Гормоны центральных эндокринных желез. Йодтиронин щитовидной железы

Эндокринная система является важным звеном в передаче сигналов от головного мозга к тканям и органам. Ведущую роль в этом играют центральные железы гипоталамус и гипофиз.

Мозг воспринимает сигналы от всех тканей организма. Это происходит путем возбуждения афферентных (приносящих) нервных волокон, а также в результате изменения состава крови, поступающей в него. Эфферентные (центробежные) нервные импульсы, передаваемые из головного мозга в гипоталамус, активируют его секреторные возможности.

Гормоны гипоталамуса поступают в переднюю долю гипофиза через специальную портальную систему сосудов, которая соединяет эти железы.

Каждый из либеринов гипоталамуса (см. табл. 2.1) влияет на определенные клетки гипофиза и инициирует в них синтез соответствующих тропинов (см. табл. 2.2). Влияние на гипофиз статинов (см. табл. 2.1) противоположное. Они подавляют выработку тропинов.

С током крови гормоны гипофиза попадают в периферические железы и в клетках-мишенях активируют секреторные процессы. На каждом этапе передачи сигналов происходит их усиление за счет увеличения количества вырабатываемых гормонов. Особенностью эндокринного пути передачи информации является и то, что, воздействуя одним стимулом, можно получитьмножество ответных эффектов. Например, при стрессе сигналы, инициирующие выработку кортиколиберина в гипоталамусе, стимулируют биосинтез в передней доле гипофиза проопиомеланокортина. При распаде этого белка образуется не только кортикотропин и медиаторы (рис 2.1) В то время, как глюкокортикоиды, вырабатываемые в коре надпочечников в ответ на сигнал кортикотропина, способствуют повышению уровня глюкозы в крови, липотропин напрямую стимулирует липолиз и мобилизацию жирных кислот в адипоцитах. Меланотропин стимулирует иммунную систему. Эндорфины, энкефалины уменьшают болевые ощущения. А все вместе они обеспечивают наиболее выгодную адаптацию организма к стрессу.

Образование и выделение гормонов в гипоталамусе и гипофизе тесно связаны, поэтому целесообразно их рассматривать вместе. У гормонов гипоталамуса главной, а чаще единственной, функцией является регуляция «работы» гипофиза. Гормоны последнего не только стимулируют функции соответствующих желез, но и нередко оказывают прямое влияние на метаболические процессы в периферических тканях и органах. По химическому строению гормоны гипоталамуса представляют из себя пептиды. В гипофизе синтезируются гормоны полипептиды, простые белки, сложные белки гликопротеины.

Тиреолиберин состоит всего лишь их трех аминоацилов, два из которых образованы остатками редко встречающихся аминокислот (Mr 262 кДа). См рис. 5.1.

Рис. 5.1. Химическая структура тиреолиберина. 1 – остаток пироглутаминовой кислоты; 2 – остаток гистидина; 3 – остаток пролинамида.

Удивительным является и то, что синтезируется этот небольшой пептид ограниченным протеолизом из довольно большого предшественника препротиреолиберина, состоящего из 242 аминоацилов.

Секреция тиреолиберина усиливается норадреналином, а замедляется серотонином. В клетках-мишенях передней доли гипофиза тиреолиберин по аденилатциклазному и фосфоинозитидному путям усиливает биосинтез тиреотропина и некоторых других гормонов, однако считают, что последнее физиологического значения не имеет.

Тиреотропинпредставляет из себя сложный белок гликопротеин (Mr 30 кДа), состоящий из двуз (α, β) субъединиц. Субъединицы синтезируются на рибосомах отдельно, их сборка в единую молекулу происходит в гладком эндоплазматическом ретикулуме. Йодтиронины механизмом обратной связи как на гипоталамическом через тиреолиберин, так и на гипофизарном уровне регулируют биосинтез тиреотропина, а следовательно, и свой собственный. Относительно гипофизарного уровня известно, что йодтиронины через ГЧЭ с сайленсерной активностью подавляют транскрипцию генов как α-, так и β-субъединиц тиреотропина.

Тиреотропин оказывает мощное влияние, исчисляемое минутами, на функцию щитовидной железы. Его эффекты, реализуемые по аденилатциклазному пути, включают стимуляцию всех стадий биосинтеза йодтиронинов (см. рис. 2.4). Хронические его эффекты в течение нескольких дней приводят к ускорению в щитовидной железе биосинтеза нуклеиновых кислот, белков и др., а заканчивается все тем же ускорением секреции йодтиронинов.

Меланолибеоин и меланостатинявляются гекса- и пентапептидамисоответственно.Они взаимно противоположно влияют на выработку в средней доле гипофиза меланотропинов.Последние, как оказалось, не только стимулируют в меланоцитах синтез из тирозина темных пигментов меланинов, но и обладают липомобилизирующим действием в клетках жировой ткани, реализуя свои сигналы по аденилатциклазному пути.

Считают, что пролактолиберин по строению чем-то похож на тиреолиберин.

Пролактостатин является полипептидом, включающим 56 аминокислотных остатка. Эти оба гормона стимулируют выработку в передней доле гипофиза пролактина. Последний представляет из себя белок (199 аминоацилов, Mr 22,5 кДа, Т¹/₂ 15 – 20 мин). Свои сигналы он реализует по тирозинкиназному пути с участием Янус-киназ.

В течение беременности пролактин совместно с кортизолом и инсулином способствует дифференцировке альвеолярных клеток грудных желез. подготавливая их к предстоящей секреции молока. В период лактации пролактин стимулирует биосинтез белков, преимущественно казеина и α-лактальбумина. Последний является главным белком молока с трофической функцией. Кроме того, взаимодействуя с галактозилтрансферазой, он снижает ее K_m для глюкозы. Этим он стимулирует биосинтез лактозы – дисахарида молока.

Спектр биологической активности этого гормона превышает тот, что заложен в его названии. Он не только стимулирует лактацию, индуцируя в молочных железах биосинтез выше названных белков и углеводов, но и контролирует совместно с лютропином выработку тестостерона в клетках Лейдига семенников у мужчин. Он также обладает антидиуретическим действием, усиливая в почках реабсорбцию воды и влияя на выделение Na⁺ и К⁺.

У мужчин часть молекул пролактина остается в гипофизе в связанном состоянии и из него не секретируется. Это сказывается на концентрации гормона в плазме крови. У мужчин она в 1,5 – 2 раза ниже, чем у женщин (5 – 7 нг/мл против 8 – 10 нг/мл).

Кортиколиберин, состоящий из 41 аминоацила, стимулируя по аденилатциклазному пути биосинтез в передней доле гипофиза белка предшественника проопиомеланокортина, на самом деле усиливает продукцию не только кортикотропина, но и других гормонов и медиаторов (рис. 2.1).

Кортикотропин представляет из себя полипептид, состоящий из 39 аминокислотных остатков (Т¹/₂ 15 – 20 мин). Передавая в клетки-мишени свои сигналы по аденилатциклазному пути, кортикотропин в коре надпочечников обеспечивает фосфорилирование ферментов, необходимых для образования из холестерола прегнелона (рис. 2.6) и тех, что усиливают в дальнейшем биосинтез из него глюкокортикоидов (монооксигеназы и др.).

Кортикотропин, выделяясь в значительных количествах при стрессовых ситуациях и стимулируя биосинтез глюкокортикоидов, с помощью последних по механизму отрицательной обратной связи, но гасит свою собственную секрецию.

Передавая по аденилатциклазному пути свои сигналы в клетки жировой ткани, кортикотропин активирует тканевую липазу и этим усиливает липолиз. Однако даже тогда, когда отмечается пик его активности, этот эффект невелик и требуются сверхфизиологические концентрации гормона.

Соматолиберин и соматостатин контролируют биосинтез в передней доле гипофиза соматотропина.

Соматолиберин – полипептид, в образовании которого принимают участие 44 аминокислоты. Соматотропин состоит из 14 аминокислотных остатков. Установлено, что последний синтезируется не только в гипоталамусе, но и в некоторых других тканях (кишечник, D (δ) клетки островков Лангерганса поджелудочной железы). Только во втором случае он образован 28 аминокислотами и может служить субстратом для получения пептида из 14 аминоацилов.

Спектр биологической активности соматостатина оказался широким. Он тормозит биосинтез не только соматотропина, но и глюкагона, инсулина, кальцитонина, паратирина, гастрина, секретина, холецистокинина, пищеварительных ферментов щитовидной железы.

Соматотропинявляется белком, состоящим из 191 аминоацила, Mr 22 кДа. Его секреция аденогипофизом стимулируется не только соматолиберином, но и другими стимулами (стресс, гипоглюкоземия, богатая белками пищи и др.). Его выработку повышают глюкокортикоиды. Клетки-мишени соматотропина находятся в печени, скелетных мышцах, костной и хрящевой тканях, кишечнике, почках, легких и др. Свои сигналы этот гормон реализует по тирозинкиназному пути через Янус-киназы (рис. 4.15) и фосфоинозитидному пути с участием фосфолипазы С и вторичных посредников ДАГ, ИФ₃, Са²⁺ (рис. 4.10).

Сматотропин – анаболический гормон, стимулирует рост всех тканей. Различают прямое и опосредованное влияние соматотропина на метаболические процессы.

Прямые его эффекты двухфазны (см. табл. 5.1). В первые час – два (ранняя фаза) после секреции эффекты соматотропина оцениваются как инсулиноподобные. Увеличивается поглощение глюкозы мышцами и жировой тканью. В печени и мышцах усиливается поступление аминокислот в клетки и ускоряется протеиногенез. В жировой ткани угнетается липолиз.

Через несколько часов (поздняя фаза) эффекты становятся антиинсулиновыми («диабетогенными»). Угнетается поглощение и утилизация глюкозы тканями. Содержание ее в крови повышается. В адипоцитах усиливается липолиз. Содержание свободных жирных кислот повышаетя. Однако протеиногенез в тканях по-прежнему активизирован. Поступление аминокислот в печень усиливает глюконеогенез и поступление глюкозы в кровь.

Таблица 5.1.