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 ?-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.