Биологическое действие - Лекции по биохимии

Физиологическое действие андрогенов различно в разные периоды жизни организма:

• пренатальный период: под действием андрогенов происходит дифференциация соматического пола (трансформация вольфовых протоков в семенные пузырьки и семявыносящие протоки; формирование наружных половых органов), маскулинизация мозга, половая дифференцировка гипоталамуса;
• период полового созревания: стимулируют развитие половых органов, добавочных половых желез (простаты, семенных пузырьков, придатков яичка); индукция сперматогенеза; приводят к скачкообразному увеличению линейных размеров тела, увеличению скелетных мышц, росту костей, но одновременно способствуют и остановке роста, так как стимулируют закрытие эпифизарных зон роста костей. Андрогены вызывают изменение структуры кожи и волос (рост волос по мужскому типу), снижение тембра голоса вследствие утолщения голосовых связок и увеличения объема гортани, стимулируют секрецию сальных желез. Действуя на мозг, андрогены вызывают формирование мужского типа сексуальной ориентации и мужской психики.
• у взрослых мужчин: андрогены обеспечивают сперматогенез и нормальную функцию половых органов; положительный азотистый баланс; ренотропный эффект (увеличение размеров, массы, кровоснабжения почек); активацию эритропоэза.

Андрогены обладают значительным анаболическим действием, выражающимся в стимуляции синтеза белка во всех тканях, особенно в мышцах.

Анаболические стероиды

Анаболические стероиды – синтетические вещества, близкие по структуре к андрогенам, обладающие высокой анаболической и низкой андрогенной активностью. Действие анаболических стероидов проявляется в нарастании мышечной массы, ускорении роста, отложении фосфорно-кальциевых солей в костях. Эти соединения стимулируют синтез структурных белков и ферментов, активируют процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, способствуют накоплению энергии. Анаболики повышают содержание белка в плазме, стимулируют эритропоэз.

Основными показаниями к применению анаболических стероидов являются: нарушения синтеза белков при кахексии, астении, после тяжелых травм, операций, ожогов; инфекционные и другие заболевания, сопровождающиеся потерей белка; остеопороз; для сращивания костей при  переломах. Детям анаболические стероиды назначают короткими курсами, так как эти соединения ускоряют созревание скелета с возможным прекращением роста ребенка. Спортсмены используют анаболические стероиды для улучшения спортивных результатов, для быстрого наращивания мышечной массы (культуристы). Длительное применение анаболических стероидов может вызвать поражение печени, опухоли и проблемы с половой функцией.

Нарушение андрогенной функции

При снижении синтеза тестостерона развивается гипогонадизм. Характерные признаки: недоразвитие половых органов и вторичных половых признаков, отсутствие полового влечения, позднее окостенение эпифизарных зон роста костей (длинные конечности, высокий рост), атрофия скелетной мускулатуры, чрезмерное отложение жира в подкожной клетчатке и внутренних органах.

Повышенный синтез андрогенов в период полового созревания может привести к раннему заращиванию эпифизарных зон роста, что приводит к остановке роста.

Женские половые гомоны

К ним относят эстрогены (С18-стероиды) и прогестины (С21-стероиды). Эстрогены образуются путем ароматизации андрогенов. В яичниках из тестостерона образуется эстрадиол; в коре надпочечников из андростендиона синтезируется эстрон; в печени и плаценте эстрон может превращаться в эстриол.

Наиболее активный прогестин – прогестерон – синтезируется в яичниках, семенниках и надпочечниках. У женщин в лютеиновую фазу менструального цикла желтое тело секретирует основное количество прогестерона. Во время беременности прогестерон секретируется фетоплацентарным комплексом.

Эстрадиол в небольших количествах синтезируется в организме мужчин в результате метаболизма тестостерона в печени и жировой ткани и в яичках.

Мишени женских половых гормонов: половые органы (тело матки, маточные трубы, яичники, влагалище, молочные железы) и неполовые органы (мозг, кости, хрящи, гортань, кожа, почки, жировая ткань).

Биологическое действие на половые органы

Женские половые гормоны ответственны за формирование вторичных половых признаков во время полового созревания и поддерживают функции женской репродуктивной системы. Эстрогены стимулируют развитие тканей, участвующих в размножении:

-         в матке увеличивают рост миометрия и пролиферацию эндометрия, повышают ее тонус;

-         во влагалище увеличивают число слоев клеток и ороговение эпителия;

-         вызывают рост эпителия и мышечной ткани маточных труб;

-         в молочных железах вызывают пролиферацию молочных протоков.

Действие на неполовые органы

Действуя на мозг, эстрогены обеспечивают формирование полового инстинкта и психического статуса женщины.

Эстрогены оказывают анаболическое действие (стимулируют синтез белка в тканях-мишенях) и обеспечивают положительный азотистый баланс.

В эпифизах костей эстрогены обеспечивают синтез коллагена и отложение кальция и фосфора у девочек. В период полового созревания способствуют окостенению эпифизарных зон роста костей, формированию характерного «женского» скелета, развитию хрящей гортани и формированию женского тембра голоса. Обеспечивают рост волос по женскому типу.

В печени индуцируют синтез специфических белков:

-         транспортных белков тиреоидных и половых гормонов;

-         факторов свертывания крови (II, YII, IX и X) (при этом уменьшают концентрацию антитромбина III);

-         липопротеинов высокой плотности (при этом тормозят образование липопротеинов низкой плотности), что приводит к снижению содержания холестерола в крови. В  связи с этим у женщин реже, чем у мужчин, развивается атеросклероз.

Прогестерон действует только в период функционирования желтого тела. Он обеспечивает:

-         торможение сокращений матки и маточных труб;

-         подготовку стимулированного эстрогенами эндометрия к имплантации оплодотворенной яйцеклетки;

-         лактацию;

-         снижает сексуальное влечение.

Прогестерон может оказывать действие и на ЦНС, вызывая особенности поведения в предменструальный период.

Нарушения гормональных функций яичников

Дефицит эстрогенов до периода полового созревания приводит к задержке развития первичных и вторичных половых признаков, задержке окостенения эпифизов (высокий рост), к нарушению половых циклов, к отрицательному азотистому балансу.

Дефицит прогестерона нарушает течение половых циклов, приводит  к выкидышам.

Эйкозаноиды

Эйкозаноиды – биологически активные вещества, синтезируемые большинством клеток из полиеновых жирных кислот, содержащих 20 углеродных атомов («эйкоза» – по гречески означает 20).

Эйкозаноиды, включающие в себя простагландины, тромбоксаны, простациклины, лейкотриены – высокоактивные регуляторы клеточных функций.

Эйкозаноиды – гормоны местного действия по ряду признаков:

-         образуются во всех клетках и тканях человека за исключением эритроцитов;

-         оказывают биологический эффект по месту своего образования;

-         концентрация в крови меньше, чем необходимо, чтобы вызвать ответ в других (удаленных) клетках-мишенях.

Эйкозаноиды участвуют во многих процессах регулируют тонус гладкой мускулатуры (а следовательно – артериальное давление), состояние бронхов, кишечника, матки, секреторную функцию желудка, гемодинамику почек, жировой, водно-солевой обмены, влияют на образование тромбов. Разные типы эйкозаноидов участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции.

Синтез эйкозаноидов

Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов – арахидоновая кислота. Под действием фосфолипазы А2 или С арахидоновая кислота освобождается из биомембран и может превращаться по двум путям – циклооксигеназному и липоксигеназному.

Номенклатура эйкозаноидов

Простациклины – PGI2, PGI3.

Простациклин PGI2 синтезируется в эндотелии сосудов, сердечной мышце, ткани матки и слизистой желудка. Он расширяет сосуды, снижая артериальное давление, вызывает дезагрегацию тромбоцитов (препятствует образованию тромбов).

Тромбоксаны – А2, А3; В2 – продукт катаболизма А2 (активностью не обладает). Синтезируются в тромбоцитах, ткани мозга, легких, почек. Вызывают агрегацию тромбоцитов (способствуют образованию тромбов), оказывают мощное сосудосуживающее действие.

Лейкотриены – А, В, С, D.

Участвуют в воспалительных процессах, аллергических и иммунных реакциях, способствуют сокращению гладкой мускулатуры дыхательных путей, пищеварительного тракта, оказывают сосудосуживающее действие.

Простагландины – PGE, PGD, PGF; делятся на подклассы (PGE, PGE2, PGF1, PGF2 и т.д.).

Синтезируются во всех клетках, кроме эритроцитов. Действуют на гладкие мышцы пищеварительного тракта, репродуктивные и респираторные ткани, на тонус сосудов, модулируют активность других гормонов, регулируют нервное возбуждение, скорость почечного кровотока, являются медиаторами воспаления.

Биологические эффекты простагландинов Е:

-         расширяют сосуды, снижают артериальное давление;

-         расширяют бронхи;

-         тормозят секрецию желудочного сока и НCl (препятствуют развитию язв в слизистой желудка и кишечника);

-         медиаторы воспаления: расширяют капилляры и увеличивают их проницаемость, в результате развивается покраснение и отечность воспалительного очага; вызывают повышение температуры тела, действуя на терморегулирующие центры гипоталамуса. Противовоспалительное действие оказывают: глюкокортикоиды (ингибируют фосфолипазу А2 и снижают образование простагландинов) и аспирин (ингибирует циклооксигеназу);

-         увеличивают выделение мочи и Na+ в почках, препятствуя развитию гипертонии.

Биологические эффекты простагландинов F:

-         стимулируют сокращение матки и маточных труб, применяются для стимуляции родов или прерывания беременности;

-         усиливают секрецию желудочного сока и HCl;

-         сужают кровеносные сосуды, повышают артериальное давление;

-         сужают бронхи;

-         усиливают перистальтику кишечника.

Применение гормонов в медицине

1. Гормоны применяют для восполнения их дефицита в организме при гипофункции эндокринных желез (заместительная терапия):

• инсулин – при сахарном диабете;
• тироксин – при гипофункции щитовидной железы;
• соматотропин – при гипофизарной карликовости;
• дезоксикортикостерон – для лечения гипокортицизма;
• минералокортикоиды – при болезни Аддисона, гипокортицизме;
• эстрогенные препараты – при патологических состояний, связанных с недостаточной функцией яичников, для восстановления нарушенных половых циклов;
• андрогенные препараты – при гипофункции семенников, функциональных нарушениях в половой системе.

2.                Использование свойств гормонов для лечения конкретных заболеваний:

• глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон) и их аналоги (преднизалон, дексаметазон и др.) применяют для лечения аллергических и аутоиммунных заболеваний (ревматоидный артрит, ревматизм, коллагенозы, бронхиальная астма, дерматиты), как противовоспалительные и иммунодепрессивные средства (для подавления отторжения пересаженных органов); для профилактики и лечения шока;
• вазопрессин – при несахарном диабете;
• окситоцин – для стимуляции родовой деятельности;
• кальцитонин – при остеопорозе, замедленном срастании переломов, парадонтозе;
• паратгормон – при гипокальцемии, обусловленной послеоперационным гипопаратиреозом;
• глюкагон – при гипогликемии;
• эстрогенные препараты и их комбинации с прогестинами – при климактерическом синдроме;
• простагландины Е – при гипертонии, бронхиальной астме, язве желудка, простагландины F – для прерывания беременности, стимуляции родов;
• препараты с активностью пролактина (лактин) – при недостаточной лактации в послеродовом периоде.

3.       Использование синтетических аналогов гормонов:

• аналоги глюкокортикоидов (см. 2);
• аналоги женских половых гормонов – перроральные контрацептивы;
• синтетические эстрогены (диэтилстильбэстрол и синэстрол) – для лечения опухоли предстательной железы;
• синтетический аналог тестостерона (тестостерон – пропионат) – для лечения опухоли молочной железы;
• анаболические стероиды – метиландростендиол, нероболил, ретаболил и др. (см. выше).