранение плода. Животное становится более ос­торожным, оберегая свое будущее потомство.

После предварительного воздействия эстрогенов в молочной железе под влиянием прогестерона начинает развиваться железис­тая ткань, формируются секреторные дольки и альвеолы.

Наряду со стероидными гормонами желтое тело в период рас­цвета продуцирует гормон релаксин — полипептид с молекулярной массой около 5000. Релаксин могут образовывать также эндомет­рий и ткани плаценты. Если в крови небеременных самок рела­ксин присутствует только в лютеиновую фазу полового цикла, то в период беременности его концентрация прогрессивно увеличива­ется, достигая максимума перед родами. Физиологическое значе­ние релаксина заключается в облегчении родового акта в конце беременности. Он вызывает размягчение лонного сращения (сим­физа), а непосредственно перед родами раскрытие канала шейки матки и резорбцию коллагеновых волокон и этим облегчает рож­дение детенышей. Вместе с этим релаксин повышает чувствитель­ность миометрия к окситоцину.

Ингибин вырабатывается клетками семенных канальцев и со­держится также в фолликулярной жидкости яичников. Главное физиологическое действие этого гормона состоит в торможении продукции гонадотропинов, особенно ФСГ в аденогипофизе. Эф­фект его действия приближается к воздействию высоких доз тес­тостерона и других анаболических стероидных гормонов.

Плацента. У млекопитающих плацента служит прежде всего для прикрепления и питания эмбриона, но обладает и эндокрин­ной функцией. Некоторые гормоны — гормоны беременности — вырабатываются только при этом физиологическом состоянии, а другие по действию схожи с гормонами гипофиза или являются аналогами гормонов яичников и коры надпочечников.

34*

Гонадотропин сыворотки крови жеребых кобыл (ГСЖК) вырабатывается эндометрием беременной мат­ки лошади. В местах прикрепления ворсинок хориона формируют­ся чашевидные образования, вырабатывающие желто-бурое студ­невидное вещество, содержащее большое количество гонадотро-пина. В период беременности ГСЖК проявляет лютеотропное дей­ствие, стимулирует выделение прогестерона желтым телом и плацентой. У многих видов млекопитающих введение ГСЖК уд­линяет половой цикл, задерживает приход охоты до следующего цикла. У коров и овец ГСЖК способен вызвать множественную овуляцию с выходом нескольких зрелых яйцеклеток, что особенно важно при трансплантации эмбрионов.

Плацентарные эстрогены вырабатываются пла­центой млекопитающих преимущественно во второй половине беременности (у лошади после 200 сут жеребости); в этот пери­од даже удаление яичников не вызывает снижения эстрогенов в крови и моче. Плацента приматов продуцирует эстрон, эстрадиол и главным образом эстриол; лошади — эквилин и эквиленин, при­чем синцитий хориона, очевидно, является единственным местом трофобласта, в котором может осуществляться синтез стероидных гормонов.

Плацентарный прогестерон. У многих млеко­питающих (приматы, хищники, грызуны) плацента вырабатывает достаточное количество прогестерона для того, чтобы обеспечить сохранение беременности и нормальное вынашивание плода пос­ле инволюции или даже удаления желтых тел яичников.

Плацентарный лактотропин, или плацентарный лактогенный гормон (ПЛГ), плацентарный пролактин, — функци­ональный аналог СТГ и ЛТГ, выделяемых аденогипофизом, име­ющим сходное влияние на обмен веществ, т. е. развивается поло­жительный азотный баланс, в крови увеличивается концентрация свободных жирных кислот, интенсифицируется синтез белков. Плацентарный лактогенный гормон стимулирует рост и развитие молочных желез, подготовку их к лактации. В плаценте могут про­дуцироваться и аналоги других гипофизарных тропных гормо­нов — тиротропина, кортикотропина, меланотропина и др.

ТИМУС

Тимус (вилочковая железа) — это единственное внутреннее лимфоэпителиальное образование, в котором по морфологичес­ким критериям вьщеляют 4 зоны: лимфопролиферативную или субкортикальную; внутреннюю коркового вещества; кортико-медуллярную границу; мозговое вещество. В корковом веществе основу функциональной стромы составляет эпителиальный цито-

ретикулум и в меньшей степени мезенхимальные клетки. Наибо­лее функционально активные клетки стромы присутствуют и в мозговом веществе. В целом цитоархитектоника тимуса призвана обеспечить контакт лимфоидных элементов, поступающих из кост­ного мозга, и стромальных клеток, ответственных за их дальней­шие превращения.

Представления о тимусе как эндокринном органе обоснованы данными экспериментов по экстирпации этого органа и наблю­давшимся при этом существенным нарушениям жизнедеятельнос­ти оперированных животных. В настоящее время, когда роль ти­муса в судьбе Т-лимфоцитов в основном расшифрована и выяв­лены основные периоды функционального становления лимфо­идных стволовых клеток костного мозга, особый интерес пред­ставляют гуморальные факторы, регулирующие премитотический, внутримитотический и постмитотический периоды созревания этих клеток. К этим факторам, несомненно, относятся физиологи­чески активные вещества, обеспечивающие поступление костно­мозговых клеток в тимус (хоминг-эффект) и внутримитотический период «тимического обучения» Т-лимфоцитов. В ходе этого обу­чения Т-лимфоциты, как наиболее представительная популяция иммунокомпетентных клеток, реализуют программу, позволяю­щую развивать способности к распознаванию чужеродных анти­генов, установить пределы аутотолерантности, обеспечить прояв­ление специфической иммунологической функции. Постмитоти­ческий период развития системы Т-лимфоцитов тимус обеспечи­вает и контролирует при помощи мигрирующих из него «обучен­ных» Т-лимфоцитов и выделяемых в кровь дистантных гормо­нальных факторов.

Тимус, как центральный орган иммунитета, одновременно явля­ется эндокринным и «цитокринным» (продуцирующим клетки) органом. Выполняя эндокринную функцию, тимус продуцирует широкий спектр гормонов, предназначенных как для внутри-органного (эндотимического) применения, так и на «экспорт». Как орган — продуцент иммунокомпетентных клеток тимус полу­чает из костного мозга примитивные стволовые клетки, а выпус­кает зрелые Т-лимфоциты, заселяющие в последующем перифе­рические лимфоидные образования. Для осуществления этого превращения на внутритимической стадии необходимо взаимо­действие клеточных и гуморальных факторов микроокружения тимуса. Это взаимодействие обеспечивается за счет присутствия специализированных эпителиальных клеток «нянек», которые способны и продуцировать гормональные вещества, и обратимо поглощать незрелые клетки, заботливо покрывать их своей плаз­матической мембраной и включать их внутрь себя, обеспечивая прохождение последовательных этапов дифференцировки.

Способность клеток эпителия тимуса образовывать вещества с гормональной активностью соответствует последовательности, в

которой они участвуют при дифференцировке Т-лимфоцитов в ти­мусе. Первым гормональным фактором, действующим внутри тиму­са на костномозговые предшественники Т-лимфоцитов, является тимопоэтин, затем |3-3- и р-4-тимозины, а-1, а-5, а-7-тимозшы, которые, осуществляя свое влияние, обеспечивают восприимчи­вость дифференцирующихся клеток тимическому сывороточному фактору (ТСФ). ТСФ в соединении с цинком представляет актив­ную форму фактора, названную тимулин. Вероятно, определенное количество гормонов, образуемых эпителиальными клетками ти­муса, участвует в «обучении» поступивших в него костномозго­вых клеток в течение всей жизни организма, но эта способность с возрастом резко сокращается в количественном и, возможно, ка­чественном отношении, ограничиваясь образованием гормонов только для внутритимического потребления.

Система иммунитета и его центральная железа —тимус тесно связаны с деятельностью нейроэндокринной системы организма. Известно модулирующее влияние различных эндокринных желез — эпифиза, гипофиза, коркового вещества надпочечников и гонад — на интенсивность гормонопоэза в тимусе. В свою очередь, тимус ока­зывает влияние на функции этих эндокринных органов. После тимэктомии корковое вещество надпочечников гипертрофируется, а адреналэктомия снижает продукцию и повышает реализацию гор­монов тимуса. Гормоны коркового вещества надпочечников необ­ходимы для распределения тимических факторов между тимусом, селезенкой и лимфоузлами (нормальное соотношение соответвен-но 3 : 2 :1), которое после удаления надпочечников возможно лишь при комплексной заместительной терапии. Гормон мозгового ве­щества надпочечника адреналин вызывает инволюцию клеточного состава коркового и мозгового вещества тимуса.

Эпителиальные клетки тимуса и Т-лимфоциты имеют рецепторы к половым гормонам (эстрогенам, андрогенам и прогестерону), при­чем совокупность различных половых гормонов может снижать про­дукцию и реализацию гормонов тимуса, поэтому после кастрации интенсивность гормонопоэза повышается. Удаление щитовидной железы существенно снижает как продукцию, так и реализацию гор­монов тимуса, тогда как введение тироксина восстанавливает уро­вень циркулирующих тимических факторов даже у старых живот­ных. Влияние щитовидной железы на тимус имеет выраженную об­ратную связь: выделены тимотиреоидный и антитиреоидные факто­ры тимуса. Несомненно и влияние эпифиза: изменяется число эпителиальных клеток тимуса и значительно усиливается их функ­ция. Поддержание полноценного микроокружения в тимусе суще­ственно зависит от продукции гормонов гипофиза. После гипофиз-эктомии наступает быстрая инволюция тимуса, тогда как введение отдельных аденогипофизарных гормонов может вызывать различные эффекты: СТГ вызывает гипертрофию тимуса, а АКТГ — атрофию. Атрофическое влияние оказывает и гонадотропный гормон, но его

действие реализуется через гонады и после кастрации не прояв­ляется. Таким образом, гормонопродуцирующая функция тимуса не­отрывно взаимосвязана с эндокринной системой организма.

ЭПИФИЗ

Эпифиз (пинеальная, или шишковидная, железа) — нейроэндо-кринный отдел головного мозга, и у большинства млекопитающих животных представляет собой плотное образование, располагаю­щееся в борозде между передними буграми четверохолмия. Входя в состав эпиталамуса, эпифиз связан посредством двух комиссур с габенулярным ядром и субкомиссуральным органом. Эпифиз окру­жен соединительнотканной оболочкой, от которой отходят внутрь прослойки, разделяющие паренхиму на отдельные дольки. Преоб­ладающими клетками эпифиза являются пинеалоциты — это круп­ные клетки с бледной цитоплазмой, развитым гранулярным эндо-плазматическим ретикулумом и комплексом Гольджи и много­численными митохондриями. Пинеалоциты имеют крупные, бога­тые хроматином ядра с крупными ядрышками. Их ветвящиеся длинные отростки, как правило, заканчиваются на базальной плас­тинке перикапиллярного пространства. В цитоплазме пинеалоци-тов наряду с осмиофильными включениями присутствуют лизо-сомоподобные тельца, везикулы и липидные капли. Отростки и их терминали содержат большое количество секреторных гранул с плотным центром и прозрачных везикул, подобных тем, которые выявляются в других нейроэндокринных клетках. В некоторых от­ростках наблюдаются агрегаты сливающихся секреторных гранул, что может быть своеобразной формой депонирования физиологи­чески активных продуктов. Пинеалоциты имеют все необходимые для секреторного процесса органоиды и, очевидно, могут синтези­ровать гормоны как индольной, так и полипептидной природы. Эти вещества выделяются из окончаний отростков путем экзоцито-за и, пройдя через перикапиллярное пространство и эндотелий, проникают в просвет кровеносных сосудов. Возможно, что некото­рые отростки пинеалоцитов достигают пинеальной бухты третьего мозгового желудочка и выделяют содержимое секреторных везикул в спинномозговую жидкость.

Эпифиз млекопитающих — полноценный нейроэндокринный орган, продуцирующий нейрогормоны индольной природы — мелатонин и серотонин, а также полипептидные нейрогормоны, например вазотоцин. Известно, что серотонин под влиянием фермента гидрооксииндол-О-метилтрансферазы превращается в мелатонин, причем этот процесс происходит в темноте (ночью), а синтез серотонина, напротив, на свету. Ферментом, лимитирую­щим скорость образования мелатонина, является N-ацетилтранс-фераза (NAT). Норадреналин, освобождающийся в темное время

суток из терминален волокон, приходящих в эпифиз из верхнего шейного ганглия, взаимодействует с (З_гадренорецепторами, в ре­зультате чего активируется аденилатциклаза и начинается накоп­ление цАМФ, стимулирующего процессы транскрипции и транс­ляции NAT. Молекулярные механизмы циркадного синтеза мела-тонина путем ритмической транскрипции интенсивно изучаются. Если раньше мелатонин рассматривали в качестве главного гор­мона эпифиза, то новейшие исследования показывают, что мела­тонин выполняет роль локального фактора в пределах самого эпи­физа, а функционально активными гормонами являются пептиды, секретируемые в кровоток и спинномозговую жидкость.

Мелатонин в пинеалоцитах стимулирует включение амино­кислот в белки, активирует систему микротрубочек и вызывает снижение числа секреторных гранул в отростках пинеалоцитов. Таким образом, сложные процессы биосинтеза различных био­логически активных веществ в пинеалоцитах находятся под влиянием различных сигнальных молекул и нейрональных эле­ментов. Анализ взаимоотношений эпифиза с гипоталамо-гипо-физарной системой, основанный на результатах эксперимен­тальной эпифизэктомии и гипофизэктомии, позволяет предпо­ложить существование и эпиталамо-эпифизарной системы как параллельного дублирующего механизма регуляции перифери­ческих эндокринных желез, которые присущи эпифизу только в экстремальных условиях.

В обычных условиях эпифиз, очевидно, участвует в регуляции и координации биоритмов организма, контролируя деятельность гипоталамо-гипофизарной системы и других структур мозга. Эпи­физ связан со зрительным, слуховым, температурным и другими анализаторами, позволяющими оценить смену сезонов года и свое­временно обеспечить изменение функциональных систем орга­низма, ответственных за осуществление репродуктивной функции (половой сезон, гон), адаптации (линька, накопление жировых за­пасов, холодовой анабиоз) и т. п. Гормоны эпифиза повышают функциональную активность иммунной системы, нормализуют ряд возрастных нарушений углеводно-липидного обмена, предупреж­дают развитие спонтанных и индуцируемых канцерогенами и ионизирующим излучением новообразований.

ТКАНЕВЫЕ ГОРМОНЫ

Принципы тканевой (локальной) гормональной регуляции несколько отличаются от общей схемы эндокринных процессов, предполагающей выделение в кровь или лимфу физиологически активных веществ, их перенос в различные отделы организма, узнавание соответствующим рецептором и развитие эффектор-ной реакции. Наряду с поступлением физиологически активного

вещества во внутреннюю среду организма (эндокринный прин­цип регуляции) возможны и альтернативные пути влияния гумо­ральных веществ. До возникновения сосудистых систем, обеспе­чивающих сравнительно быстрое передвижение тканевых жид­костей из одной части тела в другую, физиологически активные вещества, вырабатываемые клетками, оказывали сильные влия­ния главным образом на ближайшие клетки, осуществляя тем са­мым принцип «паракринной» регуляции. Эта, очевидно, эволю-ционно более древняя форма регуляторных взаимоотношений остается действующей и у высших животных, когда необходима локальная клеточная реакция.

Система тканевых гормонов, или система регулирующих фак­торов, обладает характерными для гормонов свойствами. В боль­шинстве случаев тканевые гормоны имеют пептидную или поли­пептидную структуру и их взаимодействие с эффекторными клет­ками подчиняется принципам гормонорецепторного взаимодей­ствия. Это в первую очередь относится к ростовым факторам (веществам пептидной и белковой природы), основная биологи­ческая роль которых сводится к специфическому стимулированию синтеза ДНК и пролиферации клеток. Современные методы ис­следования позволили выделить, очистить, идентифицировать це­лый ряд ростовых факторов, что необходимо для расшифровки механизмов их действия. Интерес к ростовым факторам еще более возрос, когда оказалось, что некоторые из них непосредственно или через структуру рецепторов имеют ярко выраженную близость с белками — продуктами онкогенов.

Наиболее вызывают интерес и интенсивно изучаются эпидер-мальный фактор роста (ЭФР), фактор роста фибробластов (ФРФ), фактор роста, выделяемый тромбоцитами (ФРВТ), инсулиноподоб-ные ростовые факторы I и II (соматомедины), трансформирую­щие ростовые факторы типа альфа и бета (ТРФ), интерлейкины и фактор роста нервов (ФРН). По молекулярной массе и структуре ростовые факторы представляют гетерогенную группу. Некоторые из них (ЭФР, ТФР, инсулиноподобные ростовые факторы) явля­ются одноцепочечными полипептидами с молекулярной массой 6000...7000. Другие ростовые факторы (ФРВТ и ТФР) —двухцепо-чечные белки (гликопротеины) с молекулярной массой порядка 30000. Некоторые ростовые факторы очень специализированы: например, мишенью действия интерлейкина-2 являются только Т-лимфоциты. ЭФР, ФРФ, ФРВТ имеют широкий спектр клеток-мишеней, среди которых главным образом представлены различ­ные клеточные популяции (клетки эпидермиса, секреторного эпи­телия, сосудов и т. д.), способные к самообновлению. В результате специфического взаимодействия ростового фактора и клеточного рецептора активируется комплекс клеточных реакций, наиболее важные из которых обусловливаются активацией экспрессии оп­ределенных генов — регуляторов пролиферации, обеспечивающих

прохождение клеткой клеточного цикла (от деления до деления или от состояния покоя до деления).

Естественно, что таких генов должно быть немного и только ростовые факторы могут воздействовать на них. В противном случае рост ткани и пролиферация клеток могут стать неуправ­ляемыми. В этой связи особое значение приобретают процессы передачи сигнала с мембранного рецептора, специфически свя­зывающего ростовой фактор, к клеточному ядру. Структура мембранного рецептора представляет собой гликопротеин, со­стоящий из 1186 аминокислот, соединенных с углеводами. Про­странственная организация полипептидной цепи предполагает наличие двухлопастной структуры внешней части рецептора, образующего своеобразную «клешню» для захвата лиганда рос­тового фактора. Дальнейшая судьба комплекса фактор + рецеп­тор включает рецептор-опосредованный эндоцитоз, рассмотрен­ный нами в начале главы, последовательное перемещение его внутри клетки: этот комплекс разделяется на низкомолекуляр­ные составляющие и включается митогенный эффект на уровне клеточного ядра. Таким образом, регуляция пролиферативных процессов связана со сложной системой передачи регулятор-ных влияний, призванной исключить ошибки считывания, так­же как это происходит с эффектами таких гормонов, как инсу­лин, пролактин и СТГ.

В лизосомах происходит деградация ростового фактора до низ­комолекулярных продуктов, которые способны воспроизводить внутриядерные эффекты, обеспечивающие переход клетки от со­стояния покоя к пролиферации. Факторы, регулирующие этот переход, разделяются на два типа: индукторы, создающие компе­тентность клеток к синтезу ДНК, и промоторы, поддерживающие это состояние и переводящие его на «рельсы» синтеза ДНК. Наи­более сильным индуктором оказался фактор роста, выделяемый тромбоцитами. К промоторам — факторам прогрессии относятся инсулин и инсулиноподобные факторы роста (соматомедины) и эпидермальный фактор роста. Реализация внутриядерных эффек­тов ростовых факторов опосредуется через синтез новых белков клетками, что является решающим звеном в подготовке к входу клетки в фазу синтеза ДНК. Существование промотор-специфич­ных транскрипционных факторов белковой природы, узнающих определенные последовательности нуклеотидов и обеспечиваю­щих считывание определенных генов, позволяет предполагать, что и экспрессия генов под действием ростовых факторов проходит по сходному механизму.

Во многих тканях образуются биологически активные веще­ства гормональной природы, которые призваны влиять прежде всего на свое клеточное окружение. Но их влияние оказывается значимым и для других органов и систем: целая группа гормо­нов полипептидной природы образуется в пищеварительном

тракте (гастрин, секретин, холецистокинин-панкреозин, ВИП и др.) или в почке (ренин, медуллин, эритропоэтин) и оказы­вает свое влияние на другие органы. Особенности функциони­рования этих эндокринных систем рассмотрены в соответству­ющих разделах учебника.

К системе тканевых биологически активных веществ отно­сятся простагландины — производные ненасыщенных жирных кислот полиенового ряда. Эти соединения, присутствующие во всех органах и тканях, впервые были выделены из предста­тельной железы и спермы человека и животных. На основа­нии химической структуры простагландины делят на четыре группы: PgA, PgB, PgE, PgF. Некоторые простагландины син­тезируются из свободной арахидоновой кислоты, высвобож­дающейся из фосфолипидов под воздействием фосфолипазы, затем фермент циклооксигеназа превращает арахидоновую кис­лоту в циклические эндоперекиси, которые превращаются в це­лый ряд простагландинов серии Е (PgE₂), простациклин (Pg^)-Простагландины могут быть производными других ненасыщен­ных жирных кислот (например, простановой) и отличаться по своей химической структуре.

Основное место локализации простагландинов с клеточной или митохондриальными мембранами и их внутриклеточные эф­фекты тесно связаны с изменением уровня внутриклеточных ме­диаторов цАМФ и цГМФ за счет преимущественного влияния либо на аденилатциклазу, либо гуанилатциклазу. В результате складывающегося в клетке спектра простагландинов они могут оказывать разностороннее, а иногда и противоположное дейст­вие: могут и сужать, и расширять кровеносные сосуды, вызывать расслабление или спазм бронхов. Продукция простагландинов необходима для поддержания сократительной активности глад­кой мускулатуры кишечника. Высокая чувствительность миомет-рия к некоторым простагландинам отмечена даже в период бере­менности, когда ответ на другие стимулирующие вещества зна­чительно снижен. Благодаря влиянию простагландинов в конце полового цикла желтое тело подвергается инволюции и у самки начинается новый половой цикл. За счет введения синтетичес­ких простагландинов и регуляции полового цикла можно до­биться синхронизации течки и охоты у сельскохозяйственных животных, что имеет практическое значение для воспроизвод­ства. У самцов простагландины повышают синтез лютропина и тестостерона, в связи с чем увеличиваются объем эякулята и со­держание в нем спермиев; оказывают расширяющее действие на сосуды полового члена, что способствует полноценной эрекции, и вызывают сокращения гладкой мускулатуры семявыводящих путей. За счет высокого содержания простагландинов в семенной жидкости создаются благоприятные условия для передвижения спермиев в половых путях самки.

Ш

12.11. ГОРМОНЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ

Регуляция физиологических процессов, роста и продуктивнос­ти сельскохозяйственных животных всегда осуществляется комп­лексно, в соответствии с возрастом животного и адекватно окру­жающей организм обстановке. При участии нервной системы гор­моны оказывают коррегирующее влияние на развитие, дифферен-цировку и рост тканей и органов, стимулируют воспроизводитель­ные функции, процессы метаболизма и продуктивность. Как уже упоминалось в предьщущих разделах, одни и те же гормоны могут оказывать свое влияние на различные физиологические процессы, а гормоны, продуцируемые в различных органах, могут выступать как синергисты или антагонисты. Особенности обмена веществ, обусловленные гормональным влиянием, во многом зависят от интенсивности их образования и выделения в кровь, продолжи­тельности срока действия, скорости распада и состояния рецеп-торного аппарата клеток.

Железы внутренней секреции служат эфферентным звеном раз­личных функциональных систем и их деятельность динамически изменяется в ходе приспособительных реакций организма, на­правленных на то, чтобы обеспечить большую эффективность функционирования организма. Следует учитывать, что гомеостаз, как постоянство условий внутренней среды, носит характер не статического, а динамического равновесия, активно поддерживае­мого на оптимальном для данного функционального состояния уровне. В этом случае соотношение концентраций различных гор­монов, их взаимовлияние определяют гормональный статус, скла­дывающийся на определенный период, — оптимальные концент­рации гормонов в крови животных.

Для роста молодняка наиболее важным является регулирующее действие СТГ. Под влиянием этого гормона существенно меняют­ся метаболические процессы: в клетках улучшается использование азота, усиливается синтез белков и других веществ, стимулируется пролиферативная активность, активизируется образование компо­нентов скелета (соединительной ткани и костей), ускоряется рас­щепление депонированных жиров и гликогена для оптимизации энергетического обеспечения роста. Действие СТГ проходит в си­нергизме с другими гормонами: инсулин, влияя на углеводный об­мен, регулирует образование гликогена в печени и мышцах и сти­мулирует превращение углеводов в жиры. В период активного роста организма выраженным анаболическим действием обладают тиреоидные гормоны, которые способны существенно менять ос­новной обмен, дифференцировку и рост тканей. Анаболическое действие характерно и для андрогенов: они улучшают использова­ние питательных веществ из корма, стимулируют синтез ДНК и белков в мышцах и других тканях, а также активизируют процессы метаболизма, ответственные за снабжение растущего организма

энергией. Эстрогены способствуют усвоению корма и усилению роста животных, активизируя генетический аппарат клеток, сти­мулируя образование РНК, клеточных белков и ферментов. Неко­торым анаболическим действием обладает и прогестерон, повы­шающий эффективность использования корма, особенно у бере­менных животных.

При оценке гормонального статуса необходимо учитывать уровень гормонов, ответственных за катаболические процессы: из группы кортикостероидов особо значимы глюкокортикоиды, участвующие в регуляции обмена веществ, влияющие на рост и формирование тканей и органов. Принимая активное участие в приспособительных реакциях организма при действии стрессо­вых факторов, они обеспечивают большую функциональную подвижность, в результате этого животные растут и развива­ются интенсивнее.

Процесс лактации, как важнейший аспект продуктивности, ком­плексно регулируется нервной и эндокринной системами. В част­ности, на ход подготовки молочной железы к лактации сущест­венно сказывается воздействие гормонов половых желез. Эстроге­ны стимулируют пролиферативные процессы и образование прото­ков, а прогестерон ответствен за развитие паренхимы и диффе­ренцировку секреторных клеток. Сочетанное влияние эстрогенов и регулирующих факторов гипоталамуса — гонадолиберина и тиро-либерина усиливает синтез и поступление в кровь аденогипофизар-ных гормонов пролактина и СТГ, синергически стимулирующих лактацию. Пролактин усиливает пролиферативные процессы в раз­вивающемся органе, а при наступлении лактации — секрецию аль­веолярного эпителия. Соматотропин способствует развитию мо­лочной железы, а в период лактации обеспечивает повышение со­держания жира и лактозы в молоке. Инсулин — типичный анабо­лический гормон, стимулирует лактацию, влияя на углеводный, белковый и жировой обмены. Гормоны щитовидной железы — ти­роксин и трийодтиронин усиливают секрецию молока в результате активации ряда ферментов и интенсификации обмена нуклеино­вых кислот, особенно способствуют использованию летучих жир­ных кислот и продукции молочного жира. Кортикотропин и глю­кокортикоиды совместно с СТГ и пролактином обеспечивают не­обходимый запас аминокислот, что положительно сказывается на синтезе белков молока. Таким образом, для обеспечения высокого уровня лактации необходимо соответствующее комплексное воз­действие вышеперечисленных гормонов и поддержание этого гор­монального статуса на протяжении всей лактации.

Для достижения высокой шерстной продуктивности необходи­мо участие тироксина, инсулина и особенно СТГ, который стиму­лирует развитие волосяных фолликулов и образование волосяных волокон. Напротив, пролактин, а также гормоны коры и мозгово­го вещества надпочечника подавляют рост волос.

Таким образом, определение гормонального статуса оказывает­ся крайне необходимым для оценки обмена веществ и продуктив­ности с учетом возраста, пола, породы, условий кормления и со­держания животных. Это прежде всего следует учитывать для обес­печения наиболее эффективной селекционной деятельности. Наи­более перспективные в генетическом и продуктивном отношении животные обладают особым гормональным статусом, и в этом проявляется широкий диапазон биологических эффектов на моле­кулярном, клеточном, тканевом и системном уровнях. Новые пер­спективные методы определения беременности по уровню прогес­терона в крови позволяют снизить яловость животных или избе­жать ошибочное повторное осеменение.

В арсенал ветеринарного врача входит большое количество гормональных препаратов как естественного происхождения, так и синтетических. Гормональные препараты могут быть задейство­ваны при трансплантации эмбрионов — новом направлении, при­званном увеличить темпы генетического улучшения молочного ста­да. При внедрении промышленных технологий в животноводстве возникает насущная необходимость управления половыми цикла­ми у самок различных видов животных: синхронизация половых циклов позволяет планировать и в более сжатые сроки проводить искусственное осеменение при меньших затратах труда и средств, а из одновозрастного потомства легче формировать производствен­ные группы. При использовании гормональных препаратов, влия­ющих на состояние репродуктивных органов, можно увеличивать число созревающих фолликулов и добиваться многоплодия.

Благодаря анаболическим свойствам половые гормоны все шире примененяют для стимуляции мясной продуктивности. Приме­нение антитиреоидных препаратов, уменьшающих интенсивность окислительных процессов, оказалось выгодным для тех видов жи­вотных, у которых накопление жира в мышечной ткани повышает качество продукции. Ряд гормонов, в частности соматотропин с его широким спектром воздействия на метаболические процессы, спо­собствуют повышению молочной продуктивности.

Следует учитывать, что некоторые растения вырабатывают биологически активные вещества, аналогичные гормонам живот­ных, — фитогормоны, которые, поступая с кормом, могут дейст­вовать как эстрогены, антиэстрогены, антигонадотропины и анти-тиреоидные вещества. Переизбыток эстрогенов вызывает у самок сдвиг гормонального баланса, тормозит лактацию и нарушает функции воспроизводства. Антиэстрогены действуют сходно с прогестероном и за счет влияния на продукцию гонадотропных гормонов вызывают снижение плодовитости или рождение ослаб­ленного потомства. Антигонадотропины растительного происхож­дения тормозят в основном синтез фолликулостимулирующего гормона, в связи с чем у самок нарушается течение половых цик­лов и прекращается овуляция, а у самцов подавляются функции

семенников. Антитиреоидные вещества вызывают гипофункцию щитовидной железы, и, как следствие, молодняк отстает в росте и развитии, а у взрослых животных возникают дисфункция яични­ков, аборты и задержание последа. В результате нарушения функ­ции щитовидной железы телята могут рождаться с зобом и ока­зываться нежизнеспособными; у лактирующих животных анти­тиреоидные вещества поступают из корма в молоко.

При использовании в качестве корма растений, богатых фито-гормонами, необходимо учитывать их вид, содержание в различ­ных растениях, допустимые дозы скармливания и возможные от­рицательные последствия у животных после употребления в повы­шенных количествах. Следует учитывать, что у жвачных животных под действием микрофлоры рубца может происходить деметили-рование эстрогенов и образование более активных производных — гепистеина и даидзеина.

Нарушение правил применения гормональных препаратов, как, впрочем, и других лекарственных веществ у животных, может вызывать ятрогенные болезни. Они могут быть следст­вием передозировки, изменения технологии приготовления, не­правильного введения препаратов, неучтенной индивидуальной повышенной чувствительности и непереносимости животными отдельных гормонов. Предупредить эти неприятные послед­ствия можно, только тщательно соблюдая все ветеринарные требования, а перед массовой обработкой животных необхо­димо выборочно проверять индивидуальную чувствительность к препаратам.

Глава 13