Регуляция белкового обмена

На клеточном уровне осуществляется «автоматический принцип» сопряженности внутриклеточных реакций метаболизма. Однако в многоклеточном организме эти внутриклеточные механизмы подчинены внешним регуляторным воздействиям со стороны нервной и эндокринной систем. Регуляторное влияние центральной нервной системы на процессы синтеза и деградации белка происходит как за счет прямых нервно-трофических влияний, так и опосредованно за счет целенаправленного изменения деятельности различных желез эндокринной системы.

Нервно-трофические влияния демонстративно проявляются при денервации тканей. После перерезки двигательных нервов в иннервируемых ими мышцах начинается ускоренный распад белка и развивается атрофия мышечной ткани за счет уменьшения количества мышечных белков. Трофическое влияние нервные волокна осуществляют за счет синтезируемого в теле нейрона и транспортируемого по аксону специфического нервно-ростового фактора. Если, не нарушая функционирования мембраны, прекратить перемещение аксоплазмы в нервном волокне (обработка колхицином сохраняет проведение нервного импульса, но блокирует аксональный транспорт), то атрофия мышцы наступает так же, как и в случае перерезки нерва. Вместе с этим существенным адаптационно-трофическим влиянием обладают нервные структуры симпатической нервной системы: при выделении медиаторов (катехоламинов) существенно меняется белковый метаболизм в пищеварительных железах и других висцеральных органах. Интегративная функция ЦНС, направленная на адекватное приспособление к условиям постоянно меняющейся среды обитания, обеспечивает свои трофические функции через гипоталамические структуры головного мозга. При удалении коры больших полушарий у животных наблюдается существенное снижение белкового обмена, а у молодых — резкое замедление роста за счет снижения новообразования белков. Белковый обмен изменяется при сильном эмоциональном возбуждении, во сне, при гипнотических состояниях и даже условно-рефлекторно в ожидании значительного расхода (изнашивания) структурных белков. Гипоталамус как высший центр регуляции метаболизма, в том числе и белкового обмена, обеспечивает контроль за функционированием подчиненных ему эндокринных органов посредством продукции и выделения соответствующих нейрогормонов — либеринов и статинов. Это, в свою очередь, приводит к продукции гормонов, обеспечивающих накопление белка (анаболических) или его интенсивное расходование (катаболических). Анаболические гормоны выделяются либо в гипофизе, в половых железах, либо в поджелудочной или щитовидной железе, но в любом случае эффекты этих гормонов целенаправленно координируются с общей программой функционирования организма.

Соматотропный гормон (соматотропин) — СТГ, вырабатываемый в передней доле гипофиза, осуществляет мощное анаболическое действие в период роста у молодых животных, обеспечивая накопление белковой массы всех органов и тканей и соответствующее развитие скелета. У взрослых животных СТГ участвует в регуляции белково-синтетических процессов, что особенно важно для функционирования молочной железы, вырабатывающей колоссальное количество белка. Эффекты СТГ проявляются в интенсификации транспорта аминокислот через клеточные мембраны, в стимуляции синтеза информационных РНК в ядре клеток и формировании полисом, на которых происходит синтез полипептидных цепей, в подавлении катепсинов внутриклеточных протеолитических ферментов.

Инсулин — гормон поджелудочной железы, обладая анаболическим действием, непосредственно влияет на процессы транскрипции и трансляции и опосредованно за счет интенсификации транспортных процессов. На клеточной мембране усиливает транспорт в клетку аминокислот и поднимает уровень субстратов для синтеза белка; интенсивное поступление глюкозы обеспечивает этот процесс энергетически. Гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин по-разному влияют на метаболизм белка. В норме присутствие тиреоидных гормонов необходимо для стимуляции синтеза белка, развития организма, дифференцировки клеток и формирования тканей. Если тиреоэктомия существенно нарушает рост и развитие организма, то при гипертиреозе излишняя стимуляция окислительного фосфорилирования приводит к быстрому «сгоранию» метаболитов углеводного и жирового обмена, а в последующем к расходованию и тканевых белков. В этом случае действие гормонов щитовидной железы проявляется сугубо катаболически.

Гормоны половых желез оказывают различное по степени воздействия анаболическое влияние. Женские половые гормоны (эстрогены) стимулируют синтез белка преимущественно в таких тканях и органах, которые тесно связаны с репродуктивной функцией: усиливают рост матки, яйцеводов, молочной железы и влагалища. Влияние эстрогенов на другие органы незначительно. Мужские половые гормоны (андрогены) обладают более широким анаболическим влиянием не только на органы репродуктивной системы, но и на белоксинтетическую деятельность скелетной мускулатуры, что приводит к увеличению мышечной массы.

К катаболическим гормонам наряду с тиреоидными гормонами, вырабатываемыми при гиперфункции щитовидной железы, можно отнести адренокортикотропный гормон гипофиза, влияющий на корковое вещество надпочечника, стимулируя синтез и выделение глюкокортикоидов: АКТГ вызывает интенсивное превращение тканевых белков в глюкозу. Действие глюкокортикоидов связано с индукцией синтеза ряда ферментов, обеспечивающих дезаминирование аминокислот в ходе глюконеогенеза — новообразования глюкозы. В печени, однако, глюкокортикоиды стимулируют синтез белков плазмы.