Пульсирующая секреция

Пульсирующая секреция — это биохимическое явление, наблюдаемое в самых разных типах клеток и тканей , при котором химические продукты секретируются в регулярном временном порядке. Наиболее распространенными клеточными продуктами, высвобождаемыми таким образом, являются межклеточные сигнальные молекулы, такие как гормоны или нейротрансмиттеры . Примеры гормонов, которые секретируются пульсирующим образом, включают инсулин , тиреотропин , ТРГ , гонадотропин-высвобождающий гормон (ГнРГ) и гормон роста (ГР). В нервной системе пульсация наблюдается при колебательной активности центральных генераторов паттернов . В сердце кардиостимуляторы способны работать и секретировать пульсирующим образом. Пульсирующий характер секреции имеет решающее значение для функции многих гормонов, чтобы поддерживать хрупкий гомеостатический баланс, необходимый для важнейших жизненных процессов, таких как развитие и размножение . Вариации концентрации с определенной частотой могут иметь решающее значение для функции гормонов, о чем свидетельствует случай агонистов ГнРГ , которые вызывают функциональное ингибирование рецептора ГнРГ из-за глубокого даунрегуляция в ответ на постоянную (тоническую) стимуляцию. Пульсация может повышать чувствительность тканей-мишеней к интересующему гормону и активировать рецепторы, что приводит к улучшению ответов. Эта повышенная реакция, возможно, способствовала улучшению приспособленности животного к окружающей среде и способствовала его эволюционному сохранению.

Пульсирующая секреция в различных ее формах наблюдается при:

Нейроэндокринная пульсация

Контроль нервной системы за выделением гормонов базируется в гипоталамусе , от которого берут начало нейроны, заселяющие паривентрикулярные и дугообразные ядра. ^{[ 1 ]} Эти нейроны выступают на срединное возвышение, где секретируют рилизинг-гормоны в гипофизарную портальную систему, соединяющую гипоталамус с гипофизом . Там они управляют эндокринной функцией через четыре оси гипоталамо-гипофиз-железистая система. ^{[ 1 ]} Недавние исследования начали предлагать доказательства того, что многим гормонам гипофиза, высвобождение которых наблюдалось эпизодически, предшествует пульсирующая секреция связанного с ними рилизинг-гормона из гипоталамуса аналогичным пульсирующим образом. Новые исследования клеточных механизмов, связанных с пульсацией гормонов гипофиза, например, те, что наблюдаются в отношении леутинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), показали аналогичные импульсы в гипофизарных сосудах гонадотропин-высвобождающего гормона (ГнРГ). ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон (ось HPG)

ЛГ высвобождается гипофизом вместе с ФСГ в ответ на высвобождение ГнРГ в портальную систему гипофиза. ^{[ 4 ]} Пульсирующее высвобождение ГнРГ вызывает пульсирующее высвобождение ЛГ и ФСГ, которые модулируют и поддерживают соответствующие уровни биодоступных половых гормонов: тестостерона у мужчин и эстрадиола у женщин в соответствии с требованиями высшей петли обратной связи. ^{[ 3 ]} У женщин уровень ЛГ обычно составляет 1–20 МЕ/л в репродуктивный период, а у мужчин старше 18 лет оценивается в 1,8–8,6 МЕ/л. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

АКТГ и глюкокортикоиды (ось HPA)

Регулярные импульсы глюкокортикоидов, в основном кортизола у людей, регулярно высвобождаются из коры надпочечников в соответствии с циркадным ритмом в дополнение к их высвобождению как часть реакции на стресс . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Высвобождение кортизола следует за высокой частотой импульсов, образующих ультрадианный ритм , при этом амплитуда является основным изменением его выброса, поэтому сигнал модулируется по амплитуде . ^{[ 8 ]} Было замечено, что пульсация глюкокортикоидов подчиняется циркадному ритму, при этом самые высокие уровни наблюдаются перед пробуждением и перед ожидаемым временем приема пищи. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Наблюдается, что этот образец амплитуды выброса одинаков у всех позвоночных. ^{[ 9 ]} Исследования, проведенные на людях, крысах и овцах, также наблюдали аналогичный циркадный паттерн высвобождения адренокортикотропина (АКТГ) незадолго до импульса образующегося кортикостероида. ^{[ 8 ]} В настоящее время предполагается, что наблюдаемая пульсация АКТГ и глюкокортикоидов обусловлена пульсацией кортикотропин-рилизинг-гормона (CRH), однако данных, подтверждающих это, мало из-за сложности измерения CRH. ^{[ 8 ]}

Тиреотропин и гормоны щитовидной железы (ось HPT)

Характер секреции тиреотропина (ТТГ) формируется инфрадианными , циркадными и ультрадианными ритмами. Инфрадианные ритмы в основном представлены окологодовыми вариациями, отражающими сезонность функции щитовидной железы. ^{[ 10 ]} Циркадные ритмы приводят к пику секреции ( акрофазе ) около полуночи и к надиру концентрации около полудня и в начале дня. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Аналогичная картина наблюдается и для трийодтиронина , однако со сдвигом фаз. ^{[ 12 ]} Пульсирующий выброс способствует ультрадианному ритму концентрации ТТГ, составляющему около 10 импульсов в 24 часа. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Амплитуда циркадных и ультрадианных ритмов снижается при синдроме тяжелых нетиреоидных заболеваний (TACITUS). ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

Современные теории предполагают, что аутокринные и паракринные (ультракороткие) механизмы обратной связи, контролирующие секрецию ТТГ в передней доле гипофиза, являются основным фактором, способствующим эволюции его пульсации. ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}

Инсулин

Пульсирующая секреция инсулина отдельными бета-клетками обусловлена колебаниями концентрации кальция в клетках. В бета-клетках, лишенных контакта (т. е. вне островка Лагерганса ), периодичность этих колебаний весьма изменчива (2-10 мин). Однако в пределах островка Лангерганса колебания синхронизируются за счет электрической связи между близко расположенными бета-клетками, соединенными щелевыми контактами , и периодичность становится более равномерной (3-6 мин). ^{[ 21 ]} Помимо щелевых контактов, координация импульсов управляется передачей сигналов АТФ . α- и δ-клетки поджелудочной железы также секретируют факторы аналогичным пульсирующим образом. ^{[ 22 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Кандел Э.Р., Джесселл Т.М., Шварц Дж.Х., Сигельбаум С.А., Хадспет А.Дж. (2013). Принципы нейронауки (5-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9780071390118 . OCLC 795553723 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Ветсель В.К., Валенса М.М., Мерхенталер И., Липозитс З., Лопес Ф.Дж., Вайнер Р.И., Меллон П.Л., Негро-Вилар А. (май 1992 г.). «Внутренняя пульсирующая секреторная активность иммортализованных нейронов, секретирующих лютеинизирующий гормон-высвобождающий гормон» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (9): 4149–53. Бибкод : 1992PNAS...89.4149W . дои : 10.1073/pnas.89.9.4149 . ПМК 525650 . ПМИД 1570341 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Стаматиадес Г.А., Кайзер УБ (март 2018 г.). «Регуляция гонадотропинов с помощью пульсирующего GnRH: передача сигналов и экспрессия генов» . Молекулярная и клеточная эндокринология . 463 : 131–141. дои : 10.1016/j.mce.2017.10.015 . ПМЦ 5812824 . ПМИД 29102564 .
^ Молина, Патрисия Э. (9 апреля 2018 г.). Эндокринная физиология . Предшественник: Молина, Патрисия Э. (Пятое изд.). [Нью-Йорк]. ISBN 978-1-260-01936-0 . OCLC 1026417940 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Медицинские лаборатории Мэйо - Идентификатор теста: LH, Лютеинизирующий гормон (LH), сыворотка. Архивировано 25 сентября 2016 г. в Wayback Machine , получено в декабре 2012 г.
^ Всемирная организация здравоохранения предложила международный стандарт лютеинизирующего гормона. Комитет экспертов ВОЗ по биологической стандартизации. Всемирная организация здравоохранения . Женева. 2003.
^ Международный стандарт ВОЗ, Лютеинизирующий гормон, человеческий, рекомбинантный. Национальный институт биологических стандартов и контроля.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Гьерстад Дж.К., Лайтман С.Л., Спига Ф (сентябрь 2018 г.). «Роль глюкокортикоидной отрицательной обратной связи в регуляции пульсации оси HPA» . Стресс . 21 (5): 403–416. дои : 10.1080/10253890.2018.1470238 . ПМК 6220752 . ПМИД 29764284 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Калсбек А., ван дер Спек Р., Лей Дж., Эндерт Э., Буйс Р.М., Флайерс Э. (февраль 2012 г.). «Циркадные ритмы в оси гипоталамо-гипофиз-надпочечники (HPA)». Молекулярная и клеточная эндокринология . 349 (1): 20–9. дои : 10.1016/j.mce.2011.06.042 . ПМИД 21782883 . S2CID 33843620 .
^ Тендлер, А; Бар, А; Мендельсон-Коэн, Н.; Карин, О; Корем Коханим, Ю; Маймон, Л; Майло, Т; Раз, М; Мэйо, А; Танай, А; Алон, Ю (16 февраля 2021 г.). «Гормональная сезонность в медицинских записях предполагает циркуляцию эндокринной системы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (7): e2003926118. Бибкод : 2021PNAS..11803926T . дои : 10.1073/pnas.2003926118 . ПМЦ 7896322 . ПМИД 33531344 .
^ Лакке, К; Херманн, Р; фон Майерсбах, К; фон зур Мюлен, А (сентябрь 1977 г.). «Исследование циркадных изменений уровня ТТГ, тироксина и трийодтиронина в плазме у человека». Акта Эндокринологика . 86 (1): 81–8. дои : 10.1530/acta.0.0860081 . ПМИД 578614 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Рассел, В; Харрисон, РФ; Смит, Н.; Дарзи, К; Шалет, С; Уитман, AP; Росс, Р.Дж. (июнь 2008 г.). «Свободный трийодтиронин имеет отчетливый циркадный ритм, который задерживается, но параллелен уровням тиреотропина» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 93 (6): 2300–6. дои : 10.1210/jc.2007-2674 . ПМИД 18364382 .
^ Гринспен, СЛ; Клибански, А; Шенфельд, Д; Риджуэй, ЕС (сентябрь 1986 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина у человека». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 63 (3): 661–8. doi : 10.1210/jcem-63-3-661 . ПМИД 3734036 .
^ Брабант, Г; Пранк, К; Ранфт, Ю; Шуермейер, Т; Вагнер, Т.О.; Хаузер, Х; Куммер, Б; Файстнер, Х; Хеш, РД; фон зур Мюлен, А (февраль 1990 г.). «Физиологическая регуляция циркадной и пульсирующей секреции тиреотропина у нормальных мужчин и женщин». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 70 (2): 403–9. doi : 10.1210/jcem-70-2-403 . ПМИД 2105332 .
^ Сэмюэлс, Миннесота; Вельдхейс, JD; Генри, П; Риджуэй, ЕС (август 1990 г.). «Патофизиология пульсирующего и копульсирующего высвобождения тиреотропного гормона, лютеинизирующего гормона, фолликулостимулирующего гормона и альфа-субъединицы». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 71 (2): 425–32. doi : 10.1210/jcem-71-2-425 . ПМИД 1696277 .
^ Адриансе, Р; Ромейн, Дж.А.; Брабант, Г; Эндерт, Э; Вирсинга, WM (ноябрь 1993 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина при нетиреоидных заболеваниях». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 77 (5): 1313–7. дои : 10.1210/jcem.77.5.8077326 . ПМИД 8077326 .
^ Хацитомарис, А; Херманн, Р; Мидгли, Дж. Э.; Геринг, С; Урбан, А; Дитрих, Б; Абуд, А; Кляйн, Х.Х.; Дитрих, JW (2017). «Аллостаз щитовидной железы – адаптивные реакции контроля тиреотропной обратной связи на условия напряжения, стресса и программирования развития» . Границы эндокринологии . 8 : 163. дои : 10.3389/fendo.2017.00163 . ПМК 5517413 . ПМИД 28775711 .
^ Дитрих, JW; Теше, А.; Пикардт, ЧР; Мицдорф, У. (июнь 2004 г.). «Управление тиреотропной обратной связью: свидетельства наличия дополнительной сверхкороткой петли обратной связи на основе фрактального анализа». Кибернетика и системы . 35 (4): 315–331. дои : 10.1080/01969720490443354 . S2CID 13421388 .
^ Дитрих, JW; Ландграф, Г; Фотиаду, Э.Х. (2012). «ТТГ и тиреотропные агонисты: ключевые участники гомеостаза щитовидной железы» . Журнал исследований щитовидной железы . 2012 : 351864. doi : 10.1155/2012/351864 . ПМЦ 3544290 . ПМИД 23365787 .
^ Херманн, Р; Мидгли, Дж. Э.; Лариш, Р; Дитрих, JW (2015). «Гомеостатический контроль тироидно-гипофизарной системы: перспективы диагностики и лечения» . Границы эндокринологии . 6 : 177. дои : 10.3389/fendo.2015.00177 . ПМЦ 4653296 . ПМИД 26635726 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хеллман Б., Гилф Э., Грейпенгиссер Э., Данск Х., Салехи А. (август 2007 г.). «[Колебания инсулина — клинически важный ритм. Противодиабетические средства должны увеличивать пульсирующий компонент выброса инсулина]». Лякартиднинген . 104 (32–33): 2236–9. ПМИД 17822201 .
^ Хеллман Б. (2009). «Пульсация выброса инсулина — клинически важное явление» . Упсальский журнал медицинских наук . 114 (4): 193–205. дои : 10.3109/03009730903366075 . ПМЦ 2852781 . ПМИД 19961265 .

[:7-1] Перейти обратно: ^а ^б Кандел Э.Р., Джесселл Т.М., Шварц Дж.Х., Сигельбаум С.А., Хадспет А.Дж. (2013). Принципы нейронауки (5-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9780071390118 . OCLC 795553723 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[:11-2] Ветсель В.К., Валенса М.М., Мерхенталер И., Липозитс З., Лопес Ф.Дж., Вайнер Р.И., Меллон П.Л., Негро-Вилар А. (май 1992 г.). «Внутренняя пульсирующая секреторная активность иммортализованных нейронов, секретирующих лютеинизирующий гормон-высвобождающий гормон» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (9): 4149–53. Бибкод : 1992PNAS...89.4149W . дои : 10.1073/pnas.89.9.4149 . ПМК 525650 . ПМИД 1570341 .

[:8-3] Перейти обратно: ^а ^б Стаматиадес Г.А., Кайзер УБ (март 2018 г.). «Регуляция гонадотропинов с помощью пульсирующего GnRH: передача сигналов и экспрессия генов» . Молекулярная и клеточная эндокринология . 463 : 131–141. дои : 10.1016/j.mce.2017.10.015 . ПМЦ 5812824 . ПМИД 29102564 .

[4] Молина, Патрисия Э. (9 апреля 2018 г.). Эндокринная физиология . Предшественник: Молина, Патрисия Э. (Пятое изд.). [Нью-Йорк]. ISBN 978-1-260-01936-0 . OCLC 1026417940 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[5] Медицинские лаборатории Мэйо - Идентификатор теста: LH, Лютеинизирующий гормон (LH), сыворотка. Архивировано 25 сентября 2016 г. в Wayback Machine , получено в декабре 2012 г.

[6] Всемирная организация здравоохранения предложила международный стандарт лютеинизирующего гормона. Комитет экспертов ВОЗ по биологической стандартизации. Всемирная организация здравоохранения . Женева. 2003.

[7] Международный стандарт ВОЗ, Лютеинизирующий гормон, человеческий, рекомбинантный. Национальный институт биологических стандартов и контроля.

[:1-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Гьерстад Дж.К., Лайтман С.Л., Спига Ф (сентябрь 2018 г.). «Роль глюкокортикоидной отрицательной обратной связи в регуляции пульсации оси HPA» . Стресс . 21 (5): 403–416. дои : 10.1080/10253890.2018.1470238 . ПМК 6220752 . ПМИД 29764284 .

[:6-9] Перейти обратно: ^а ^б ^с Калсбек А., ван дер Спек Р., Лей Дж., Эндерт Э., Буйс Р.М., Флайерс Э. (февраль 2012 г.). «Циркадные ритмы в оси гипоталамо-гипофиз-надпочечники (HPA)». Молекулярная и клеточная эндокринология . 349 (1): 20–9. дои : 10.1016/j.mce.2011.06.042 . ПМИД 21782883 . S2CID 33843620 .

[10] Тендлер, А; Бар, А; Мендельсон-Коэн, Н.; Карин, О; Корем Коханим, Ю; Маймон, Л; Майло, Т; Раз, М; Мэйо, А; Танай, А; Алон, Ю (16 февраля 2021 г.). «Гормональная сезонность в медицинских записях предполагает циркуляцию эндокринной системы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (7): e2003926118. Бибкод : 2021PNAS..11803926T . дои : 10.1073/pnas.2003926118 . ПМЦ 7896322 . ПМИД 33531344 .

[11] Лакке, К; Херманн, Р; фон Майерсбах, К; фон зур Мюлен, А (сентябрь 1977 г.). «Исследование циркадных изменений уровня ТТГ, тироксина и трийодтиронина в плазме у человека». Акта Эндокринологика . 86 (1): 81–8. дои : 10.1530/acta.0.0860081 . ПМИД 578614 .

[Russel2008-12] Перейти обратно: ^а ^б Рассел, В; Харрисон, РФ; Смит, Н.; Дарзи, К; Шалет, С; Уитман, AP; Росс, Р.Дж. (июнь 2008 г.). «Свободный трийодтиронин имеет отчетливый циркадный ритм, который задерживается, но параллелен уровням тиреотропина» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 93 (6): 2300–6. дои : 10.1210/jc.2007-2674 . ПМИД 18364382 .

[13] Гринспен, СЛ; Клибански, А; Шенфельд, Д; Риджуэй, ЕС (сентябрь 1986 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина у человека». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 63 (3): 661–8. doi : 10.1210/jcem-63-3-661 . ПМИД 3734036 .

[14] Брабант, Г; Пранк, К; Ранфт, Ю; Шуермейер, Т; Вагнер, Т.О.; Хаузер, Х; Куммер, Б; Файстнер, Х; Хеш, РД; фон зур Мюлен, А (февраль 1990 г.). «Физиологическая регуляция циркадной и пульсирующей секреции тиреотропина у нормальных мужчин и женщин». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 70 (2): 403–9. doi : 10.1210/jcem-70-2-403 . ПМИД 2105332 .

[15] Сэмюэлс, Миннесота; Вельдхейс, JD; Генри, П; Риджуэй, ЕС (август 1990 г.). «Патофизиология пульсирующего и копульсирующего высвобождения тиреотропного гормона, лютеинизирующего гормона, фолликулостимулирующего гормона и альфа-субъединицы». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 71 (2): 425–32. doi : 10.1210/jcem-71-2-425 . ПМИД 1696277 .

[16] Адриансе, Р; Ромейн, Дж.А.; Брабант, Г; Эндерт, Э; Вирсинга, WM (ноябрь 1993 г.). «Пульсирующая секреция тиреотропина при нетиреоидных заболеваниях». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 77 (5): 1313–7. дои : 10.1210/jcem.77.5.8077326 . ПМИД 8077326 .

[17] Хацитомарис, А; Херманн, Р; Мидгли, Дж. Э.; Геринг, С; Урбан, А; Дитрих, Б; Абуд, А; Кляйн, Х.Х.; Дитрих, JW (2017). «Аллостаз щитовидной железы – адаптивные реакции контроля тиреотропной обратной связи на условия напряжения, стресса и программирования развития» . Границы эндокринологии . 8 : 163. дои : 10.3389/fendo.2017.00163 . ПМК 5517413 . ПМИД 28775711 .

[18] Дитрих, JW; Теше, А.; Пикардт, ЧР; Мицдорф, У. (июнь 2004 г.). «Управление тиреотропной обратной связью: свидетельства наличия дополнительной сверхкороткой петли обратной связи на основе фрактального анализа». Кибернетика и системы . 35 (4): 315–331. дои : 10.1080/01969720490443354 . S2CID 13421388 .

[19] Дитрих, JW; Ландграф, Г; Фотиаду, Э.Х. (2012). «ТТГ и тиреотропные агонисты: ключевые участники гомеостаза щитовидной железы» . Журнал исследований щитовидной железы . 2012 : 351864. doi : 10.1155/2012/351864 . ПМЦ 3544290 . ПМИД 23365787 .

[20] Херманн, Р; Мидгли, Дж. Э.; Лариш, Р; Дитрих, JW (2015). «Гомеостатический контроль тироидно-гипофизарной системы: перспективы диагностики и лечения» . Границы эндокринологии . 6 : 177. дои : 10.3389/fendo.2015.00177 . ПМЦ 4653296 . ПМИД 26635726 .

[:4-21] Перейти обратно: ^а ^б Хеллман Б., Гилф Э., Грейпенгиссер Э., Данск Х., Салехи А. (август 2007 г.). «[Колебания инсулина — клинически важный ритм. Противодиабетические средства должны увеличивать пульсирующий компонент выброса инсулина]». Лякартиднинген . 104 (32–33): 2236–9. ПМИД 17822201 .

[22] Хеллман Б. (2009). «Пульсация выброса инсулина — клинически важное явление» . Упсальский журнал медицинских наук . 114 (4): 193–205. дои : 10.3109/03009730903366075 . ПМЦ 2852781 . ПМИД 19961265 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]