Номенклатура і класифікація гормонів

Відомо десятки різних гормонів і гормоноїдів. Незважаючи на те що для більшості з них з'ясовано структуру і вивчено їх хімічну природу, але до цього часу не розроблено загальні принципи їх номенклатури. Враховуючи те, що назва гормонів, яка грунтується на їх хімічній природі, здебільшого досить громіздка, найчастіше використовується робоча номенклатура. Грунтується вона на назві джерела виділення гормону — інсулін (від лат. insula — острів) або на його функції (вазопресин, окситоцин).

Класифікують гормони також за ознаками. Існує анатомічна кла
сифікація за назвою залоз внутрішньої секреції, які продукують дані
гормони. У зв'язку з цим розрізняють гормони гіпофізу, надниркових,
статевих і щитовидних залоз та ін. Однак така класифікація не зовсім
Досконала, оскільки деякі гормони синтезуються не в тих залозах, які
їх секретують (вазопресин і оксито'чн синтезуються в гіпоталамусі
і лише після цього потрапляють йрогіпофіз, звідки бони секре-

туються), крім того, частина " . синтезується в кількох залозах

внутрішньої секреції (стат^ ^яи виділяються статевими і наднир-

ковими залозами). По'^т є класифікація гормонів за їх хімічною

природою. Розрізи' .ока груп гормонів.

І. Гормони б' . природи:

а) гормс ості білки (інсулін, пролактин, гормон росту);

б) гормоь - складні білки-глікопротеїди (фолікулостимулю-
Ючий — тропін, лютеїнізуючий — лютропін, тиреотропний гормон —
тиротропін).

2. Гормони пептидної природи (глюкагон, кальцитонін, сомато-статии, вазопресин, окситоцин, АК.ТГ).

3. Гормони — похідні амінокислот (адреналін, норадреналін, тироксин).

4. Гормони ліпоїдної природи:

а) гормони-стероїди (гормони кори надниркових залоз, статеві гор
мони);

б) простагландини (продукти перетворення деяких ненасичених
жирних кислот).

За характером дії гормони поціляють на пускові гормони і гормони виконавці. До пускових гормонів, належать гормони гіпоталамусу та аденогіпофізу, які стимулюють діяльність відповідних залоз внутрішньої секреції. Ці гормони виявляють не безпосередній вплив на різні метаболічні процеси, а впливають через функцію відповідних залоз внутрішньої секреції, які перебувають під їх безпосереднім контролем.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРЕМИХ ГОРМОНІВ

Гормони гіпоталамусу

Гіпоталамус — основний орган гормональної регуляції, місце безпосередньої взаємодії нервової і ендокринної систем. Розміщений він у ділянці проміжного мозку, яка одночасно є і нервовим центром і ендокринним органом. У певних ділянках гіпоталамусу здійснюється трансформація нервових імпульсів в ендокринний процес. Нейроендокринні центри гіпоталамусу безпосередньо зв'язані з різними ділянками мозку прямимч і непрямими зв'язками, які здійснюються головним чином через ретикулярну формацію і сіру речовину середнього мозку. Разом з тим гіпоталамус безпосередньо зв'язаний з іншим важливим ендокринним органом — гіпофізом, який контролю-с діяльність багатьох ендокринних залоз. Гіпоталамус і гіпофіз утворюють єдиний структурно-функціональний комплекс, який відіграє важливу роль у регуляції багатьох метаболічних процесів організму

Гістохімічна будова гіпоталамусу неоднорідна. В крупноклітинних, ядрах переднього гіпоталамусу здійснюється синтез нейрогіпофізарниХ| гормонів окситоцину і вазопресину, які транспортуються в нейрогіпо-фіз, де депонуються і використовуються в міру потреби

У зоні дрібноклітинних ядер продукується група аденогіпофізар-них рилізинг-факторів. Ці фактори відіграють провідну роль у регуляції функцій адено- і нейрогіпофізу. В ядрах гіпоталамусу синтезується 7 стимуляторів (ліберииів) і З інгібітори (статини) інкреції гіпо-| фізарних гормонів. Деякі з цих факторів докладно вивчено, розшифрована їхня структура і здійснено синтез.

Тироліберин (стимулятор інкреції тиротропіну) є трипептидом, що складається з залишків піроглутамінової кислоти, гістидину і проліну:

Вивчено також ліберин лактогеиного гормону, який є олігопепти-дом, і ліберин соматотропного гормону, який має поліпептидну природу.

Виділено і вивчено також ряд статинів — соматостатин (інгібітор виділення соматотропного гормону), пролактостатин (інгібітор секреції пролактину) та ін. Характерною особливістю рилізинг-факторів є їхня висока специфічність відносно впливу на стимуляцію чи гальмування виділення в кров певного гормону.

Гормони гіпофіза

Гіпофіз — нижній придаток мозку, досить складний ендокринний орган, розміщений біля основи головного мозку в кістковій ямці, що має назву «турецького сідла». Анатомічно гіпофіз сполучений з дном третього мозкового шлуночка проміжного мозку.

Гіпофіз є однією з найважливіших залоз внутрішньої секреції, яка впливає на різні метаболічні пронеси, а також на формування функцій і структури організму. Враховуючи його функціональне значення, гіпофіз вважають своєрідним центром ендокринної системи.

Гіпосг-н має еліпсовидну форму, маса його 0,5—0,7 г. У структурі гіпофіза розрізняють три функціонально самостійних зони — передню (аденогіиофіз), середню (інтермедіальна зона) і задню (нейрогіпофіз). Кожна з цих зон виділяє характерні для неї гормони, які регулюють ту чи іншу ланку обмінних процесів в організмі.

Англійський ендокринолог Сміт, вивчаючи функції гіпофіза, виявив, що після видалення його у тварин спостерігається порушення функцій і атрофія деяких залоз внутрішньої секреції (щитовидної, надниркових, статевих), порушується ріст і деякі обмінні процеси. Разом з тим при пересадці гіпофіза гіпофізектомованим тваринам порушені Функції відновлюються. Отже, було встановлено, що гіпофіз виділяє речовини, які регулюють функціональну діяльність ендокринних залоз, впливають на обмінні пронеси в організмі.

Наступними дослідженнями було встановлено, що гормони гіпофізу не можуть компенсувати зміни, що виникають в організмі при видаленні тієї чи іншої ендокринної залози, функціональна активність якої залежить від гіпофіза.

Ю 5-287 289

Отже, вплив гіпофіза на різні ланки обміну речовин виявляється не безпосередньо, а опосередковано, впливаючи на функції інших ендокринних залоз, які перебувають під його регуляторною дією. Тому гормони гіпофіза мають назву тропних гормонів (від грец. tropos •— напрямок).

За хімічною природою гормони гіпофіза є поліпептидами або білками з невеликою молекулярною масою. В передній частці гіпофіза синтезуються гормони, серед яких найважливіше значення мають со-матотропін (соматотропний гормон — СТГ), кортикотропін (аденокор-тикотропний — АКТГ), тиротропін (тиреотропний — ТТГ), гоиадо-троніни (гонадотропні гормони —лютропін—лютеїнізуючий, фолітро-пін —фолікулостимулюючий, пролактин), а також ліпотропіпи.

АденогіпофІз має залозисту структуру з добре розвиненою сіткою кровоносних судин. Функціональна активність його перебуває під контролем кори головного мозку і гіпоталамусу. Нервові стимули, які виникають у цих відділах центральної нервової системи, впливають на швидкість звільнення гіпоталамічиих рилізинг-факторів, які по системі портальних судин потрапляють в аденогіпофіз, де стимулюють чи гальмують секрецію відповідних гормонів. Так здійснюється досить швидка регуляція аденогіиофізарної секреції у відповідь на зовнішні подразники (світло, холод, тепло, гіпоксія) або подразники, зумовлені певним фізіологічним станом організму (страх, радість, біль).

Регуляція секреції аденогіпофізарних гормонів здійснюється також за типом негативного зворотного зв'язку під впливом секретів, які виділяють залози-мішені аденогіпофізарних гормонів.

Соматотропін (соматотропний гормон, гормон росту). Його було виділено з екстрактів аденогіпофіза Г. Евансом і Дж. Лонгом у 1921 р. Гормон має білкову природу й олігомерну структуру. Молекулярна маса його 23—46 тис. Складається гормон росту з двох поліпептидних ланцюгів, які містять 191 амінокислотний залишок.

Характерною особливістю гормону росту є те, що він має високу видову специфічність. Хоч гормони деяких видів тварин і виявляють біологічну активність при введенні їх іншим тваринам, для людини біологічно активним є лише гормон приматів.

Різноплановий характер впливу соматотропного гормону на різні метаболічні процеси в організмах людини і тварин, на відміну від дії інших аденогіпофізарних гормонів, не зумовлений його впливом на інші ендокринні залози. При порушенні секреції соматотропного гормону виникає порушення деяких метаболічних процесів в організмі, зокрема анаболічних процесів і процесів росту. При надмірному виділенні гормону (гіперфункція залози) у молодому віці, до настання статевої зрілості і до завершення процесів формування кісткової тканини, спостерігається посилений ріст тіла людини, що призводить до гігантизму. Ріст індивідуумів при цьому може досягати 2—2,5 м. Надмірне виділення гормону росту в зрілому віці призводить до розвитку захворю-

вання, яке має назву акромегалії. Це захворювання виникає при гіперплазії та аденомах гіпофіза. Ознаками захворювання є непропорційне розростання окремих частин тіла, надмірний ріст кісток кінцівок, голови, обличчя, розростання м'яких тканин — носа, губ, язика, підборіддя. Спостерігається надмірний ріст волосся на тілі, збільшуються внутрішні органи, спостерігається гіпертрофія деяких ендокринних залоз.

При недостатньому виділенні гормону росту (гіпосекреція) спостерігається сповільнення росту і, як наслідок, розвивається карликовість. Ріст при цьому не перевищує 0,9—1,2 м, відсутні вторинні статеві ознаки. Гінофізарні карлики мають відносно пропорційну будсвутіла, дещо збільшену голову. В розумовому розвитку вони не відрізняються від звичайних людей.

Специфічний вплив соматотропного гормону на процеси росту свідчить, що він відіграє важливу роль у забезпеченні анаболічних процесів, сприяє синтезу білків і нуклеїнових кислот, збільшенню рівня глюкози в крові (діабетогенний ефект), посилює транспорт деяких сполук у клітини та їх засвоєння, стимулює ретикулоцитоз, хондро- і ос-теогенез.

Гормон росту впливає на тканини організму безпосередньо активацією мембранно-зв'язаної аденілатциклази, а також через інші агенти, зокрема соматомеднни — вторинні ростостимулюючі фактори, виділені з різних органів — печінки, м'язів, нирок, крові.

Тиротропін (тиреотропний гормон — ТТГ). Забезпечує нормальне функціонування щитовидної залози. При гіпофізектомії у тварин спостерігається інволюція щитовидної залози з ознаками, характерними для гіпотиреозу. Введення таким тваринам екстракту гіпофіза сприяє репаративннм процесам і нормалізації функцій щитовидної залози.

За хімічною природою тиротропін—складний білок-глікопротеїд з молекулярною масою 28 000. Має олігомерну будову і складається з 2 субодиниць а і р, зв'язаних нековалентпими зв'язками. Білкова частина гормону містить велику кількість сірковмісних амінокислот, які утворюють внутрішпьоланцюгові дисульфіди і зв'язки, п'ять з яких Стабілізують структуру а-субодиниці, а шість — р-субодиниці моле-Кули гормону. Чергування залишків амінокислот у а-субодиниці гормону кожного виду тварин однакове, а первинна структура р-субодиниць І У різних видів тварин різна. Тому вважають, що саме Р-субодиниці за-I безпечують характерну гормональну активність тиреотропного гормону ' регуляцію ним функцій щитовидної залози. Тиреотропний гормон ■ Впливає на деякі метаболічні процеси у тканині щитовидної залози. Так, під впливом ТТГ стимулюються процеси поглинання йодидів з ігрові, включення йоду до складу тиреоїдних гормонів та вивільнення їх I^і3 залози активацією фолікулярних протеолітичних ферментів, які розщеплюють білок-попередник. Крім того, тиреотропний гормон сти-И*Уліоє утворення цАіМФ у тканині щитовидної залози, синтез РНК і

^J0^% 291

білків, фосфогліцеридів і сфінголіпідів, здійснює транспорт і перетворення глюкози. Дія тиреотропного гормону на клітини щитовидної залози та інші клітини-мішені починається після зв'язування гормону з специфічними рецепторами плазматичних мембран, які мають гліко-протеїдну природу. Вважають, що важливу роль у забезпеченні рецепторної функції відіграють сіалові кислоти, які є компонентами гліко-протеїдів. Наступні процеси, які проходять після зв'язування гормону з рецепторами, є типовими для дії пептиди их і білкових гормонів.

Кортикотропін (адренокортикотропний гормон — АКТГ). Стимулює ріст і функціональну активність кори надниркових залоз, регулює синтез і секрецію кортикостероїдних гормонів. За хімічною природою АКТГ є поліпептидом з молекулярною масою 20 000. До його складу входить 39 залишків різних амінокислот.

Синтезується АКТГ в аденогіпофізі у вигляді попередника, який має значно вищу молекулярну масу і перетворюється на активну форму гормону внаслідок гідролітичного відщеплення частини поліпептидного ланцюга. Виявлено, що перші 24 залишки амінокилот, розміщені біля N-кінця молекули, в усіх видів тварин ідентичні і забезпеч>ють, очевидно, його біологічну активність. Інші амінокислотні залишки в різних видах варіюють і визначають видову імунологічну специфічність гормону. Хімічним синтезом одержано поліпептид, що міст ть 24 залишки амінокислот, має таку саму біологічну активність, як і природний гормон. У забезпеченні біологічної активності важливе значення мають залишки діаміномонокарбонових кислот — лізину та аргініну.

Основна роль АКТГ полягає в прискоренні синтезу кортикостероїдів у корі надниркових залоз з холестерину. Він може безпосередньо діяти на тканини різних органів, а також через кору надниркових залоз.

При недостатній секреції АКТГ виявляються всі характерні симптоми гіпофункції кори надниркових залоз.

При гіперсекреції АКТГ виникає захворювання — гіпофізарннй базофілізм (хвороба Кушінга). Найчастіше причиною цього захворю*! вання є гіперплазія, або аденома гіпофіза. Для цього захворювання характерним є гіперглікемія, демінералізація кісток, оволосіння обличчя, запалення сальних залоз. В основі механізму дії АКТГ на клітини кори надниркових залоз лежить ряд взаємопов'язаних процесів,] які стимулюються в клітинах після зв'язування АКТГ з специфічними рецепторами клітин-мішеней і стимуляції мембранно-зв'язаноі аденілатциклази.

Нейрогіпофіз ссавців виділяє два гормони пептидної природи —-окситоцин і вазопресин. Обидва гормони синтезуються в гіпоталамусі з одного білка — попередника (нейрофізину) і депонуються в нейрогі-пофізі. У більшості нижчих хребетних знайдено гормон вазотоцин, який виявляє властивості обох гормонів.

За хімічною природою окситоцин і вазопресин є октапептидами з молекулярною масою 1007 і 1082 відповідно. До їх складу входять 5 залишків амінокислот і 3 залишки амідів:

Як видно з наведених формул, окситоцин і вазопресин мають дуже схожу структуру. Первинна структура гормонів відрізняється лише деякими деталями — вазопресин не містить у своєму складі ізолейцину і лейцину, а окситоцин — фенілаланіну і аргініну. Тепер синтезовано велику кількість аналогів окситоцину і вазопресину та вивчено їх біологічну активність. Функція гормонів нейрогіїюфізу досить важлива для організму.

Вазопресин. Цей гормон забезпечує діяльність однієї з найважливіших функціональних систем організму — системи регуляції водного обміну.

Нейрогіпофіз досить чітко реагує на зміну кількості води в організмі збільшенням або зменшенням секреції вазопресину. Вазопресин стимулює зворотне всмоктування води в дистальних ниркових каналь-цях. Він має ще назву антидіуретичного гормону.

Вважають, що важливою функцією гормону є активація ним ферменту гіалуронатліази, який розщеплює мукополісахарид — гіалу-ронову кислоту — і збільшує проникність клітинних мембран, в результаті чого відбувається посилення реабсорбції в ниркових каналь-цях. На клубочкову фільтрацію вазопресин не впливає.

При пошкодженні або атрофії нейрогіпофізу зменшується виділення гормону, внаслідок чого розвивається захворювання, що має назву «нецукрового діабету». Хворі відчувають постійну спрагу, разом з тим значно підвищується виділення сечі. При важких формах захворювання людина випиває до 20 л води за добу і стільки ж виділяється сечі (поліурія).

Окситоцин. Назва гормону походить від грецького «швидко народжую». Цей гормон вибірково підвищує тонус непосмугованої м'язової тканини матки і молочних залоз, сприяє посиленню їх скорочення. Секреція й активність окситоцину залежить від функціонального стану організму — під час вагітності вони значно зменшуються, а під час родів збільшуються. В гінекологічній практиці гормон широко використовують для стимуляції родової діяльності.

Окситоцин сприяє також скороченню м'язів кишок, сечового міхура, стимулює секрецію молока активацією гормону аденогіпофізу про-лактину. На секрецію нейрогіпофізарних гормонів впливає ряд специфічних і неспецифічних факторів. Це насамперед вплив центральної нервової системи, лікарських речовин та ін.

Гормони щитовидної залози

Щитовидна залоза є однією з найдокладніше вивчених залоз внутрішньої секреції. Розміщена вона в передній області шиї і складається з двох лопатеподібних часток, сполучених тонким перешийком. Довжина часток 5—8 см, ширина 3—4^лсм. Маса залози 25—ЗО г. Це одна з найбільших ендокринних залоз. Тканина щитовидної залози складається з великої кількості залозистих утворень (фолікулів), заповнених в'язкою рідиною жовтого кольору (колоїдом), що продукується клітинами залози. Кожен фолікул обплетений густою капілярною сіткою, що забезпечує досить інтенсивний кровообіг у тканинах залози. Маса крові, що проходить через залозу за одну хвилину, в 3—5 разів перевищує масу всієї залози. За одну годину хмайже вся кров, яка циркулює по судинній системі, встигає пройти через цей ендокринний орган.

До складу колоїду, що міститься в фолікулах щитовидної залози, входить складний білок глікопротеїдної природи — тиреоглобулін, що містить від 0,5 до 1 % йоду і 8—10 % вуглеводів. Він є вихідною сполукою, з якої утворюються гормони щитовидної залози.

Тироксин і трийоїтиронін. Синтез гормонів щитовидної залози регулюється гіпоталамо-гіпофізарною системою. Так, під впливом гіпо-таламічного тиреоліберину здійснюється контроль над секрецією тиреотропного гормону гіпофізу, який залежно від потреб прискорює або сповільнює синтез тиреоглобуліну в тканині щитовидної залози. Крім того, регуляція швидкості синтезу тиреоглобуліну здійснюється також на рівні самої залози залежно від вмісту гормонів в крові. Щитовидна залоза має високу спорідненість до йоду і досить інтенсивно поглинає його з крові у вигляді йодидів. Концентрація йоду в залозі може в 25 разів перевищувати концентрацію його в плазмі крові. Йодиди (КІ, Nal), потрапляючи до залози, перетворюються па органічно зв'язану форму. Всього в залозі міститься 10 мкг вільного йоду і 7500 мкг органічно зв'язаного.

Йод, надходячи в залозу, приєднується до амінокислоти тирозину. Йодовані амінокислоти, сполучаючись у довгі ланцюги, утворюють молекулу білка тиреоглобуліну. Йодування тирозину в організмі проходить за участю ферменту тиреоїд-пероксидази, зв'язаного з ендоплазматичним ретикулумом фолікулярних клітин щитовидної залози. Особливості структури тиреоглобуліну забезпечують утворення моно-і дийодтирозинових залишків. За нормальних фізіологічних умов

утворюється більше дийодтирозинових залишків, оскільки співвідношення тироксину і трийодтироніну становить 4:1. Йодування тирозину проходить постадійно:

Найбільшу біологічну активність має трийодтиронін, але оскільки утворюється невелика кількість його, то забезпечення специфічної біологічної дії гормону здійснюється в основному за рахунок тироксину.

Гормони щитовидної залози є активними регуляторами метаболічних процесів в організмі. Вони забезпечують нормальне функціону-

ванн я багатьох органів і систем організму. Тому при порушенні функцій щитовидної залози виникають патологічні зміни, характер і напря-' мок яких залежить віл багатьох факторів.

Основними видами патології при порушенні функціонування щитовидної залози є базедова хвороба, міксидема, ендемічний зоб і кретинізм.

Базедова хяороба. Причиною виникнення цього захворювання є гіперфункція щитовидної залози — надмірне виділення гормонів, що синтезуються в ній. У зв'язку з тим що велика кількість гормонів, зокрема тироксину, отруйно діє на організм людини, це захворювання називають ще тиреотоксикозом.

Уперше гіперфункцію щитовидної залози описав німецький лікар К. Базедов у 1840 р. Характерною ознакою захворювання є підвищення основного обміну в організмі і посилення процесів розщеплення тканинних білків, вуглеводів, жирів внаслідок підвищення активності ферментів, які контролюють ці процеси (гексокіназа, сукцинатдегідро-геназа, тіолові і протеолітичні ферменти). Посилене розщеплення різних сполук супроводжується нагромадженням великої кількості метаболіті в проміжного обміну, для окислення яких використовується велика кількість кисню. Внаслідок цього виникає кисневе голодування, яке негативно впливає на функціонування деяких систем організму, особливо центральної нервової системи.

Тиреотоксикоз є одним з найпоширеніших ендокринних захворювань, яке виникає переважно в жінок у віці 20—40 років. Часто тиреотоксикоз зумовлюють різні психічні травми. За висловом С. П. Бот-кіна, горе, гнів, страх можуть бути причиною важкого тиреотоксикозу, який виникає іноді дуже швидко— протягом кількох годин. Причиною є сильне збудження кори головного мозку, яке передається до щитовидної залози безпосередньо по неонових шляхах або через гіпофіз, що призводить до вивільнення великої кількості гормону.

Характерним для тиреотоксикозу є зовнішній вигляд хворих. Зокрема, екзофтальм (витрішкуватість), який надає обличчю сердитого і дещо зляканого вигляду (вираз застиглого страху). Хворі різко худнуть, за кілька місяців можуть втратити 12—16 кг маси тіла.

Наприкінці минулого століття, коли не було надійних методів лікування тиреотоксикозу, більшість хворих помирала протягом 2—3 років. Тепер широко використовують лікарські препарати, що пригнічують діяльність щитовидної залози (радіоактивний йод, похідні тіо-урацилу й імідазолу), а також хірургічні методи.

Міксидема. Це захворювання виникає при гіпофункції щитовидної залози і є діаметрально протилежним базедовій хворобі. Зокрема, гальмуються основні процеси обміну речовин, знижуються тиск крові і температура тіла. Хворі стають кволими, апатичними. Спостерігається загальна слабкість, в'ялість, сонливість. Хворі постійно мерзнуть, шкіра стає сухою, злущується, особливо на ліктьових згинах і гоміл-

ках. Погіршується пам'ять. Температура тіла знижується до 35—36° С, причому навіть інфекційні захворювання не викликають значного підвищення температури. Спостерігаються слизові набряки, одутлість обличчя та ін. Набряки при міксидемі відрізняються від серцевосу-динних чи ниркових тим, що при натискуванні на набряклу ділянку не залишається слідів.

Кретинізм. Якщо гіпофункція щитовидної залози виникає в дитячому віці або в період внутрішньоутробного розвитку і супроводжується нестачею йоду, виникає захворювання, що має назву кретинізму. У таких дітей значно затримується ріст і розвиток. Ходити вони починають пізно — в 2—3 роки, порушується прорізування зубів. Обличчя в дітей одутле, вираз його байдужий, тупий, рот напіввідкритий, голос грубий, охриплий. Такі діти часто народжуються глухонімими.

При важкому протіканні хвороби з усіх емоцій залишаються лише відчуття голоду і болю. Виникає порушення психічної діяльності.

Ендемічний зоб. Причиною виникнення цього захворювання є понижена здатність організму хворого засвоювати йод або нестача його в продуктах харчування і воді. Особливо часто це захворювання зустрічається в гірських та заболочених районах.

Розрізняють п'ять стадій зобу. На першій і другій стадії щитовидна залоза майже не збільшується. На третій — спостерігається незначне потовщення шиї. На четвертій і п'ятій стадіях зоб іноді досягає великих розмірів, може утруднювати дихання, порушуються деякі метаболічні процеси. На відміну від захворювання тиреотоксикозом, хворі не втрачають масу, відсутній екзофтальм, не підвищується температура тіла. Для ирофілкатики цього захворювання проводять йодування кухонної солі (на 1 т солі 25 г КІ).

Гормони підшлункової залози

Підшлункова залоза є непарним органом змішаної секреції, розміщена в черевній порожнині з лівого боку шлунка. Структура залози Досить складна. Екзогенну функцію підшлункової залози виконує ади-позна (зимогенна) тканина, яка продукує панкреатичний сік безпосередньо в дванадцятипалу кишку.

Внутрішньосекреторна (ендогенна) функція забезпечується острівками Лангерганса, які є скупченням клітин різного типу — а, Р, D. Загальна маса острівкових клітин у людини становить ¹І_Ж—¹/₁₀₀ маси всієї підшлункової залози.

Острівкова тканина підшлункової залози характеризується сталістю клітинного складу і містить ~ 80 % р-клітин, ~20 % а-клітин і *~ 2—8 % D-клітин. Кожен вид клітин продукує певні, характерні для нього, гормони, які регулюють відповідні ланки метаболічних процесів в організмах людини і тварин.

р-Клітини містять іони цинку і продукують гормон інсулін (від лат. insula — острів), який є важливим регулятором вуглеводного, ліпідного і білкового обміну. В 1 кг підшлункової залози міститься близько 150 мг інсуліну. fi-Клітини підшлункової залози можуть вибірково пошкоджуватись алоксаном, солями магнію, дегідроаскорбі-новою кислотою.

а-Клітини теж містять цинк і продукують гормон глюкагон (гіпер-глікеміко-глікогенолітичний фактор, ГТФ). Обидва гормони з цинком утворюють хелатні комплекси. У D-клітинах (дефінітивних) утворюється, очевидно, три гормони — соматостатин, панкреагастрин і секретин. У підшлунковій залозі містяться також гормоноподібні речовини — ліпокаїн, центропнеїн, ваготонін.

Інсулін— гормон, що продукується р-клітинами підшлункової залози, було відкрито як фактор, що зменшує гіперглікемію у тварин з видаленою підшлунковою залозою.

За хімічною природою інсулін є глобулярним білком з молекулярною масою 6000. Молекула інсуліну складається з двох поліпептидних ланцюгів А і В, які містять відповідно 21 і ЗО амінокислотних залишків, з'єднаних двома дисульфідними містками, що утворюються між залишками цистеїну (див. с298).

Синтезується інсулін у рибосомному апараті р-клітин острівків Лангерганса у вигляді неактивного попередника (проіисуліну) з молекулярною масою 10 000. Цей попередник містить від 78 до 84 амінокислотних залишків, залежно від виду тварин. У секреторних гранулах під впливом протеолітичних ферментів проінсулін розщеплюється на С-пептид і активну форму інсуліну. Інсулін різних видів тварин відрізняється деякими деталями первинної структури, в основному амінокислотними залишками в положенні 8, 9, 10 (див. Структура білків). Гормон може існувати у вигляді мономеру з молекулярною масою 6000, а також у вигляді ди-, три-, тетра-, гекса- і октамерів. Утворення олі-гомерних форм інсуліну відбувається в результаті взаємодії іонів цинку з імідазольними кільцями залишків гістидину полі пептидного ланцюга В.

Транспорт інсуліну до клітин-мішеней здійснюється за участю а- і Р-глобулінів, які сполучаються з гормоном при виході з секреторних гранул. Біологічну активність має лише вільна форма інсуліну," яка утворюється при руйнуванні комплексу його з білками. Цей процес особливо інтенсивно проходить у жировій тканині.

Головними клітинами-мітенями інсуліну є клітини печінки, м'язів і жирової тканини. Крім того, інсулін впливає на деякі інші клітини і тканини (фібробласти, лейкоцити, тканину молочної залози).

В основі молекулярних механізмів біологічної дії інсуліну, як і інших гормонів білкової природи, лежить його взаємодія з рецепторними білками, локалізованими на поверхні плазматичних мембран клітин-мішеней. Вважають, що рецептор інсуліну має глікопротеїдну

природу, зокрема важливу роль у процесі рецепції* відіграють залишки похідних нейрамінової кислоти — сіалові кислоти.

ч^__Дорган ршїь\Шри

ізмах людини і тварин інсулін відіграє надзвичайно важливу недостатній секреції інсуліну (5-клітинами підшлункової залози виникає порушення багатьох ланок метаболічних процесів, які супроводжуються насамперед гіперглікемією і глюкозурією. Вони виникають внаслідок порушення транспорту глюкози в клітини і використання її тканинами організму. Вважають, що інсулін, після фіксації його на поверхні клітин, змінює їх так, що сприяє проникненню глюкози в клітини, де і проходить її використання. Це так званий первинний ефект інсуліну. Всі інші ефекти інсуліну є лише наслідками, які залежать від первинного ефекту. Вторинними ефектами інсуліну є зниження вмісту цукру в крові, підвищення запасів глікогену в м'язах, посилення синтезу жирів і пептидів та ін.

Стимулюючи проникнення глюкози в клітини, інсулін тим самим зумовлює зниження вмісту її в крові і сприяє здійсненню процесів фосфорилювання глюкози під впливом глюкокіпази і наступному перетворенню її в клітинах. Процес фосфорилювання глюкози має досить важливе значення, оскільки лише у фосфорильованій формі можливе наступне окислення її до кінцевих продуктів. Фосфорилювання цукрів в організмі здійснюється за участю двох ферментів — гексокінази, яка бере участь у фосфорилюванні більшості цукрів, і глюкокінази — специфічної лише для глюкози.

Механізм впливу інсуліну на активність гексо- і глюкокінази було детально вивчено В. С. Ільїним і його школою. Вважають, що можливі два шляхи активуючого впливу інсуліну на активність глюкокінази — прямий і опосередкований. У першому випадку інсулін безпосередньо індукує синтез даного ферменту, у другому — виявляє вплив через вміст глюкози в клітинах. Підвищуючи проникність клітинних мембран, інсулін стимулює перенесення глюкози в клітини, а остання, в свою чергу, виконує роль індуктора, який стимулює синтез ферментів, що забезпечують використання глюкози прямим і непрямим окис- і ленням її до кінцевих продуктів.

По відношенню до гексокінази інсулін виконує захисну роль — попереджує гальмівну дію на даний фермент гормонів кори надниркових залоз, зокрема гідрокортизону. Тіолові групи гексокінази взаємодіють з дисульфідними групами інсуліну з утворенням гормон-ферментного комплексу, тіолдисульфідні зв'язки якого стійкі проти дії глюко-кортикоїдів:

При порушенні внутрішньосекреторної функції підшлункової за-лози (її гіпофункції) виникає захворювання — діабет, основними озна-

зоо

нами якого є гіперглікемія (підвищення цукру в крові від 70—120 до 200—300 мг %), глюкозурія (виділення цукру з сечею), спрага, підвищення апетиту. Втрата значної кількості цукру з сечею приводить до виснаження організму, слабкості, зниження працездатності і порушення зору. Діабет супроводжується порушенням функцій внутрішніх органів (печінки, нирок, серцево-судинної і нервової систем).

Причини виникнення цього захворювання різні. Інколи хвороба виникає після психічних травм, інфекційних захворювань, при надмірному харчуванні, пухлинах і запальних процесах у підшлунковій залозі. Певне значення має також спадковий фактор. Більше ніж у 40 % хворих на діабет хворіють їх батьки або близькі родичі.

При діабеті внаслідок порушення процесів використання глюкози та енергетичного голоду клітин зростає потреба в інших джерелах енергії, тому посилюється метаболізм білків і ліпідів. Спостерігається підвищення глюконеогенезу з білків і збільшення екскреції* азоту із сечею.

Мобілізація ліпідів з жирових депо призводить до ліпемії, може виникнути жирове переродження печінки. Процеси розщеплення жирів супроводжуються появою великої кількості недоокислених продуктів ліпідного обміну — кетонових тіл (р-оксимасляної й ацетооцтової кислот). При концентрації їх 20 моль/л виникає ацидоз — зміна рН крові. При ацидозі утруднюються процеси постачання глюкозою клітин ЦНС, зменшується використання кисню тканиною мозку. Внаслідок усіх цих змін виникає діабетична кома.

При надмірному виділенні інсуліну (гіперінсулінізм) внаслідок гіперплазії або аденоми підшлункової залози може виникнути гіпоглікемія. Це захворювання прямо протилежне цукровому діабету. Спостерігаються слабкість, пітливість, відчуття голоду, прискорений пульс, втрата свідомості. Такий стан може виникнути і внаслідок введення досить високих доз інсуліну при лікуванні цукрового діабету.

Глюкагон.Крім інсуліну в підшлунковій залозі синтезується ще один гормон — глюкагон. Добуто глюкагон у кристалічному стані у 1953 г. Згодом було вивчено його хімічну природу. Виявилось, що глюкагон є низькомолекулярним пептидом, який складається з 29 залишків амінокислот і їх амідів:

І-- Сер—Apr—Apr—Ала—Глу—Асп—фен—Вал—Глу—Тир—Лей—Мст—Асп—Тре

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

У зв'язку із специфікою дії глюкагону його називають гіпергліке-міко-глікогенолітичним фактором (ГГФ).Подібно до інсуліну та інших поліпептидних гормонів глюкагон у певних клітинах-мішенях зв'язу-

ється з глюкагоноспецифічними рецепторними системами, що приводить до активації мембранної аденілатциклази і збільшення внутрішньоклітинної цАМФ, внаслідок чого відбувається активація лротеїн-кіназ і прискорення процесів фосфорилювання специфічних білків. Крім того, глюкагон збільшує швидкість протеолізу білків у печінці. Ці два процеси і приводять до збільшення пулу вільних амінокислот — субстрату для процесів глюконеогенезу.

У печінці глюкагон гальмує синтез жирних кислот, холестерину з
ацетату і стимулює кетогенез, активує ліпази, підвищує кількість аце
тил- і ацил-КоА. В нирках під впливом гормону підвищується клубочко-
ва фільтрація, прискорюється рух крові, посилюється екскреція Na^_,
С1~ і сечової кислоти. *

Глюкагон зумовлює збільшення вмісту глюкози в крові, стимулюючи процеси розщеплення глікогену тільки в печінці на відміну від адреналіну, який стимулює розщеплення глікогену п печінці і м'язах. Це пояснюється тим, що глюкагон стимулює перетворення неактивної фосфорилази печінки на активну при наявності відповідного ферменту, відсутнього у м'язах.

Гормони надниркових залоз

Надниркові залози — парні органи внутрішньої секреції масою 7—12 г, розміщені безпосередньо над нирками, до яких вони щільно прилягають. У морфологічному і функціональному відношенні надниркові залози складаються з двох частин ■— мозкової речовини та коркового шару, що становить ²/₃ маси залози. Ембріональне походження, будова і гормони, що продукуються в цих структурах, різні, хоч в організмі між ними існує тісна функціональна взаємодія. Мозкова речовина належить до хромафінної або адреналової системи і продукує гормони — похідні амінокислоти тирозину, які регулюють багато ланок метаболічних процесів в організмі. Корковий шар надниркових залоз складається з епітеліальної тканини і виділяє гормони — кортикостероїди, які забезпечують нормальне функціонування багатьох органів і систем організму.

Надниркові залози є життєвонеобхідними і при видаленні їх піддослідні тварини гинуть протягом 2—3 діб.

Гормони мозкової частини надниркових за* л о з. У мозковій частині надниркових залоз синтезуються катехол-аміни, що мають гормональну активність,— адреналін, норадреналін і ізопропіладреналін. Останній утворюється в незначних кількостях. Ці гормони за хімічною природою є похідними амінокислоти тирозину і мають таку будову (див. с 303).

Як видно з наведених формул, усі три гормони відрізняються від амінокислоти тирозину наявністю додаткової гідроксильної групи в Р-положенні та будовою бічного ланцюга. Дослідженнями було вста-

н-он сн-он

Адреналін Норадреиа.ин Ізопропіладоеналін з

новлено, що амінокислота тирозин є попередником катехоламіпів. Причому в процесі їх синтезу проходять ферментативні реакції — гідро-ксилювання, декарбокснлювання та метилюванчя тирозину:

)н .он

^н-он

CH₂-NH,
Норадреналін Адреналін

Як проміжний продукт синтезу катехоламіпів уторюється дигідро-ксифенілетиламін (ДОФАМІН), що має високу біологічну активність і виконує роль медіатора в нервових волокнах мозку.

Синтезуються катехоламіни клітинами, що мають здатність вибірково забарвлюватись солями хрому в бурий колір, у зв'язку з чим дістали назву хромафінних. Хромафінні клітини є не лише в мозковій частині надниркових залоз, вони вмонтовані також у кровоносні судини і нервові ганглії симпатичного відділу вегетативної нервової системи. Сукупність цих клітин становить так звану хромафінну систему. Хромафінні клітини мозкової частини надниркових залоз спеціалізуються по виробленню гормонів — адреноцити виділяють адреналін, а норадреноцити — норадреналін. У різних тварин співвідношення адрепоцитів і норадреноцитів різне. Норадреноцити переважають у хромафінних клітинах хижаків і майже відсутні в їх потенціальних жертв. Так, у кролів і морських свинок норадреноцити практично відсутні. У людини норадреноцитів 10—20 %, у кішки 50 %, у кита — до 100 %.

Всього в організмі людини в мозковій частині надниркових залоз міститься 5 мг адреналіну і 0,5 мг норадреналіну. Вміст їх у венозній крові людини незначний і становить 2 мкг/л норадреналіну і 0,4 мкг/л адреналіну. В плазмі крові ці гормони перебувають як у вільному, так і зв'язаному стані (з білками, сульфатом і глюкуроновою кислотою). Частина гормонів у вигляді солей з АТФ депонується в нервових закінченнях, звідки вивільнюється при їх подразненні і виявляє характерну для цих гормонів дію.

Вивчення катехоламінів пов'язане з дослідженнями функцій симпатичної нервової системи. Ці дослідження проводились у лабораторіях І. П. Павлова, Л. А. Орбелі, Л. Шимановича і Н. Цибульського. Численними спостереженнями було доведено, що екстракт мозкової частини надниркових залоз виявляє вплив, подібний до того, який спостерігається при подразненні симпатичної нервової системи, а саме, звужує кровоносні судини, підвищує тиск, викликає гіперглікемію, посилює газообмін.

Адреналін і норадреналін впливають на деякі обмінні процеси і насамперед на процеси, пов'язані з енергетичним обміном. Характер біологічної дії обох катехоламінів однаковий, але норадреналін є ефективнішим медіатором, ніж адреналін. Про це свідчить розподіл їх у хромафінних клітинах мозкової частини надниркових залоз, де переважає адреналін, і нервової системи, які продукують в основному норадреналін. Адреналін виявляє значний вплив на вуглеводний обмін, сприяє значному підвищенню вмісту цукру в кроьі за рахунок прискорення ферментативного розщеплення глікогену в печінці і м'язах (за участю ферменту фосфорилази). Вважають, що адреналін діє на активність фосфорилази не безпосередньо, а опосередковано, через систему аденілатциклаза — цАМФ — протеїнкіназа.

Є також дані про те, що причиною гіперглікемії при посиленні секреції адреналіну є послаблення процесів окислення глюкози в тканинах внаслідок зниження швидкості проникнення її в клітини з міжклітинного простору. В цьому плані адреналін виявляє дію, протилежну інсуліну.

Катехоламіни виявляють також вплив на інші ланки обміну речовин в організмі. Встановлено, що вони мають виражену ліпідмобілізу-ючу дію, підвищують білковий обмін, посилюють виведення з сечею азотистих сполук. У результаті активізації ліполізу відбувається вивільнення з жирової тканини жирних кислот, внаслідок чого значно підвищується їх рівень у сироватці крові. Введення адреналіну підвищує також вміст холестерину і фосфогліцеридів у крові, сприяє збільшенню вмісту гексозофосфатів у м'язах і зниженню вмісту неорганічного фосфору. Катехоламіни мобілізують внутрішні резерви організму, особливо в екстремальних умовах, у зв'язку з чим їх часто називають «аварійними» гормонами.

Важливою функцією катехоламінів є здатність їх виявляти вазо-пресорну дію. Зокрема, адреналін звужує кровоносні судини шкіри і внутрішніх органів, розширює коронарні судини серця, підвищує частоту і силу серцевих скорочень, розслаблює непосмуговану м'язову тканину легень і бронхів. Вазопресорна дія норадреналіну значно слабкіша, він, зокрема, не сприяє розслаблюванню непосмугованої м'язової тканини внутрішніх органів.

Дослідженнями А. М. Утєвського було встановлено, що метаболічні ефекти катехоламінів зумовлені не лише самими гормонами, а й продуктами їх обміну (метаболітами), що утворюються при біологічному окисленні катехоламінів в організмі. Цей процес відбувається за участю специфічних ферментів — поліфенолоксидаз, які забезпечують окислення гідроксогруп бензольного ядра, і моноаміноксидази, яка сприяє окисленню бічного ланцюга. Нижче наведено схему біологічного окислення адреналіну за А. М. Утєвським:

Як видно із схеми, в процесі обміну катехоламінів відбувається відщеплення і приєднання атомів водню з утворенням катехінових (окси) і хіноїдних (кето) форм. У цих процесах важливу роль відіграє аскорбінова кислота, яка постачає атоми водню при перетворенні окисленої форми гормону (дегідроадреналіну) на відновлену. Катехінові форми (адреналін і норадреналін) виявляють гормональну дію, а хіноїдні (дегідроадреналін, адренохром і оксоадренохром) втрачають її.

Деградація катехоламінів відбувається в печінці, де адреналін сполучається з кислотами (оцтовою, сірчаною) з утворенням неактивних парних сполук — адреналінсульфату та адреналінацетату. Крім того, під впливом ферменту метилтрансферази адреналін і норадреналін перетворюються на метоксіадреналін Гметоксинорадреналін. Ці сполуки під впливом моноаміноксидази піддаються окислювальному дезамінуванню з утворенням З-метокси-4-гідроксимигдалевої кислоти— кінцевого продукту обміну катехоламінів, який виділяється з сечею у вигляді парних сполук:

но .^ ,сн-он но ^. сн-он