Гормони мозкової речовини наднирників

Мозкова речовина наднирників складає 30 – 40% його загальної маси. Продукує гормони адреналін і норадреналін. Вивчення гормонів почалося після дослідів Н. Цибульського і Л. Шимановича в 1895 р., які встановили, що екстракт мозкової речовини наднирників підвищує кров'яний тиск. У 1899 р. з екстракту мозкової речовини був виділений адреналін, а в 1947 р. – норадреналін.

Хімічна природа. Гормони є похідними діоксібензола (катехола або пірокатехіна). Їх називають катехоламінами:

В органах і тканинах, особливо в наднирниках і симпатичній нервовій системі, міститься L-адреналін, який у 15 – 40 разів активніший за D-адреналін. Адреналін – кристалічна речовина білого кольору, гірка на смак, погано розчиняється у воді, оптично активна, нестійка, легко вступає в реакції окислення і заміщення.

Біосинтез. Основна маса обох гормонів синтезується в округлих або багатокутних клітинах мозкової речовини наднирників, частина – в симпатичних відділах нервової системи, оскільки ці гормони виконують функції медіаторів нервового збудження. Джерелом біосинтезу гормонів є амінокислота L-тирозин. В цих процесах бере участь ряд ферментів, АТФ, холін. Утворення гормонів протікає стадійно:

Остання реакція регулюється АКТГ і гормонами кори наднирників. У організмі адреналін і норадреналін знаходяться у вільному і зв'язаному стані.

Метаболізм. Синтезовані гормони поступають у кровоносну систему. Деякі гормони зв'язуються з білками крові, інші депонуються у вигляді солей з АТФ в симпатичних нервових закінченнях. Після виконання своїх функцій основна маса гормонів інактивується і виділяється з організму. Частина гормонів взаємодіє в печінці з сірчаною і оцтовою кислотами, утворюючи ефіри, які виділяються з сечею. Основна маса їх піддається складним перетворенням, у результаті яких утворюється меланін, або меланоїдний пігмент, який і видаляється з організму. Значна кількість гормонів інактивується метилюванням і дезамінуванням з утворенням продуктів, які у вигляді парних сполук з сірчаною і глюкуроновою кислотами виводяться з сечею з організму.

Біологічна дія. Гормони разом з простагландинами (див. нижче) впливають на обмін вуглеводів, білків, ліпідів і інших сполук (схема 4).

Молекула гормону з кровоносного русла поступає в міжклітинну рідину, а з неї – на поверхню клітини-мішені. Тут молекула адреналіну, як і інших гормонів, взаємодіє з рецепторами клітини, розміщеними на її поверхні. Рецептори взаємодіють з ферментом аденілатциклазою, яка знаходиться в неактивній формі. Під впливом ферменту з АТФ утворюється цАМФ. Він і є посередником між гормоном і відповідним ферментом. Якщо субстратом виявляється глікоген, через цАМФ гормон діє на молекулу неактивної фосфорилази, перетворюючи її на активну форму. Активна фосфорилаза і здійснює фосфороліз глікогену, перетворюючи його в глюкозо-1-фосфат.

 

Схема 4. Механізм дії адреналіну на гепатоцит

 

Підвищене виділення гормонів або надмірне введення їх в організм викликає гіперглікемію і глюкозурію. Гормони збільшують швидкість розщеплення в тканинах білків і виділення азотних продуктів обміну з сечею, активують ліпазу жирових депо і прискорюють мобілізацію ліпідів. Дія адреналіну виявляється в дозах 0,0001 – 0,00001 мг на 1 кг живої маси. При цьому підвищується кров'яний тиск, частішає і посилюється серцебиття, швидшає ритм дихання, сповільнюється перистальтика кишок, збільшується температура тіла та ін. Адреналін підвищує тиск систоли, норадреналін – систоли і діастоли. Норадреналін не впливає на прискорення пульсу і не посилює споживання тканинами кисню. Фізіологічна дія гормонів пов'язана з їх взаємодією з адренорецепторами. a-Адренорецептори пов'язані із збудженням, а b-адренорецептори – з гальмуванням скорочень м'язових волокон гладеньких м'язів, частішанням і посиленням серцевих скорочень.

Патологія. Мозкова речовина наднирників вражається при багатьох інфекційних, незаразних і інвазивних хворобах, новоутвореннях, травмах і інших патологічних процесах. Атрофується хромафінна тканина, зменшується виділення гормонів, що призводить до гальмування всіх хімічних реакцій, в яких беруть участь катехоламіни. Іноді наступає гіперфункція мозкової речовини, коли вона вражається симпатикобластомою. Виникає надлишок гормонів і їх попередників, посилюються реакції обміну, в яких беруть участь адреналін і норадреналін. Виникає гіпертонія (з тахікардією), гіперглікемія, глюкозурія, розвивається атеросклероз, нефрит, порушується мозковий кровообіг, гальмується діяльність кори наднирників, може наступити смерть.

Застосування. Препарати гормонів застосовують при серцево-судинній недостатності, шоках, електротравмі, гіпоглікемічній комі, лікуванні бронхіальної астми. Застосування препаратів гормонів протипоказано при органічних ураженнях серця і високому кров'яному тиску.

Гормоноїди

Гормоноїди, або парагормони, – це різнорідні за хімічною будовою речовини, які проявляють сильну біологічну дію на багато фізіологічних процесів в організмі. На відміну від гормонів їх біосинтез не має суворої локалізації: вони утворюються в різних органах і тканинах. Гормоноїди володіють короткочасною біологічною дією. До них відносяться простагландини, гормоноїди харчового каналу і нейрогормони.

Простагландини. Простагландини вперше були знайдені в спермі людини. Ульф ван Ейлер у 1936 р. виділив ці речовини з витяжки передміхурової залози і назвав їх простагландинами. Зараз відомо понад 20 природних простагландинів.

Хімічна природа. Всі ці речовини за своїм агрегатним станом є рідинами або низькоплавкими кристалічними речовинами. За хімічною природою вони є ненасиченими жирними кислотами, що мають скелет з 20 вуглецевих атомів. Їх ділять на чотири основні групи: Е, А, В і F. Кожний з простагландинів в основі молекули має циклопентанове кільце, два бічні ланцюги, подвійний зв'язок між 13 і 14 вуглецевими атомами. Індивідуальні представники усередині кожної групи відрізняються між собою числом подвійних зв'язків в бічних ланцюгах. Ці зв'язки позначаються внизу букви цифровим індексом. Групи простагландинів мають таку будову:

Найбільшою біологічною активністю володіють два простагландини: ПГ-E₁ і ПГ-F_3a.

Біосинтез. Простагландини утворюються в клітинах різних тканин. Їх попередниками є ненасичені жирні кислоти: лінолева, ліноленова, арахідонова та ін. При ендогенному походженні жирних кислот з фосфоліпідів під впливом фосфоліпаз вивільняються поліненасичені жирні кислоти, зазвичай з лінійним ланцюгом з 20 вуглецевих атомів. Надалі під впливом спеціалізованої ферментної системи в мікросомах відбувається окислювальна циклізація з утворенням молекули простагландина по типу:

В організмі людини щодоби утворюється близько 100 мкг простагландинів. В окремих тканинах (наприклад, в тканинах передміхурової залози) їх вміст досягає 1 мкг на 1 г, в спермі міститься до 100 – 300 мкг на 1 мл.

Метаболізм. Простагландини мають високий ступінь метаболізму. Найбільш інтенсивно вони розпадаються в тканинах легень, нирок і печінки. Так, після однократного проходження крові через легені і печінку інактивується відповідно 95% і 70% ПГ-Е₂. Ці процеси включають окислення гідроксила у С₁₅, відновлення D¹³-подвійного зв'язку, b-окислення, w-гідроксилування і w-окислення:

Біологічна дія. Простагландини за біологічною дією можна віднести до „місцевих”, або клітинних гормонів.

Перш за все вони впливають на активність аденілатциклази, яка регулює в клітинах вміст цАМФ – посередника між гормонами і ферментами. Так, у жировій тканині під впливом аденілатциклази посилюється ліполіз, у м'язовій – глікогеноліз, у кірковій речовині наднирників – стероїдогенез. У клітинах простагландини зазвичай знаходяться в зв'язаному стані. Їх дія активується адреналіном. Важливу роль в здійсненні дії простагландинів можуть також відігравати АТФ і іони Са²⁺:

Патологія. Біосинтез гормоноїдів і їх обмін порушується при багатьох хворобах, особливо печінки, легень, нирок, центральної нервової системи, статевих залоз, а також при недостатній кількості і відсутності в раціоні ненасичених жирних кислот.

Застосування. Досвід застосування простагландинів на практиці свідчить про їх перспективне використовування для лікування бронхіальної астми, бронхітів, артритів, тромбозів, виразки шлунку та ін.

Гормоноїди харчового каналу. В слизовій оболонці харчового каналу синтезуються деякі біологічно активні речовини, які за своєю дією нагадують гормони.

Гастрин. Це речовина поліпептидної природи, що синтезується слизовою оболонкою привратника шлунку. Його молекула має таку будову:

 

Глі-Глі-Про-Три-Мет-Глу-Глу-Глу-Глу-Глу-Ала-Тир-Глі-Три-Мет-Асп-Фен-NH₂.

 

Гастрин виділяється у відповідь на роздратування слизової оболонки при розтягуванні або дії речовин їжі. Сприяє виділенню шлункового соку, соку підшлункової залози, жовчі, підвищує тонус і моторику шлунку і кишок. Підвищення концентрації соляної кислоти у складі шлункового соку гальмує біосинтез гастрина.

Секретин. Цей гормоноїд виробляється клітинами слизової оболонки тонкої кишки під впливом соляної кислоти шлункового соку. За хімічною природою це поліпептид, молекула його була побудована з 27 амінокислотних залишків, причому 14 з них сполучені в такій послідовності, як і в молекулі глюкагона. Секретин був отриманий у чистому вигляді із слизової оболонки кишок. Спочатку він усмоктується слизовою оболонкою кишок, потрапляє в кровоносну систему, потім у підшлункову залозу, де і проявляє свою біологічну дію. Стимулює виділення підшлунковою залозою води і електролітів (в основному гідрокарбонатів).

Панкреозимін. Цей поліпептид синтезується слизовою оболонкою тонкої кишки. Структура його молекули вивчена недостатньо. Панкреозимін сприяє синтезу секреторною частиною підшлункової залози гідрокарбонатів і ферментів.

Холецистокінін. Речовина, що синтезується слизовою оболонкою тонкої кишки. Біосинтез холецистокініна стимулюється ліпідами, білками і мінеральними речовинами харчів. За хімічною природою гормоноїд є поліпептидом.

Структура молекули вивчена недостатньо. Викликає скорочення мускулатури жовчного міхура і виділення жовчі в дванадцятипалу кишку.

Нейрогормони. Нейрогормони синтезуються в нейросекреторних клітинах і утворюються в ендоплазматичному ретикулумі відповідних нейронів, упаковка в гранули відбувається в комплексі Гольджі. Потім вони поступають у нервові закінчення і міжклітинний простір. Якнайбільше нейрогормонів синтезується в клітинах ядер проміжного мозку. До них відносяться вазопресин і окситоцин, гормони гіпоталамуса, гістамін, серотонін, ацетилхолін, адреналін і норадреналін і деякі інші речовини.

Гістамін. Гістамін є похідним амінокислоти гістидина. Багато гістаміну синтезується тканинами шкіри, харчового каналу, легень. Гістамін виконує роль гуморального збудника шлункової секреції, підвищує тонус гладкої мускулатури, розширює капіляри. Знаходиться в зв'язаному стані з гепарином і іншими речовинами. Секреторна діяльність гормоноїда регулюється соматотропіном, адреналіном, норадреналіном, ацетилхоліном. Інактивується клітинними білками і гістаміназою. Вміст гістаміну в тканинах зростає при опіках, шокові та ін.

Серотонін. Біологічно активна речовина, міститься в різних тканинах тваринного організму. Утворюється з L-триптофана в центральній нервовій системі, клітинах слизової оболонки кишок і підшлункової залози. Володіє широким діапазоном дії на функції: нервової, серцево-судинної, м'язової, сечостатевої і ендокринної систем. Служить медіатором нервового імпульсу в нервових центрах (наприклад, в гіпоталамусі) і на периферії. В тканинах швидко руйнується під впливом ферменту моноамінооксидази, перетворюючись на 5-гідроксиіндолілоцтову кислоту, яка з сечею виводиться з організму. Серотонін впливає на скорочення гладкої мускулатури і передачу нервових імпульсів, бере участь у регуляції кров'яного тиску, температури тіла, дихання, сечовиділення, діяльності харчового каналу. Вважають, що порушення в організмі обміну серотоніна може бути однією з причин виникнення інфаркту міокарду, виразки, багатьох психічних захворювань.

Ацетилхолін. Ацетилхолін – один з найпоширеніших медіаторів нервового збудження. Синтезується в ендоплазматичній сітці багатьох нейронів центральної і периферичної нервової системи. Ним багаті нервові клітини парасимпатичних гангліїв. Виділяється закінченнями рухових і парасимпатичних нервових волокон у синаптичну щілину і викликає з боку органу який інервується відповідний ефект.

Біосинтез ацетілхоліну відбувається в результаті реакції між холіном і ацетил-КоА під впливом ферменту холін – ацетилтрансферази, іонів Mg²⁺, K⁺ і Са²⁺:

Інактивується АХЕ:

Деякі інші гормоноїди. Найбільший інтерес представляють ангіотензин і кініни.

Ангіотензин. За хімічною природою гормоноїд є поліпептидом, утворюється з b-глобулінів крові. При недостатній кількості в тканинах нирок кисню синтезується фермент ренін. Під впливом реніна і трипсину від молекули глобуліну відщеплюється декапептид – неактивний ангіотензин I. Коли він піддається дії ферменту ангіотензинази, то відщеплюється два амінокислотні залишки і утворюється ангіотензин II: Фен-Про-Гіс-Ілей-Тир-Вал-Арг-Асп. Гормоноїд є складовою частиною системи ренін-ангіотензин. Об'єктом дії ангіотензину є ниркові артеріоли. При гіперінкреції виникає ниркова гіпертонія.

Кініни. Ці поліпептиди беруть участь у регуляції швидкості кровотоку, зменшують кров'яний тиск, посилюють роботу серця і легень. Утворюються в тканинах і крові з кініногенів під впливом спеціалізованих ферментів. Найбільше значення мають два кініна:

брадикінін Арг-Про-Про-Глі-Фен-Сер-Про-Фен-Арг

і

каллідин – Арг-Про-Глі-Фен-Сер-Про-Фен-Арг-Три.

Лекція № 9. Обмін речовин.