Глава одиннадцатая
Гормоны-консерваторы
Если бы у нашего организма был девиз, то он звучал бы так: «Стабильность, стабильность и еще раз стабильность!»
Наш организм ужасно консервативен и невероятно самодостаточен. Он не выносит каких-либо перемен и отчаянно сопротивляется любому внешнему воздействию, способному нарушить установленное природой равновесие. Все консервативные партии мира, начиная с британских тори и заканчивая бразильскими прогрессистами, сообща не смогут перещеголять в консерватизме любой живой организм. Так-то вот.
Гормоны-консерваторы, поддерживающие постоянство внутренней среды организма, это самые ответственные и наиболее сознательные из гормонов. Эти сторонники незыблемости исконных устоев обеспечивают нормальную жизнедеятельность организма, то есть выполняют Самую Главную Задачу.
Собственно, если уж говорить начистоту, то консерваторами являются все гормоны без исключения, поскольку при выработке в нормальном физиологическом количестве они эту самую нормальную жизнедеятельность и обеспечивают.
Что такое нормальная жизнедеятельность организма?
Это естественный, не нарушенный обмен веществ.
В этой главе мы рассмотрим только те гормоны, которые непосредственно принимают участие в регуляции обмена веществ и энергии (такое название будет полным).
А что представляет собой обмен веществ?
Часто можно встретить такое определение: «обмен веществ – это совокупность процессов, происходящих в организме при усвоении пищи». Это определение неверно, поскольку оно неполно, а полуправда, как известно, еще хуже, чем явная ложь. Ну усвоил организм пищу – а что дальше?
Вот вам правильное определение: «обмен веществ (про энергию мы постоянно упоминать не станем, но в уме ее держать будем) – это набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни».
Почувствовали разницу?
Часто можно услышать такую вот жалобу: «У меня неправильный обмен веществ и потому…». Это глупость. Обмен веществ не может быть «правильным» или «неправильным». Неправильный, с нашей точки зрения, обмен у растений – они солнечную энергию в углеводы перерабатывают. Вместо слова «неправильный» надо употреблять слово «нарушенный». Нарушения обмена веществ бывают, увы.
Обмен веществ и энергии, который по-научному называется «метаболизмом», состоит из двух взаимосвязанных процессов: пластического обмена или «ассимиляции», суть которого заключается в синтезе органических веществ в организме с использованием внешних источников энергии (пищи) и энергетического обмена или «диссимиляции» – процесса распада органических веществ с выделением нужной организму энергии.
Пластический обмен также называют анаболизмом (отсюда и «анаболические стероиды»), а энергетический – катаболизмом.
Кстати говоря, обмен веществ и энергии и способность к самовоспроизведению являются специфическими признаками живой материи, отличающих живое от неживого. В неживой системе никакого обмена и воспроизводства происходить не может.
В процессе обмена веществ поступившие в организм вещества превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты обмена, выводящиеся из организма во внешнюю среду. При этих превращениях высвобождается и поглощается энергия, необходимая организму для жизнедеятельности.
Процесс обмена веществ можно разделить на три этапа. Разделение это условное, поскольку обмен протекает очень сложным образом.
Первый этап обмена веществ – расщепление белков, жиров и углеводов при помощи ферментов до растворимых в воде аминокислот, моно– и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, а также всасывание их в кровь. То есть первый этап – это пищеварение, переваривание пищи в желудочно-кишечном тракте. Условно пищеварение можно охарактеризовать как заготовку строительных материалов для организма, ведь в процессе пищеварения сложные вещества, поступившие из внешней среды, разбираются на мелкие составные части-«кирпичики».
После того, как строительные материалы заготовлены, они должны быть доставлены к месту строительства, точнее – к местам, которых в организме великое множество.
Второй этап обмена веществ включает транспорт питательных веществ кровью к тканям и обмен, происходящий в клетках, в результате которого происходит расщепление полученных веществ до конечных продуктов. Часть этих продуктов используется для синтеза биологически активных веществ и воспроизведения клеток. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, необходимой для обеспечения процесса жизнедеятельности организма.
Третий этап обмена веществ – выведение его конечных продуктов во внешнюю среду в составе мочи, кала, пота, а также через легкие с выдыхаемым воздухом.
Образно говоря, этапы следующие – заготовка материала, строительство, вывоз мусора. И все этапы находятся под бдительным и неусыпным контролем гормонов, которые бдительно следят за тем, чтобы все процессы протекали так, как положено.
Как по-вашему – на каком этапе обмена веществ нарушения будут наиболее опасными для организма? Вопрос этот студенческий, а стало быть – провокационный.
Самый частый ответ – на втором. На первый взгляд – логично, поскольку второй этап выглядит наиболее ответственным. На самом же деле наиболее опасными для организма будут нарушения, происходящие на третьем этапе обмена веществ, на условной «стадии вывоза мусора». Если «мусор» не вывозить своевременно и в полном объеме, то он начнет отравлять организм. (Желающие вникнуть в эту печальную тему глубже могут набрать в поисковике «хроническая почечная недостаточность».)
Ожирение с биологической точки зрения представляет собой преобладание пластического обмена над энергетическим (анаболизма над катаболизмом), а истощение – преобладание энергетического обмена над пластическим (катаболизма над анаболизмом).
Обмен веществ можно разделить на три части по веществам, участвующим в процессах – белковый, углеводный, жировой.
Теперь вы знаете об обмене веществ достаточно для того, чтобы можно было переходить к регулирующим его гормонам.
Начнем мы с углеводного обмена, как наиболее популярного, то есть – чаще всего упоминаемого в средствах массовой информации и в общении между людьми. Углеводный обмен удобнее будет рассматривать в «связке» с жировым, поскольку оба обмена в основном управляются одними и теми же гормонами. Более того, эти гормоны и действуют аналогично – те, которые повышают уровень содержания глюкозы в крови, заодно способствуют насыщению крови жирами, а вот хорошо известный всем инсулин снижает уровни содержания глюкозы и жиров в крови.
Показателем уровня интенсивности углеводного обмена служит концентрация глюкозы в крови, а аналогичным показателем для жирового обмена – концентрация свободных (или по-научному – неэтерифицированных) жирных кислот.
Оба параметра зависят от соотношения скоростей распада и синтеза углеводов и жиров. С углеводами наш организм «расправляется» быстрее, чем с жирами, то есть углеводный обмен происходит быстрее, нежели жировой, у которого анаболизм значительно медленнее катаболизма. Вследствие этого концентрация глюкозы в крови подвержена гораздо меньшим колебаниям, чем концентрация жирных кислот. В здоровом организме уровень содержания глюкозы в крови может колебаться в диапазоне плюс-минус 30 %, уровень содержания жирных кислот увеличивается и уменьшается в разы.
Если вникнуть в тонкости обмена жиров и углеводов и сравнить оба энергетических резерва – глюкозу и жиры, то сам собой напрашивается вопрос о том, зачем вообще нужны жиры, как форма запаса энергии. Глюкоза расщепляется проще, гликоген (животный аналог крахмала) синтезируется проще… Ну почему бы организму не накапливать гликоген? Зачем усложнять?
Но вы уже, наверное, усвоили (если дочитали до сих пор), что всякий раз, когда возникает вопрос «Зачем усложнять?», что-то остается за пределами внимания, какое-то важное обстоятельство не принимается в расчет.
Так какие же преимущества у жиров, как у «биологических аккумуляторов»?
Во-первых, жиры являются более компактной формой хранения энергии, нежели углеводы. Расщепление одного грамма жиров дает в два раза больше энергии, чем расщепление одного грамма углеводов. Согласитесь, что в два раза – это весьма существенная разница. Особенно с учетом того, что весь этот запас нам постоянно приходится таскать на себе. Но за все приходится платить и повышенная емкость жирового аккумулятора не является исключением из этого правила. Расщепление жиров – процесс довольно сложный, он непременно требует кислорода (а при расщеплении глюкозы можно обойтись и без него) и некоей «стартовой» энергии, необходимой для его запуска. Откуда организм берет эту энергию? Расщепляя глюкозу! Можно сказать, что жиры сгорают в углеводном пламени (окисление, то есть – расщепление с участием кислорода, есть не что иное, как медленное горение).
Во-вторых, жирные кислоты, в отличие от глюкозы, легко проникают через клеточные мембраны, не нуждаясь в проводниках, и столь же легко включаются в клеточные обменные процессы. Глюкозу же инсулину приходится буквально «за ручку» вести в клетку.
Третье обстоятельство вытекает из второго – в организме есть клетки, которые совсем не используют глюкозу в качестве источника энергии. Например – активно работающие клетки миокарда (сердечной мышцы), которым некогда «размениваться по мелочам», возясь с глюкозой.
Расщепление жиров в нашем организме (а следовательно, и увеличение концентрации жирных кислот в крови) стимулирует множество гормонов – глюкагон, соматотропин, адренокортикотропный гормон, глюкокортикоиды, адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин, гормоны щитовидной железы, а также липотропин, гормон белковой природы, вырабатываемый гипофизом[27].
Если вы думаете, что синтез жиров (и понижение концентрации жирных кислот в крови) курирует столь же представительная группа топ-менеджеров, то сильно ошибаетесь. Синтезом жиров занимаются инсулин и, в гораздо меньшей степени, эстрогены, проявляющие это действие только в организме у женщин.
Стимуляция синтеза жиров инсулином осуществляется за счет усиления поглощения и усвоения глюкозы жировыми клетками. Заодно инсулин угнетает расщепление жиров.
Точно такой же расклад и с углеводами. Вышеупомянутая группа топ-менеджеров стимулирует расщепление углеводов, повышая концентрацию глюкозы в крови, а инсулин, способствующий усвоению глюкозы клетками, концентрацию ее понижает.
Поскольку углеводный и жировой обмены управляются одними и теми же гормонами, тяжелая эндокринная болезнь – сахарный диабет, представляет собой нарушение не только углеводного, но и жирового обмена.
Если спросить – какие продукты должны быть ограничены в рационе диабетиков, а то и полностью исключены из него? – то подавляющее большинство ответит: «Сахар и сладости». Да, на самом деле так оно и есть – употребление сахара и сахаросодержащих продуктов диабетикам рекомендуется резко ограничивать вплоть до полного исключения из рациона. Но, кроме этого, столь же сильно и рьяно следует ограничивать употребление жиров. Врачи шутят: «При диабете лучше позволить себе съесть бутерброд с вареньем, нежели с салом». В этой шутке – все чистая правда.
Распад жиров при сахарном диабете идет усиленными темпами, поскольку организм, будучи не в силах усваивать глюкозу, полностью переключается на получение энергии из жиров. Казалось бы, что диабетикам нужно не ограничивать жиры, а напротив – увеличивать их долю в рационе. Но дело в том, что при сахарном диабете нарушается нормальный обмен жирных кислот и в крови накапливаются так называемые «кетоновые тела» (ацетон и его производные), которые отравляют организм. Проще говоря – жиры при сахарном диабете превращаются в организме в яды, поэтому-то их употребление резко ограничивают. Желающие узнать об обмене жиров при сахарном диабете больше могут набрать в поисковике «диабетический кетоацидоз», а мы на этом с углеводным и жировым обменом заканчиваем и переходим к белковому обмену.
«Ба, снова те же лица!» – воскликнут некоторые читатели.
Да – те же самые. Новым и взяться-то неоткуда.
Вот перечень основных гормонов, регулирующих белковый обмен:
• соматотропин;
• гормоны щитовидной железы;
• глюкокортикоиды;
• инсулин;
• глюкагон;
• адреналин и его команда – норадреналин с дофамином;
• соматостатин.
Белки в нашем организме синтезируются повсюду и везде, поэтому гормоны, стимулирующие синтез белков, мы станем рассматривать не скопом, а по отдельности.
Соматотропин стимулирует синтез белка как во внутренних органах, так и в опорно-двигательном аппарате – скелетных мышцах, костях и хрящах, а также в органах иммунной системы. Механизм – ускорение усвоения аминокислот клетками. Чем быстрее усваиваются аминокислоты, тем быстрее «собираются» из них молекулы белков.
По действию на углеводный и жировой обмены соматотропин является антагонистом инсулина, а вот на белковый обмен оба этих гормона действуют сообща. Инсулин тоже стимулирует синтез белков. Разница только в источниках энергообеспечения. Соматотропин использует для синтеза белков энергию, полученную при расщеплении (окислении) жиров, а инсулин – глюкозы, причем не «внутренней», запасенной в виде гликогена, а «внешней», поступающей с пищей. Поэтому «качки», помимо белковой пищи, также «налегают» и на углеводную.
В отличие от соматотропина, инсулин повышает синтез белков несколькими способами: стимулирует образование и работу рибосом (клеточных органоидов, служащих для синтеза белка из аминокислот по заданной матрице); стимулирует синтез ДНК и РНК, способствует прохождению аминокислот через клеточные мембраны; угнетает «переработку» аминокислот в глюкозу клетками печени, которую организм производит с целью запаса энергии (из глюкозы затем образуется гликоген). А еще инсулин угнетает распад белков, особенно в скелетной мускулатуре.
Антагонист инсулина глюкагон ведет себя противоположным образом. Он мешает поступлению аминокислот в клетки и синтезу из них белков, а также стимулирует распад белков, и тоже первым делом – в скелетной мускулатуре. Также глюкагон стимулирует «переработку» аминокислот в глюкозу клетками печени.
Глюкокортикоиды (главным образом – хорошо знакомый нам кортизол) подавляют синтез белка и стимулируют его распад и «переработку» в глюкозу в органах иммунной системы и вообще всех внутренних органах, за исключением печени, где глюкокортикоиды, напротив, стимулируют синтез ряда белков. Такая вот интересная особенность. Но если брать в целом, то распаду белков глюкокортикоиды способствуют гораздо сильнее, нежели синтезу.
Мужские половые гормоны андрогены, действуя при помощи соматотропина, способствуют синтезу белка в скелетной мускулатуре, костях, мужских половых органах и коже. На белковый обмен в печени они практически не влияют.
Женские половые гормоны эстрогены стимулируют синтез белка в женских половых органах, молочных железах, а также в костях, но на скелетную мускулатуру никакого влияния не оказывают.
Гормоны щитовидной железы влияют на белковый обмен практически во всем организме, причем они могут стимулировать как синтез белков, так и их распад, в зависимости от своей концентрации в крови. В малых количествах гормоны щитовидной железы стимулируют синтез белков, а в повышенных – распад. В сложносоставной механизм их действия мы вдаваться не станем по двум причинам. Во-первых, объяснение этого механизма растянется на целую главу, а, во-вторых, для понимания этой главы потребуются довольно глубокое знание биохимии и физиологии.
Адреналин, норадреналин и дофамин способствуют распаду белков в скелетной мускулатуре и использованию аминокислот, полученных в результате этого процесса, клетками печени для «переработки» в глюкозу.
Гормон гипоталамуса соматостатин, также вырабатывающийся в островках Лангерганса поджелудочной железы, угнетает синтез белков по всему организму, но этим ограничивается и распада белков не стимулирует.
Резюме
Обмен веществ и энергии, который по-научному называется «метаболизмом», состоит из двух взаимосвязанных процессов: пластического обмена или «ассимиляции», суть которого заключается в синтезе органических веществ в организме с использованием внешних источников энергии (пищи) и энергетического обмена или «диссимиляции» – процесса распада органических веществ с выделением нужной организму энергии. Пластический обмен также называют «анаболизмом», а энергетический – «катаболизмом».
Обмен веществ можно разделить на три части по веществам, участвующим в процессах – белковый, углеводный, жировой.
Расщепление жиров и углеводов в нашем организме стимулируют глюкагон, соматотропин, адренокортикотропный гормон, глюкокортикоиды, адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин, гормоны щитовидной железы, а также липотропин, гормон белковой природы, вырабатываемый гипофизом.
Синтез жиров стимулируют инсулин и, в меньшей степени, эстрогены. Также инсулин способствует усвоению глюкозы клетками организма, это его основная функция.
Синтез белков стимулируют соматотропин, половые гормоны, инсулин, а угнетают глюкагон, глюкокортикоиды (кортизол), адреналин, норадреналин, дофамин и гормон гипоталамуса соматостатин. Гормоны щитовидной железы влияют на белковый обмен двояко, в зависимости от их концентрации в крови – в малых количествах гормоны щитовидной железы стимулируют синтез белков, а в повышенных – распад.
