Гормоны,биологическая роль,классификация

При функционировании эндокринной системы регуляторные молекулы синтезируются в клетках специализированных органов (железы внутренней секреции), затем они поступают в кровь и переносятся кровью в другие органы и ткани, где и оказывают свое специфическое действие. Эти регуляторные молекулы принято называть гормонами. При работе паракринной системы регуляторные молекулы синтезируются клетками, поступают в межклеточную фазу и воздействуют на рядом находящиеся клетки той же самой ткани. Эти регуляторные молекулы часто называют тканевыми гормонами или местными гормонами Молекулы принимающие участие в передаче регуляторных сигналов между клетками принято называть сигнальными молекулами. Например инсулин и кортизол являются типичными горонамн, а простогландины, тромбоксаны являются тканевыми гормонами, но и те и другие относятся к сигнальным молекулам. Гормоны - сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровеносную и лимфатическую систему и оказывающие регуляторный эффект на клетки других органов и тканей. Оказывается гормонам присущ целый ряд основных свойств - 3 свойства: 1 Высока биологическая активность. Гормоны оказывают регуляторный эффект в концентрациях в 10' -10'12 молей. 1 Высокая специфичность действия. Во-первых для каждого гормона характерен свой регуляторный эффект Во-вторых отсутствие гормонов не может быть заменена в организме комбинацией других гормонов. 3 Дистантносгь действия - способность оказывать регуляторный эффект в органах удаленных от места синтеза гормонов в связи с этим огромное значение имеет состояние механизмы их транспорта. Патология эндокринной системы иногда связана с нарушением транспорта гормона соответствующим органам.

Классификация гормонов. Существует несколько видов классификации.

По месту образования гормонов:1. гормоны гипоталамуса;2. гормоны гипофиза;3. гормоны щитовидной железы;4. гормоны поджелудочной железы;5. гормоны паращитовидных желез;6. гормоны надпочечников;7. гормоны половых желез;8. гормоны местного действия.

По химическому строению:1. белково-пептидные гормоны: гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, паращитовидных желез;

2. производные аминокислот: адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин;

3. стероиды: в их основе лежит структура циклопентанпергидрофенантрена, образуются из холестерина (половые гормоны, коры надпочечников).

По механизму действия (по расположению рецепторов):

1. гормоны, действующие через внутриклеточный рецептор - липофильные гормоны - стероиды и тиреоидные гормоны;

2. гормоны, действующие через рецепторы, находящиеся на поверхности клетки - гидрофильные гормоны. Они действуют через внутриклеточный посредник - мессенджер.

Гормон - первый посредник, а цАМФ, ионы Са2+, фосфатидилинозиды - вторые (чаще цАМФ, которая образуется из АДФ) посредники. [рис. цАМФ]

 

 

Механизмы действия гормонов

Взаимодействие гормона с рецептором — это обязательный начальный этап, который запускает целый каскад реакций, в результате которого гормон осуществляет свой физиологический эффект: например, повышение синтеза специфических белков-рецепторов, повышение синтеза гормона, сокращение гладкомышечных клеток и т.п. Рассмотрим более конкретно эти каскады.

1. Механизм действия стероидных гормонов.

Стероидные гормоны легко проникают внутрь клетки через поверхностную плазматическую мембрану в силу своей липофильности и взаимодействуют в цитозоле со специфическими рецепторами. В цитозоле образуется комплекс «гормон-рецептор», движущейся в ядро. В ядре комплекс распадается и гормон взаимодействует с ядерным хроматином. В результате этого происходит взаимодействие с ДНК, а затем — индукция матричной РНК. Итак, первый этап действия стероидных гормонов — активация транскрипции. Одновременно происходит активация РНК-полимеразы, осуществляющего синтез рибосомальной РНК (р-РНК). За счет этого образуется дополнительное количество рибосом, которые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулума и образуют полисомы. Вследствие всего комплекса событий (транскрипции и трансляции) через 2-3 часа после воздействия стероида наблюдается усиленный синтез индуцированных белков. В одной клетке стероид влияет на синтез не более 5-7 белков.

2. Механизм действия тиреоидных гормонов.

Рецепторы находятся в цитоплазме и в ядре. Тиреоидные гормоны связываются с ядерным хроматином и индуцируют синтез 10-12 белков — это происходит за счет активации механизма транскрипции. Тиреоидные гормоны активируют синтез многих белков-ферментов, регуляторных белков-рецепторов. Тиреоидные гормоны индуцируют синтез ферментов, участвующих в метаболизме, и активируют процессы энергообразования. Одновременно тиреоидные гормоны повышают транспорт аминокислот и глюкозы через мембраны клеток, усиливают доставку аминокислот в рибосомы для нужд синтеза белка.

3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотонина, гистамина.

Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клетки, а конечный эффект действия этих гормонов может быть — сокращение, усиление ферментных процессов. Во всех этих случаях лежит процесс фосфорилювания белков-регуляторов, перенос фосфатных групп от АТФ до гидроксильных групп серина, треонина, тирозина, белка. Этот процесс внутри клетки осуществляется при участии ферментов-протеинкиназы. Протеинкиназы — это АТФ-фосфотрансферазы. Их много разновидностей, для каждого белка — своя протеинкиназа.

В клетке протеинкиназы находятся в неактивном состоянии. Активация протеинкиназы осуществляется за счет гормонов, действующих на поверхностно расположенные рецепторы. При этом сигнал от рецептора (после взаимодействия гормона с этим рецептором) в протеинкиназы передается при участии специфического посредника, или вторичного мессенджера. В настоящее время выяснено, что таким мессенджером могут быть: а) ц-АМФ, б) ионы Са, в) диацилглицерин, г) какие-то другие факторы (вторичные посредники неизвестной природы). Таким образом, протеинкиназы могут быть ц-АМФ-зависимые, Са-зависимые, диацилглицерин-зависимые.

Известно, что в качестве вторичного посредника ц-АМФ выступает при действии таких гормонов как АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гонадотропин, МСГ, АДГ, катехоламины (бета-адренорецепторного эффект), глюкагон, паратирин (паратгормон), кальцитонин, секретин, гонадотропин, тиролиберин, липотропин.

Группа гормонов, для которых мессенджером является кальций: окситоцин, вазопрессин, гастрин, холецистокинин, ангиотензин, катехоламины (альфа-эффект).

Рассмотрим работу ц-АМФ как мессенджера: ц-АМФ (циклического аденозинмонофосфата) образуется в клетке под влиянием фермента аденилатциклазы из молекул АТФ, АТФ — ц-АМФ. Гормоны, которые действуют за счет ц-АМФ, как правило, вызывают изменение активности аденилатциклазы. Этот фермент имеет регуляторную и каталитическую субъединицы. При воздействии гормона происходит активация регуляторной субъединицы. В результате повышается активность каталитической субъединицы, которая расположена на внутренней стороне плазматической мембраны, и поэтому повышается содержание ц-АМФ. Это, в свою очередь, вызывает активацию протеинкиназы (точнее, ц-АМФ-зависимой протеинкиназы), в дальнейшем вызывает фосфорилирование, которое приводит к конечному физиологического эффекта, например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников производят в больших количествах глюкокортикоиды, а под влиянием адреналина в ГМК, содержащие бета-адренорецепторов, происходит активация кальциевого насоса и расслабления ГМК.

Итак: гормон + рецептор — активация аденилатциклазы — активация протеинкиназы — фосфорилирования белка (например, АТФ-азы).

Мессенджер — ионы кальция.Образуют соединение с белком - кальмодулин. Комплекс Са2+-кальмодулин активирует ферменты (аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са2+-зависимую протеинкиназу).

В случае, когда имеет место другой процесс, последовательность событий такова: гормон + рецептор — повышение уровня кальция в клетке — активация кальмодулин — активация протеинкиназы — фосфорилирования белка-регулятора — физиологический акт.

Мессенджер-диацилглицерин. В мембранах клетки являются фосфолипиды, в частности фосфатидилинозитол — 4,5-бифосфат. При взаимодействии гормона с рецептором это фосфолипид разрывается на два осколка: диацилглицерин и инозитолтрифосфат. Эти осколки являются мессенджерами. В частности, диацилглицерин дальнейшем активирует протеинкиназу, что приводит к фосфорилирования белков клетки и соответствующего физиологического эффекта.

Другие мессенджеры. В последнее время ряд исследователей полагает, что в роли Мессен-Джери могут выступать простагландины и их производные. Предполагается, что каскад реакций такой: рецептор + гормон — активация фосфолипазы А2 — разрушение фосфолипидов мембраны с образованием арахидоновой кислоты — образование простагландинов типа ПГЕ, ПГФ, тромбоксанов, простациклина, лейкотриенов-физиологический эффект.