Механизм действия гормонов. Гормональные влияния на обменные процессы реализуются через избирательные воздействие гормонов на активность ферментов
Гормональные влияния на обменные процессы реализуются через избирательные воздействие гормонов на активность ферментов, на проницаемость клеточных оболочек, на генетический аппарат клеток. Это последнее приводит, в частности, к усилению синтеза белков, в первую очередь, белков-ферментов. Усиление активности ферментов приводит к ускорению протекания химических процессов, катализируемых этими ферментами, и к усилению деятельности различных органов и тканей. Это воздействие, как и влияние на проницаемость клеточных мембран, осуществляется достаточно быстро и его можно отнести к механизмам «срочной» регуляции обмена веществ.
Воздействие гормона начинается с его фиксации в воспринимающих клетках, так называемых, клетках-мишенях. При этом гормон взаимодействует с определенными компонентами клетки. Это взаимодействие называется рецепцией гормона, а взаимодействующие с гормоном клеточные компоненты – рецепторами. Рецепторы обладают специфичностью. Они могут взаимодействовать не со всеми, а только с конкретными (конкретным) гормонами (гормоном). Таким образом, способность клетки «узнавать» гормон и взаимодействовать с ним заложена в ее биохимический организации.
Местоположение рецептора в клетке-мишени может различаться. Так, действие стероидных гормонов начинается с их комплексирования со специфическим рецептором-белком, локализующимся в цитоплазме клетки-мишени. Комплекс белок-гормон поступает затем в ядро клетки, где присоединяется к хроматину и воздействует на геном. В результате этих воздействий изменяется скорость биосинтеза различных видов информационной РНК (и-РНК) и, как следствие этого, скорость синтеза определенных белков.
Рецепторы белково-пептидных гормонов расположены на поверхности клетки-мишени – в цитоплазматической мембране. Взаимодействие белково-пептидного гормона с рецептором служит сигналом для начала серии химических реакций, обеспечивающих реализацию гормональных влияний. Вначале происходит активация фермента аденилциклазы, необходимого для образования циклической формы АМФ (цАМФ).
аденилатциклаза
АТФ → цАМФ + 2Н3РО4
Аденилатциклаза локализуется в клеточной мембране и поэтому данные гормональные воздействия разворачиваются достаточно быстро.
цАМФ изменяет активность ряда зависимых от нее внутриклеточных ферментов и таким образом регулирует (изменяет скорость) многих биохимических процессов. цАМФ является одним из важнейших внутриклеточных регуляторов обменных процессов. Механизм действия цАМФ заключается в следующем. Вначале цАМФ взаимодействует с неактивной формой фермента протеинкиназы, состоящей из рецепторной (R) и каталитической (С) единиц. Отделившаяся в результате этой реакции каталитическая часть протеинкиназы фосфорилирует определенный фермент, переводя его из неактивной формы в активную.
Активная форма фермента ускоряет протекание находящегося под её контролем звена обменных процессов. Схема регулирующего влияния гормонов на обменные процессы через образование цАМФ представлена на рис.28.
Рис. 28. Участие цАМФ в механизме передачи гормонального влияния на обмен веществ и функции клетки
Особенно важную роль играет активация цАМФ-зависимых протеинкиназ рибосом, через которые осуществляется регуляция белково-пептидными гормонами биосинтеза белка. цАМФ-зависимые протеинкиназы, влияющие на скорость синтеза белка, имеются и в ядрах клеток-мишеней.
Следует иметь в виду, что воздействие некоторых гормонов вызывает не активирование, а угнетение аденилатциклазы и, следовательно, угнетение синтеза белков и скорости протекания различных биохимических процессов.
Одна и та же клетка может иметь рецепторы для нескольких различных гормонов, в результате чего конечные биологические эффекты являются результирующей многих гормональных влияний.
Кроме уже указанных влияний, гормоны могут оказывать на обменные процессы и другие разнообразные воздействия. Так, они могут изменять проницаемость цитоплазматических мембран и мембран субклеточных структур. Примером может служить повышение проницаемости мембран мышечной и жировой ткани к глюкозе под влиянием инсулина, повышение проницаемости мембран клеток к аминокислотам под воздействием соматостатина, секретируемого Y-клетками поджелудочной железы. Гормоны коры надпочечников, напротив, стабилизируют мембраны, уменьшая их проницаемость.