Репродуктивный гомеостаз (развитие и рост организма, половое созревание)

В репродуктивном гомеостазе можно выделить три структурных этажа: гипоталамус -- гипофиз -- половые железы. В гипоталамическом половом центре вырабатываются гормоны, стимулирующие выделение гипофизом гонадотропных гормонов -- регуляторов половых желез. В свою очередь, гонадотропины стимулируют продукцию половыми железами половых гормонов и созревание половых клеток. Взаимоотношения в этой трехкомпонентной системе контролируются механизмом обратной связи. В частности, женские половые гормоны обладают способностью тормозить активность гипоталамуса, тем самым снижая выделение гонадотропинов -- стимуляторов половых желез.

С одной стороны, половое созревание должно быть каким-то образом задержано до той поры, пока закончится развитие и рост тела, а с другой -- само половое созревание обладает наглядными чертами, характеризующими повышение мощности репродуктивной системы. По общим принципам работы саморегулирующихся гомеостатических систем половое созревание не может быть обусловлено первичным усилением мощности рабочей эндокринной железы -- половой железы, иначе увеличение продукции половых гормонов полностью тормозило бы деятельность регулятора-гипоталамуса в соответствии с механизмом отрицательной обратной связи. Это устраняло бы саму возможность и регулирования, и развития (см. рис. 2).

Рис.2 Механизм обратной связи. Б -- железа-регулятор; А -- рабочая железа; Б1 и Б2 – регулирующие гормоны; А1 и А2 -- рабочие гормоны. Механизм отрицательной обратной связи: при увеличении активности железы А увеличивается концентрация рабочего гормона А1, который тормозит активность регулятора Б, что в свою очередь приводит к снижению концентрации регулирующего гормона Б1 и соответственно к снижению активности железы А. Механизм положительной обратной связи: увеличение интенсивности сигнала X увеличивает активность регулятора Б, что увеличивает уровень регулирующего гормона Б2 и, в свою очередь, увеличивает уровень рабочего гормона А2. Последний вызывает дальнейшую стимуляцию деятельности регулятора Б1 и т. д.

Следовательно, механизм полового созревания должен быть связан с изменениями состояния самого регулятора, т. е. гипоталамуса. В ряде исследований было показано, что порог чувствительности гипоталамуса (ПЧГ) изменяется в течение всей жизни. С возрастом ПЧГ растет, т.е. чувствительность гипоталамуса к тормозящему действию гормонов периферических желез снижается.

Здесь уместно вспомнить феномен десинситизации, т.е. снижения чувствительности сродства гормонов к регуляторам. Происходить это может несколькими путями:

· Изменение липидного микроокружения рецепторов. (Один из путей -- активация процессов ПОЛ (перекисного окисления липидов) мембраны, вследствие чего, в мембране повышается жесткость, т.к. из липидного бислоя удаляются ненасыщенные жирные кислоты, при этом рецепторы, встроенные в мембрану, теряют конформационную подвижность. Подвижность рецептора снижается также при накоплении в мембране холестерина).

· Химическая модификация самого рецептора (реакции фосфорилирования, метилирования, ацетилирования).

· Изменения степени погруженности рецептора в мембрану (Многие гормончувствительные ткани характеризуются «запа­сом» или «избытком» рецепторов, или «рецепторным резервом». Несом­ненно, что такие рецепторные участки клетки не являются лиш­ними; предполагают, что они играют роль резервуара поверхност­ных рецепторов, обеспечивающего возможность повышения чув­ствительности клеток-мишеней к активирующему влиянию низких концентраций гормона. Таким образом, высокая плотность по­верхностных рецепторов могла бы способствовать быстрой ассо­циации и достижению критических или пороговых уровней на­сыщенности, обусловливающих активацию клетки-мишени).

Наиболее простым способом изменения порога чувствительности к действию рабочих гормонов является изменение числа рецепторов на мембране клеток соответствующего гипоталамического центра, например " полового центра" репродуктивной системы. Если рецепторов станет меньше, то меньшее число молекул рабочего гормона будет взаимодействовать с мембраной нервной клетки, и соответственно чувствительность гипоталамуса снизится (при этом ПЧГ соответственно повысится).

Кроме того, вследствие изменений, происходящих в мембранах (накопление, например, в них холестерина), уменьшается способность рецепторов перемещаться, что снижает восприятие гормональных сигналов. Такое явление наблюдается при нормальном старении. В такой менее стимулированной и более инертной клетке замедляются процессы обмена вещества и, в частности, уменьшается производство рецепторов на мембране.

Итак, вскоре после рождения гипоталамус обладает максимальной чувствительностью (т.е. ПЧГ низкий) к тормозящему действию половых гормонов. Поэтому половой центр гипоталамуса в этот период заторможен тем небольшим количеством половых гормонов, которые уже вырабатываются незрелым организмом. Это и предотвращает преждевременное половое созревание, его темпы соизмеряются с общим развитием тела.

Суть механизма возрастного включения репродуктивной функции состоит в повышении ПЧГ к тормозящему действию половых гормонов. Благодаря все продолжающемуся повышению порога чувствительности гипоталамус вновь и вновь освобождается от тормозящего влияния половых гормонов. Так увеличивается мощность репродуктивной системы и вместе с тем сохраняется механизм саморегуляции, свойственный гомеостатической системе. Так, наряду с механизмом, который направлен на поддержание равновесия и постоянства (гомеостаза) в каждый данный момент, существует механизм, который обеспечивает нарушение гомеостаза во времени и тем самым осуществляет выполнение программы развития организма. (Это явление может быть проиллюстрировано следующими экспериментальными данными. Для того чтобы у крысят в возрасте одного месяца (то есть до наступления половой зрелости) на 50% подавить активность гипоталамуса, необходимо применить в неделю 0, 5 мкг полового гормона. Зрелому животному для подавления " полового" центра гипоталамуса необходимо уже в 4 раза больше этого гормона).