آلية عمل هرمونات الغدة النخامية والهرمونات تحت المهاد

يبدأ التنظيم الهرموني بعملية تخليق وإفراز الهرمونات في الغدد الصماء. وترتبط هذه الهرمونات وظيفيًا ببعضها البعض، وتُشكل كلًا واحدًا. تحدث عملية التخليق الحيوي للهرمونات، التي تُجرى في خلايا متخصصة، تلقائيًا وتُثبّت وراثيًا. غالبًا ما يتم التحكم الجيني في التخليق الحيوي لمعظم هرمونات البروتين-الببتيد، وخاصةً هرمونات الغدة النخامية الغدية، مباشرةً في بوليسومات الهرمونات السليفة أو على مستوى تكوين الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) للهرمون نفسه، بينما يتم التخليق الحيوي لهرمونات الوطاء عن طريق تكوين الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) للإنزيمات البروتينية التي تُنظم مراحل مختلفة من تكوين الهرمون، أي التخليق خارج الريبوسوم. ينتج تكوين البنية الأساسية لهرمونات البروتين-الببتيد عن الترجمة المباشرة لتسلسلات النيوكليوتيدات الخاصة بالحمض النووي الريبوزي المرسال المقابل، والذي يُصنع في المواقع النشطة لجينوم الخلايا المنتجة للهرمونات. تتكون بنية معظم الهرمونات البروتينية أو أسلافها في البوليسومات وفقًا للمخطط العام لتخليق البروتين. تجدر الإشارة إلى أن القدرة على تخليق وترجمة الرنا المرسال لهذا الهرمون أو أسلافه تعتمد على الجهاز النووي والبوليسومات في نوع معين من الخلايا. وهكذا، يُصنع هرمون ستروبينويد في الحمضات الصغيرة في الغدة النخامية، والبرولاكتين في الحمضات الكبيرة، والغونادوتروبين في خلايا قاعدية خاصة. يحدث التخليق الحيوي لهرموني TRH وLH-RH في خلايا تحت المهاد بشكل مختلف نوعًا ما. لا تتكون هذه الببتيدات في البوليسومات على مصفوفة الرنا المرسال، بل في الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم تحت تأثير أنظمة التخليق المقابلة.

غالبًا ما تؤدي الترجمة المباشرة للمادة الوراثية في حالات إفراز معظم هرمونات البوليببتيد إلى تكوين سلائف منخفضة النشاط - هرمونات أولية (هرمونات أولية) بوليببتيدية. يتكون التخليق الحيوي لهرمون البوليببتيد من مرحلتين مختلفتين: التخليق الريبوسومي لسلائف غير نشطة على مصفوفة mRNA، والتكوين بعد الترجمة لهرمون نشط. تحدث المرحلة الأولى بالضرورة في خلايا الغدة النخامية، بينما يمكن أن تحدث المرحلة الثانية أيضًا خارجها.

إن تنشيط ما بعد الترجمة للسلائف الهرمونية ممكن بطريقتين: عن طريق التحلل الأنزيمي متعدد المراحل لجزيئات السلائف الجزيئية الكبيرة المترجمة مع انخفاض في حجم جزيء الهرمون المنشط وعن طريق الارتباط غير الأنزيمي للوحدات الفرعية الهرمونية مع زيادة في حجم جزيء الهرمون المنشط.

في الحالة الأولى، يكون التنشيط ما بعد الترجمة مميزًا لهرمون AKTU وبيتا ليبوتروبين، وفي الحالة الثانية - لهرمونات الجليكوبروتين، وخاصة الجونادوتروبينات وTSH.

للتنشيط المتتالي لهرمونات البروتين الببتيدي أهمية بيولوجية مباشرة. أولًا، يحدّ من التأثيرات الهرمونية في موقع التكوين؛ وثانيًا، يوفر ظروفًا مثالية لظهور التأثيرات التنظيمية متعددة الوظائف مع الحد الأدنى من استخدام المواد الجينية والبنائية، كما يُسهّل النقل الخلوي للهرمونات.

يحدث إفراز الهرمونات، كقاعدة عامة، تلقائيًا، وليس بشكل مستمر وموحد، بل بشكل اندفاعي، في أجزاء منفصلة ومنفصلة. ويبدو أن هذا يرجع إلى الطبيعة الدورية لعمليات التخليق الحيوي، والترسيب داخل الخلايا، ونقل الهرمونات. وفي ظل الظروف الفسيولوجية الطبيعية، يجب أن توفر عملية الإفراز مستوى أساسيًا معينًا من الهرمونات في السوائل الدائرية. وتخضع هذه العملية، مثل التخليق الحيوي، لسيطرة عوامل محددة. ويتحدد إفراز هرمونات الغدة النخامية في المقام الأول من خلال الهرمونات المطلقة المقابلة في منطقة ما تحت المهاد ومستوى الهرمونات الدائرية في الدم. ويعتمد تكوين الهرمونات المطلقة في منطقة ما تحت المهاد نفسها على تأثير النواقل العصبية ذات الطبيعة الأدرينالية أو الكولينية، بالإضافة إلى تركيز هرمونات الغدد المستهدفة في الدم.

يرتبط التخليق الحيوي والإفراز ارتباطًا وثيقًا. تُحدد الطبيعة الكيميائية للهرمون وخصائص آليات إفرازه درجة ارتباط هاتين العمليتين. وبالتالي، يكون هذا المؤشر في أقصاه عند إفراز الهرمونات الستيرويدية، التي تنتشر بحرية نسبية عبر الأغشية الخلوية. أما مقدار ارتباط التخليق الحيوي وإفراز هرمونات البروتين-الببتيد والكاتيكولامينات فهو ضئيل. تُطلق هذه الهرمونات من حبيبات إفرازية خلوية. وتحتل هرمونات الغدة الدرقية موقعًا متوسطًا في هذا المؤشر، حيث تُفرز عن طريق تحريرها من شكلها المرتبط بالبروتين.

لذلك، يجب التأكيد على أن تركيب وإفراز هرمونات الغدة النخامية والوطاء يتم إلى حد ما بشكل منفصل.

العنصر الهيكلي والوظيفي الرئيسي في عملية إفراز هرمونات البروتين الببتيدي هو الحبيبات أو الحويصلات الإفرازية. وهي تكوينات مورفولوجية خاصة بيضاوية الشكل بأحجام مختلفة (100-600 نانومتر)، محاطة بغشاء رقيق من البروتين الدهني. تنشأ الحبيبات الإفرازية للخلايا المنتجة للهرمونات من جهاز جولجي. تحيط عناصرها بالهرمون أو البروهرمون، مكونةً تدريجيًا حبيبات تؤدي عددًا من الوظائف المترابطة في نظام العمليات التي تسبب إفراز الهرمون. يمكن أن تكون موقع تنشيط البروهرمونات الببتيدية. الوظيفة الثانية التي تؤديها الحبيبات هي تخزين الهرمونات في الخلية حتى لحظة تأثير مُحفز إفرازي مُحدد. يحد غشاء الحبيبات من إطلاق الهرمونات في السيتوبلازم ويحميها من تأثير الإنزيمات السيتوبلازمية التي قد تُعطلها. للمواد والأيونات الخاصة الموجودة داخل الحبيبات أهمية معينة في آليات الترسيب. تشمل هذه البروتينات والنيوكليوتيدات والأيونات، والغرض الرئيسي منها هو تكوين معقدات غير تساهمية مع الهرمونات ومنع اختراقها للغشاء. تتميز الحبيبات الإفرازية بخاصية أخرى بالغة الأهمية، وهي القدرة على الانتقال إلى محيط الخلية ونقل الهرمونات المترسبة فيها إلى الأغشية البلازمية. تتم حركة الحبيبات داخل الخلايا بمشاركة عضيات خلوية - خيوط دقيقة (قطرها 5 نانومتر)، مصنوعة من بروتين الأكتين، وأنابيب دقيقة مجوفة (قطرها 25 نانومتر)، تتكون من مركب من بروتينات التوبيولين والداينين الانقباضية. إذا كان من الضروري منع العمليات الإفرازية، فعادةً ما تُستخدم الأدوية التي تدمر الخيوط الدقيقة أو تفكك الأنابيب الدقيقة (سيتوكالاسين ب، كولشيسين، فينبلاستين). يتطلب النقل داخل الخلايا للحبيبات تكاليف طاقة ووجود أيونات الكالسيوم. تتلامس أغشية الحبيبات والأغشية البلازمية، بمشاركة الكالسيوم، ويُطلق السر في الفراغ خارج الخلوي عبر "المسام" المتكونة في غشاء الخلية. تُسمى هذه العملية "الإخراج الخلوي". في بعض الحالات، تستطيع الحبيبات المُفرغة إعادة بناء نفسها والعودة إلى السيتوبلازم.

نقطة التحفيز في عملية إفراز هرمونات البروتين الببتيد هي زيادة تكوين AMP (cAMP) وزيادة تركيز أيونات الكالسيوم داخل الخلايا، والتي تخترق الغشاء البلازمي وتحفز انتقال الحبيبات الهرمونية إلى الغشاء الخلوي. تُنظَّم العمليات المذكورة أعلاه داخل الخلايا وخارجها. إذا كان التنظيم داخل الخلايا والتنظيم الذاتي لوظيفة إنتاج الهرمونات في خلايا الغدة النخامية والوطاء محدودًا بشكل كبير، فإن آليات التحكم الجهازية تضمن النشاط الوظيفي للغدة النخامية والوطاء بما يتوافق مع الحالة الفسيولوجية للجسم. يمكن أن يؤدي انتهاك العمليات التنظيمية إلى أمراض خطيرة في وظائف الغدد، وبالتالي في الجسم بأكمله.

يمكن تقسيم التأثيرات التنظيمية إلى مُحفِّزة ومُثبِّطة. وتعتمد جميع العمليات التنظيمية على مبدأ التغذية الراجعة. وتتولى هياكل الجهاز العصبي المركزي، وبالأخص منطقة تحت المهاد، الدورَ القيادي في تنظيم الوظائف الهرمونية للغدة النخامية. وبالتالي، يمكن تقسيم الآليات الفسيولوجية للتحكم في الغدة النخامية إلى عصبية وهرمونية.

عند النظر في عمليات تنظيم تخليق وإفراز هرمونات الغدة النخامية، من الضروري أولاً الإشارة إلى منطقة ما تحت المهاد، وقدرتها على تخليق وإفراز الهرمونات العصبية - الهرمونات المُطلقة. وكما هو موضح، يتم تنظيم هرمونات الغدة النخامية الغدية بمساعدة هرمونات مُطلقة تُصنع في نوى معينة من منطقة ما تحت المهاد. تحتوي العناصر صغيرة الخلايا في هذه الهياكل تحت المهاد على مسارات موصلة تتصل بأوعية الشبكة الشعرية الأولية، والتي تدخل من خلالها الهرمونات المُطلقة لتصل إلى خلايا الغدة النخامية الغدية.

باعتبار منطقة ما تحت المهاد مركزًا عصبيًا صماء، أي مكانًا لتحويل النبضة العصبية إلى إشارة هرمونية محددة، تحملها هرمونات مُطلقة، يدرس العلماء إمكانية تأثير أنظمة وسيطة مختلفة بشكل مباشر على عمليات تخليق وإفراز هرمونات الغدة النخامية. وباستخدام أساليب منهجية مُحسّنة، حدد الباحثون، على سبيل المثال، دور الدوبامين في تنظيم إفراز عدد من الهرمونات المُوجهة للغدة النخامية. في هذه الحالة، لا يعمل الدوبامين كناقل عصبي يُنظم وظيفة منطقة ما تحت المهاد فحسب، بل يعمل أيضًا كهرمون مُطلق يُشارك في تنظيم وظيفة الغدة النخامية. وقد تم الحصول على بيانات مماثلة فيما يتعلق بالنورإبينفرين، الذي يُشارك في التحكم في إفراز هرمون قشر الكظر (ACTH). وقد ثبت الآن وجود تحكم مزدوج في تخليق وإفراز هرمونات الغدة النخامية المُوجهة للغدة النخامية. إنَّ التطبيق الرئيسي لمختلف النواقل العصبية في نظام تنظيم الهرمونات المُطلِقة للوطاء هو هياكل الوطاء التي تُصنَع فيها. في الوقت الحالي، يتسع نطاق المواد الفعالة فسيولوجيًا المشاركة في تنظيم الهرمونات العصبية الوطائية. وتشمل هذه النواقل العصبية الكلاسيكية ذات الطبيعة الأدرينالية والكولينية، وعددًا من الأحماض الأمينية، ومواد ذات تأثير شبيه بالمورفين - الإندورفين والإنكيفالين. تُشكِّل هذه المواد الرابط الرئيسي بين الجهاز العصبي المركزي والجهاز الصماء، مما يضمن في النهاية وحدتهما في الجسم. يمكن التحكم في النشاط الوظيفي لخلايا الوطاء العصبية الصماء مباشرةً بواسطة أجزاء مختلفة من الدماغ باستخدام النبضات العصبية القادمة عبر مسارات واردة مختلفة.

ظهرت مؤخرًا مشكلة أخرى في علم الغدد الصماء العصبية، ألا وهي دراسة الدور الوظيفي للهرمونات المُفرِزة الموجودة في هياكل أخرى من الجهاز العصبي المركزي، خارج منطقة ما تحت المهاد، والتي لا ترتبط مباشرةً بالتنظيم الهرموني لوظائف الغدة النخامية. وقد أُثبت تجريبيًا أنها يمكن اعتبارها ناقلات عصبية ومُعدِّلات عصبية لعدد من العمليات الجهازية.

في منطقة تحت المهاد، تتمركز الهرمونات المُطلقة في مناطق أو نوى مُحددة. على سبيل المثال، يتمركز هرمون LH-RH في منطقة تحت المهاد الأمامية والوسطى القاعدية، بينما يتمركز هرمون TRH في منطقة تحت المهاد الوسطى، ويتركز هرمون CRH بشكل رئيسي في أقسامه الخلفية. هذا لا ينفي التوزيع المُنتشر للهرمونات العصبية في الغدة.

الوظيفة الرئيسية لهرمونات الغدة النخامية هي تنشيط عدد من الغدد الصماء الطرفية (قشرة الكظر والغدة الدرقية والغدد التناسلية). تسبب الهرمونات النخامية المدارية - ACTH وTSH وLH وFSH وSTH - استجابات محددة. وبالتالي، فإن الأول يسبب تكاثر (تضخم وفرط تنسج) المنطقة الحزمية من قشرة الغدة الكظرية وزيادة تخليق الجلوكوكورتيكويدات في خلاياها؛ والثاني هو المنظم الرئيسي لتكوين الجهاز الجريبي للغدة الدرقية ومراحل مختلفة من تخليق وإفراز هرمونات الغدة الدرقية؛ LH هو المحفز الرئيسي للإباضة وتكوين الجسم الأصفر في المبايض ونمو الخلايا الخلالية في الخصيتين وتخليق هرمونات الإستروجين والبروجستين والأندروجينات التناسلية. يعمل FSH على تسريع نمو بصيلات المبيض، ويجعلها حساسة لعمل LH، وينشط أيضًا تكوين الحيوانات المنوية؛ ويعمل STH، كمحفز لإفراز السوماتوميدينات بواسطة الكبد، ويحدد النمو الخطي للجسم والعمليات الابتنائية؛ ويعمل LTH على تعزيز ظهور عمل الجونادوتروبين.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الهرمونات النخامية المدارية، التي تعمل كمنظم لوظائف الغدد الصماء الطرفية، غالبًا ما تكون قادرة على التأثير بشكل مباشر. على سبيل المثال، يُنتج هرمون ACTH، باعتباره المنظم الرئيسي لتخليق الجلوكوكورتيكويد، عددًا من التأثيرات خارج الغدة الكظرية، لا سيما تحلل الدهون وتحفيز الخلايا الصبغية.

الهرمونات ذات المنشأ الوطائي النخامي، أي البروتين-الببتيد، تختفي من الدم بسرعة كبيرة. لا يتجاوز عمر النصف لها 20 دقيقة، ويستمر في معظم الحالات من دقيقة إلى ثلاث دقائق. تتراكم هرمونات البروتين-الببتيد بسرعة في الكبد، حيث تتعرض لتحلل مكثف وتعطيل تحت تأثير ببتيدازات محددة. يمكن ملاحظة هذه العملية أيضًا في أنسجة أخرى، وكذلك في الدم. يبدو أن مستقلبات هرمونات البروتين-الببتيد تُفرز بشكل رئيسي على شكل أحماض أمينية حرة وأملاحها وببتيدات صغيرة. تُفرز بشكل رئيسي مع البول والصفراء.

غالبًا ما يكون للهرمونات توجه فسيولوجي واضح. على سبيل المثال، يؤثر ACTH على خلايا قشرة الغدة الكظرية، والأنسجة الدهنية، والأنسجة العصبية؛ بينما تؤثر الجونادوتروبينات على خلايا الغدد التناسلية، والوطاء، وعدد من البنى الأخرى، أي على الأعضاء والأنسجة والخلايا المستهدفة. لهرمونات الغدة النخامية والوطاء نطاق واسع من التأثيرات الفسيولوجية على خلايا من أنواع مختلفة وعلى تفاعلات أيضية مختلفة في الخلايا نفسها. تُصنف بنى الجسم، وفقًا لدرجة اعتماد وظائفها على عمل هرمونات معينة، إلى بنى تعتمد على الهرمونات وبنى حساسة للهرمونات. إذا كانت الأولى مشروطة تمامًا بوجود الهرمونات في عملية التمايز والوظيفة الكاملة، فإن الخلايا الحساسة للهرمونات تُظهر بوضوح خصائصها الظاهرية حتى بدون الهرمون المقابل، والذي يتم تعديل درجة ظهوره بنطاق مختلف ويتم تحديده من خلال وجود مستقبلات خاصة في الخلية.

يتقلص تفاعل الهرمونات مع بروتينات المستقبلات المقابلة إلى ارتباط عكسي غير تساهمي بين جزيئات الهرمونات والمستقبلات، مما يؤدي إلى تكوين معقدات بروتينية-ربيطة محددة قادرة على تضمين تأثيرات هرمونية متعددة في الخلية. في حال غياب بروتين المستقبل، فإنه يقاوم تأثير التركيزات الفسيولوجية للهرمون. تُعدّ المستقبلات ممثلات محيطية ضرورية للوظيفة الغدد الصماء المقابلة، حيث تحدد الحساسية الفسيولوجية الأولية للخلية المتفاعلة مع الهرمون، أي إمكانية وشدة استقباله وتوصيله وتنفيذه في الخلية.

يتم تحديد فعالية التنظيم الهرموني لعملية التمثيل الغذائي الخلوي من خلال كمية الهرمون النشط الذي يدخل الخلية المستهدفة ومستوى المستقبلات فيها.