Гормоны - Материалы для подготовки по биохимии

1. Основные классы гормонов и их свойства.

2. Механизм действия гормонов.

3. Простагландины.

      Гормоны - биологически активные вещества, вырабатывающиеся в основном железами внутренней секреции и оказывающие регуляторное действие на процессы обмена веществ и физиологические функции органов, тканей, клеток организма.

      В настоящее время известно свыше 100 различных веществ, имеющих гормональную активность и регулирующие процессы обмена веществ.

Классификация гормонов

      По химической природе все известные гормоны можно разделить на три группы:

1. Гормоны белковой или пептидной природы. Сюда входят все гормоны, химическая структура которых представлена полипептидами той или иной молекулярной массы. Пептидно-белковым относятся все гормоны гипофиза, паращитовидной железы и поджелудочной железы, а также все гормоны, вырабатываемые вне желез внутренней секреции: гормоны  нейросекреторных клеток мозга, печени, слизистой органов пищеварения и др.

2.           Стероидные гормоны. К этой группе принадлежат гормоны, являющиеся производными стеролов. Они синтезируются в корковом слое надпочечников, половых железах и некоторых других органах и тканях.

3.           Гормоны - производные аминокислот, или аминные гормоны. Примерами гормонов этого типа у человека и животных могут служить гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин) и мозгового слоя надпочечников (адреналин и норадреналин).

Гормоны действуют в очень низких концентрациях и в большинстве случаев имеют короткое время жизни. Некоторые гормоны вызывают немедленный биохимический или физиологический ответ, другие проявляют свое действие через несколько часов. Эти различия во времени, необходимые для ответа, объясняются особенностями в механизмах действия гормонов. По механизму действия гормоны подразделяются на 2 класса:

       -  со специфическими рецепторами, расположенными на поверхности клеток-мишеней;

        -  со специфическими рецепторами, расположенными внутри клеток-мишеней.

Механизм действия гормонов

Координирующим центром эндокринной системы является гипоталамус, который получает и интегрирует сигналы, идущие из ЦНС. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд своих гормонов, которые регулируют секрецию какого-то одного гормона передней доли гипофиза. Практически каждый гормон передней доли гипофиза оказывает регуляторное действие на определенную эндокринную железу.

       Пути действия гормонов рассматриваются в виде двух альтернативных возможностях:

1) действия гормона с поверхности клеточной мембраны после связывания со специфическим мембранным рецептором и запуска тем самым цепочки биохимических превращений в мембране и цитоплазме (эффекты пептидных гормонов и катехоламинов);

2) действия гормона путем проникновения через мембрану и связывания с рецептором цитоплазмы, после чего гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро и органоиды клетки, где и реализует свой регуляторный эффект (стероидные гормоны, гормоны щитовидной железы).

Рис. 10. Механизм действия белковых гормонов.

Считается, что функция распознавания предназначенного определенным клеткам специфического гормонального сигнала у всех клеток осуществляется мембранным рецептором. После связывания гормона с соответствующим ему рецептором, дальнейшая роль гормон - рецепторного комплекса для  пептидных  и  стероидных  гормонов  различна.

Таким образом, образование гормон – рецепторного комплекса является первым этапом в механизме действия любого гормона.

У пептидно-белковых гормонов и  катехоламинов гормон-рецепторный комплекс приводит к активации мембранных ферментов и образованию различных вторичных посредников гормонального регуляторного эффекта, реализующих свое действие в цитоплазме, органоидах и ядре клетки.

Известны четыре системы вторичных посредников:
1) аденилатциклаза — циклический аденозинмонофосфат (цАМФ);

2) гуанилатциклаза — циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ);

3) фосфолипаза С — инозитолтрифосфат (ИФз);

4) ионизированный  кальций;

У стероидных гормонов мембранный рецептор обеспечивает специфическое узнавание гормона и его перенос в клетку, а в цитоплазме располагается особой цитоплазменный белок-рецептор, с которым связывается гормон.

Эта связь с рецепторным белком необходима для поступления стероидного гормона в ядро, где происходит его взаимодействие с третьим — ядерным рецептором. Связывание комплекса гормон-ядерный рецептор с хроматиновым акцептором, специфическим кислым белком и ДНК влечет за собой:

-      активацию транскрипции специфических мРНК;

-       синтез транспортных и рибосомных РНК;

-       процессинг первичных РНК-транскриптов и транспорт мРНК в цитоплазму;

-       трансляцию мРНК при достаточном уровне транспортных РНК и ферментов в рибосомах.

Все эти явления требуют длительного присутствия  гормон-рецепторного  комплекса  в  ядре.

Рис. 11.  Механизм действия стероидных гормонов

Гормоны в отличие от ферментов не принимают непосредственного, видимого участия в химических реакциях лежащих в основе процессов обмена белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов, минеральных соединений. Считают, что роль гормонов сводится к так называемому  аллостерическому регулированию.

Таким образом, в любом случае действие гормонов осуществляется через внутриклеточные вторичные передатчики (посредники) и конечным рычагом реализирующим гормональный сигнал является ферментативная система клетки.

Простагландины

Простагландины – биологически активные вещества с широким спектром гормонального действия.

Термин «простагландины» был введен У. Эйлером, впервые показавшим, что в сперме человека и экстрактах из семенных пузырьков барана содержатся вещества, оказывающие выраженное вазопрессорное действие и вызывающие сокращение гладкой мускулатуры матки. В настоящее время установлено, что они содержатся во всех органах и тканях.

В последние десятилетия простагландины и родственные им биологически активные соединения (лейкотриены, простациклины, тромбоксаны) являются предметом пристального внимания исследователей. Простагландины, помимо широкого распространения в тканях, оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических процессов организма. Считается, что они являются модуляторами действия гормонов на уровне гормон-рецепторного комплекса. Доказано, что предшественником всех простагландинов являются полиненасыщенные жирные кислоты, в частности арахидоновая кислота и ряд ее производных.

 Препараты простагландинов и их производных используют в экспериментальной и клинической медицине для прерывания беременности и для родовспоможения, коррекции гемостаза, как антикоагулянты при операциях с искусственным кровообращением и при гемодиализе; для терапии язвы желудка, бронхиальной астмы, некоторых сердечно-сосудистых и других заболеваний.