Общая характеристика гормонов

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ:

1. Специфичность: каждый гормон действует на определенные процессы или органы.

2. Высокая биологическая активность: проявляют активность в исключительно малых дозах.

3. Небольшой размер молекул (кроме белковых и полипептидных гормонов).

4. Быстро разрушаются, не накапливаются, должны постоянно образовываться.

5. Дистантное действие: оказывает влияние на ткани, удаленные от места образования гормона. Исключение: тканевые гормоны.

Классификация гормонов:

ПО СТРУКТУРЕ:

1. Стероидные - половые гормоны, кортикостероиды и др.

2. Производные аминокислот - тироксин, адреналин и др.

З. Белковые и полипептидные - инсулин, СТГ, вазопрессин и др. Видовой специфичностью обладают только белковые и полипептидные гормоны.

ПО ТИПУ ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ:

1 - метаболические: влияют на обмен веществ, активность или концентрацию ферментов, проницаемость клеточных мембран;

2 - морфогенетические: стимуляция роста, развития, дифференцировки тканей; метаморфоз;

3 - кинетические и коррегирующие: влияние на отдельные органы мишени (сердце, сосуды, кишечник, матка и т.д.) путем изменения их функций.

ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ:

1 путь - через ЦНС: либо на нервные центры, либо рефлекторно - через рецепторный аппарат органов.

2 путь - прямое влияние на органы и ткани через кровь.

Основные механизмы прямого влияния:

1 - изменение проницаемости клеточных мембран для различных веществ;

2 - гормон взаимодействует с рецепторными белками на поверхности мембраны и внутрь клетки не проникает. Мембраносвязанные рецепторы связывают гормоны на поверхности клеток и гормональные эффекты развиваются благодаря образованию внутриклеточных посредников (медиаторов) в результате взаимодействия гормонрецепторных комплексов с мембранными акцепторными структурами. Как правило мембранным акцептором является либо аденилатциклаза, изменяющая уровень внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), либо неэлектрогенные кальциевые каналы изменяющие внутриклеточную концентрацию ионизированного кальция, либо специфические протеазы способные изменить внутриклеточное содержание специфических гликопептидов.

Существует и возможность внутриклеточного действия связанного с мембраной гормона. Мембранные рецепторы обычно ассиметрично встроены в плазматическую мембрану, причём связывающий гормон - узнающий фрагмент их молекул жёстко ориентирован к наружной поверхности и обращен к внеклеточному пространству. Взаимодействующая с акцептором часть рецепторной молекулы (или рецепторного комплекса) ориентирована в противоположном направлении и обращена к цитоплазме клетки. Эта жёсткая ориентация рецепторов обеспечивает векторность трансмембранной передачи гормональной информации внутрь клеток. Локализуясь трансмембранно гидрофобная часть мембранных (поверхностных) рецепторов оказывается погруженной в бислойную липидную мембрану, в то время как связывающие и исполнительные участки находятся в водной фазе. Несмотря на относительную жёсткость фиксации таких рецепторов в мембране, они способны перемещаться, осуществляя продольные и поперечные движения, облегчая тем самым "поиск" рецептором гормона.

Возможная подвижность рецепторных молекул позволяет осуществить клетке такие процессы как агрегирование и интернализацию рецепторов, связавших гормональные молекулы. В основе этого процесса лежит специальный процесс - адсорбтивный эндоцитоз. Диффузно распределенные по клеточной поверхности рецепторы после связывания гормона приобретают способность к движениям в латеральной плоскости. Сближаясь, они объединяются (кластеризуются) в особых участках плазматической мембраны - окаймлённых ямках - местах начала интернализации. Термин окаймленные ямки определяется данными электронной микроскопии - углубления клеточной мембраны со стороны цитоплазмы выстланы слоем щетинкоподобного белка - клатрина - выполняющего функцию своеобразного каркаса (клатриновая корзинка). Загруженные кластерами гормон-рецепторных комплексов окаймленные ямки постепенно углубляются, замыкаются и отрываются от мембраны, превращаясь в свободно плавающие по цитоплазматическому пространству везикулы. В ходе перемещения по цитоплазме происходит утрата клатринового покрытия, гладкие везикулы объединяются, формируя рецептосомы которые способны сливаться с лизосомами или структурами аппарата Гольджи. Образование комплексной эндолизосомальной везикулы приводит ферментативному разделению комплекса гормон-рецептор, причём "проникший" в составе эндосомы гормон способен связываться с внутриклеточными структурами, а рецептор имеет возможность вновь встроиться в плазматическую мембрану (рециклировать).

3. Гормон проникает внутрь клетки, соединяется рецепторным белком и взаимодействует с генетическим аппаратом клетки (влияет на синтез РНК, белков, ферментов). Являясь липофильными веществами стероидные гормоны способны сравнительно свободно проникать через плазматические мембраны внутрь клетки и быстро связываться с соответствующим цитозольным рецептором. Образованный в цитоплазме гормон-рецепторный комплекс способен активироваться за счёт освобождения от внутриклеточных ингибиторов. Процесс активации сопровождается дополнительной конформационной перестройкой молекулы рецептора с локальным выходом на его поверхность положительных зарядов остатков лизина и аргинина, что позволяет ему электростатически связываться с полианионами, к которым, в частности, относится ДНК. Электростатическое и структурное взаимодействие гормон-рецепторного комплекса с хроматином происходящее в результате транслокации его в ядро приводит в конечном счёте индукции множественных эффектов гормона, регулируя процессы транскрипции. Существует прямое – дерепрессирующее определенные участки генома действие гормон-рецепторного комплекса и опосредованное, обеспечивающее деконденсацию хроматина и облегчающее считывание информации.

Рецепция тиреоидных гормонов - освобожденные от транспортных плазматических белков гормоны щитовидной железы трийодтиронин и тироксин относительно свободно проникают внутрь клеток. В цитоплазме тироксин превращается в трийодтиронин, который и связывается со специфическими ядерными рецепторами. Эти рецепторы располагаются на молекуле ДНК и связывание гормон-рецепторного комплекса зависит как ионного окружения так и от особенностей первичной и вторичной структуры акцепторной ДНК. Функциональ­ное сопряжение гормон-рецепторного комплекса с ДНК зависит от гистонов, способных повысить сродство рецепторов к гормону и сродство комплекса к специфическим локусам ДНК, что и обеспечи­вает избирательную регуляцию синтеза соответствующих функцио­нальных мРНК и рРНК. В ходе трансляции индуцированные РНК ме­няют уровень синтеза кодируемых ими белков.

ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ.

Железы внутренней секреции регулируются нервной и гуморальной системами.

1 - прямое нервное влияние - только на эпифиз и мозговой слой над­почечников - через вегетативные нервы;

2 - влияние через гипоталамо-гипофизарную систему (см. ниже п. 2.2.).

3 - нейро-гуморальное влияние на кровоснабжение желез;

4 - активность желез внутренней секреции зависит от исходного уровня тех функций, которые контролируются данными гормонами. Примеры: От уровня сахара в крови зависит активность тех желез, которые регулируют углеводный обмен - поджелудочной, коры над­почечников и др.; от величины артериального давления зависит ак­тивность тех желез, которые влияют на кровяное давление - надпо­чечники, щитовидная и др.

ГИПОФИЗ

ГИПОФИЗ состоит из трех долей - передней, средней и задней

ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА или аденогипофиз. Гормоны: СТГ, АКТГ, ПГ, ЛТГ, ФСГ, ЛГ

ФУНКЦИЯ:

СТГ, или соматотропный гормон, гормон роста: синтез нуклеиновых кислот и белка, накопление белка; мобилизация жира из депо, расход жира; задержка в организме кальция, фосфора, натрия; рост костей, хрящей внутренних органов стимуляция молокообразования.

ТТГ, или тиреотропин, тиреотропный гормон: накопление йода в щи­товидной железе, увеличение выработки тироксина.

АКТГ, или кортикотропин, адренокортикотропный гормон: стимуля­ция глюкокортикоидной функции коры надпочечников.

ЛТГ, или пролактин, лактотропный гормон: регуляция образования молока, стимуляция желтого тела яичников.

ФСГ, или фолликулостимулирующий гормон, фоллитропин: регуля­ция роста и развития фолликулов у самок, спермогенеза - у самцов.

ЛГ, или лютеинизирующий гормон, лютропин: у самок - образование жёлтого тела в яичниках, у самцов - стимуляция выработки тестосте­рона. ЛГ совместно с ФСГ регулируют овуляцию. ЛГ и ФСГ называ­ют гонадотропными гормонами, или -гонадотропинами.

Липотропин. Известны две формы этого гормона: α- и β-липотропи­ны, обладающие мощным жиромобилизующим действием. В гипота­ламусе и гипофизе липотропины являются предшественниками энке­фалинов и эндорфинов, обладающих морфиноподобным действием.

ЗАДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА или нейрогипофиз. Место выделения в кровь гормонов (окситоцина и вазопрессина) синтезированных в па­равентрикулярном и супраоптическом ядрах гипоталамуса.

ФУНКЦИИ: ОКСИТОЦИН: сокращение гладких мышц матки и мио­эпителиальных клеток молочной железы. У самцов - сокращение гладких мышц спермопроводящих путей. ВАЗОПРЕССИН, или анти­диуретический гормон, АДГ: увеличение реабсорбции воды в почеч­ных канальцах, уменьшение реабсорбции натрия, калия, хлоридов. Отсюда - уменьшение диуреза, но увеличение концентрации мочи. Сосудосуживающее действие на артериолы и капилляры, повышение кровяного давления.

ПРОМЕЖУТОЧНАЯ или СРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА Гормон: меланотонин или интермедин, меланоцитостимулирующий гормон.

ФУНКЦИИ: регуляция пигментного обмена кожи, меха, радужной и сетчатой оболочек глаза; адаптация зрительного анализатора.

Регуляция активности гипофиза осуществляется при участии гипота­ламуса, который, в свою очередь, подчиняется высшим отделам ЦНС, в том числе коре больших полушарий. Кроме того, секреция гипофизарных гормонов зависит от содержания в крови гормонов других желез внутренней секреции по принципу обратной связи.

РОЛЬ ГИПОТАЛАМУСА В РЕГУЛЯЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ГИПОФИЗА ( ГIIПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНАЯ СИСТЕМА)

Гипоталамус - отдел промежуточного мозга.Некоторыми клетками гипоталамуса вырабатываются гормоны, или нейросекреты. Эти гор­моны, или релизинги, релизинг-факторы, подразделяют на две груп­пы -либерины (стимулирующие) и статины (тормозящие).

В АДЕНОГИПОФИЗ релизинги поступают по кровеносным сосудам (воротная система), в ответ в гипофизе либо вырабатываются, либо прекращают вырабатываться соответствующие гормоны. Каждый гормон передней и средней доли гипофиза регулируется соответствующими гормонами гипоталамуса.

Гормоны задней доли гипофиза (окситоцин и вазопрессин) образуют­ся в гипоталамусе, по аксонам нейронов перемещаются в заднюю долю гипофиза, где накапливаются, активизируются и по мере надоб­ности выделяются в кровь. В гипоталамусе образуются, помимо ли­беринов и статинов, нейропептиды (энкефалины, эндорфины), обла­дающие болеутоляющим морфиноподобным действием, и играющие роль в регуляции вегетативных функций и поведения животных. Та­ким образом, гипоталамо-гипофизарная система включает в себя три механизма: 1 - гипоталамус-нейрогипофиз, 2 - гипоталамус-аденоги­пофиз, 3 - нейрорегуляторные пептиды

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Паренхима органа включает в себя несколько типов клеток: тиреоидные (формирующие стенку фолликула), парафолликулярные и интерфолликулярные. Исходными продуктами для биосинтеза йодированных гормонов является аминокислота тирозин и йодид. Поставляемый с кровью йодид в тиреоцитах подвергается окислению и превращается в молекулярный йод, который вступает в соединение с тирозином, и через ряд промежуточных соединений (монойодтирозин, дийодтирозин) образуется тироксин (тетрайодтирозин) и трийодтиронин. ФУНКЦИИ трийодтиронина и тироксина:

1. Стимуляция обменных процессов: усиление расщепления белков, жиров. углеводов; усиление окислительных процессов; термогенез; активация пищеварительных процессов, повышение продуктивности.

2. Регуляция роста, развития, дифференцировки тканей. Метаморфоз. Формирование костей. Рост шерсти. Развитие нервной ткани и сти­муляция нервных процессов.

З. Усиление сердечной деятельности, повышение чувствительности сердца к влиянию симпатической нервной системы.

РЕГУЛЯЦИЯ секреции трийодтиронина и тироксина:

1. Нервная регуляция.

Кора больших полушарий - ретикулярная формация - гипоталамус - вегетативная нервная система. Симпатическая нервная система - уси­ливает активность щитовидной железы, парасимпатическая - угнета­ет.

2. Гуморальная регуляция: тиреотропный гормон, адренокортико­тропный, соматотропный (гипофизарные гормоны). Уровень сахара в крови (обратная связь). Известна физиологическая гипофункция щи­товидной железы: во время спички. Физиологическая гиперфункция железы: во время беременности, лактации, при повышении молочной продуктивности.

ФУНКЦИИ тиреокальцитонина (пептидного гормона, продуцируе­мого парафолликулярными клетками): понижает уровень кальция и фосфора в крови. Угнетает остеокласты, активизирует остеобласты - кальций и фосфор из крови переходит в костную ткань. Усиливает выведение фосфора с мочой. РЕГУЛЯЦИЯ синтеза тиреокальцитони­на зависит от уровня кальция в крови: увеличивается содержание кальция - увеличивается образование тиреокальцитонина. Это и нор­мализует уровень кальция в крови.