- •Справочный материал по Физиологии.
- •Глава 18 – Эндокринная система.
- •Химия гормонов
- •Гормоны и их физиологические эффекты
- •Гипоталамо-гипофизарная система
- •Передняя доля гипофиза
- •Адренокортикотропный гормон
- •Меланокортины
- •Гонадотропные гормоны
- •Тиреотропный гормон
- •Пролактин
- •Щитовидная железа
- •Тироксин
- •Рецепторы тиреоидных гормонов
- •Функции йодсодержащих гормонов
- •Околощитовидные железы
- •Гормоны
- •Паратиреокрин
- •Обмен минералов и костная ткань
- •Минерализация остеоида
- •Клетки костной ткани
- •Гормональная регуляция
- •Нарушения нормальной функции кости
- •Относящийся к птг белок
- •Надпочечники
- •Стероидогенез
- •Глюкокортикоиды
- •Альдостерон
- •Хромаффинная ткань
- •Аварийная функция симпатоадреналовой системы
- •Поджелудочная железа
- •Физиологические эффекты инсулина
- •Влияние инсулина на обмен углеводов
- •Гомеостаз глюкозы
- •Влияние инсулина на жировой обмен
- •Яичники
- •Плацента
- •Желудок и кишечник
- •Разные органы
Химия гормонов
По химической структуре гормоны, а также другие биологически активные вещества регуляторного характера (например, факторы роста, интерлейкины, интерфероны, хемокины, ангиотензины, Пг и ряд других) подразделяют на пептидные, стероидные, производные аминокислот и арахидоновой кислоты.
Пептидныегормоныотносятся к полярным веществам, которые не могут непосредственно проникать через биологические мембраны. Поэтому для их секреции используется механизм экзоцитоза. По этой же причине рецепторы пептидных гормонов встроены в плазматическую мембрану клетки–мишени, а передачу сигнала к внутриклеточным структурам осуществляют вторые посредники.
ТрансляциямРНКи сборка полипептидной цепочки происходит в цистернах шероховатой эндоплазматической сети (эргастоплазма).
Посттрансляционнаямодификация(например, гликозилирование — присоединение к полипептидной цепочке углеводных молекул, в результате образуются гликопротеины) и формирование секреторных пузырьков происходит в комплексеГольджи.
Экзоцитоз: секреторные мембранные пузырьки, содержащие пептидные гормоны (пептиды, полипептиды, белки, гликопротеины), сливаются изнутри с плазмолеммой секреторной клетки; в результате содержимое пузырьков оказывается снаружи клетки. Экзоцитоз стимулирует вызванное деполяризацией клеточной мембраны увеличение концентрации Ca2+в цитоплазме.
Стероидныегормоны: минералокортикоиды, глюкокортикоиды, андрогены, эстрогены, прогестины, кальцитриол. Эти вещества — производные холестерола — относятся к неполярным, поэтому они свободно проникают через биологические мембраны. По этой причине секреция стероидных гормонов происходит без участия секреторных пузырьков. По этой же причине рецепторы неполярных молекул расположены внутри клетки–мишени. Такие рецепторы в общем виде называют ядерными.
Холестерол поступает в клетки извне.
Синтез стероидных гормонов — многоэтапный процесс, происходящий при участии десятков ферментов, расположенных в гладкой эндоплазматической сети и в митохондриях.
Производныеаминокислот— тирозина (йодсодержащие гормоны щитовидной железы, норадреналин, адреналин и дофамин), гистидина (гистамин), триптофана (мелатонин и серотонин)
Производныетирозина
Неполярные молекулы тироксина (T4) и трийодтиронина (Т3) образуются путём их отщепления от йодированного (зрелого) тиреоглобулина в фаголизосомах тиреоцитов и через плазмолемму базальной части тиреоцитов поступают в кровь. Их рецепторы относятся к ядерным.
Катехоламины не проникают через мембраны, они накапливаются в секреторных пузырьках и секретируются из клеток путём экзоцитоза. Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.
Производноегистидина— гистамин [4-(2-аминоэтил)-имидазол] — продукт декарбоксилирования гистидина. Рецепторы гистамина встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.
Производныетриптофана— мелатонин (N‑ацетил-5‑метокситриптамин) и серотонин (5‑гидрокситриптамин). Их рецепторы встроены в плазматическую мембрану клеток–мишеней.
Производныеарахидоновойкислоты(эйкозаноиды, или простаноиды). Эйкозаноиды (от греч.eikosi— двадцать) состоят (как и арахидоновая кислота) из 20 атомов углерода. К ним относятся простагландины (Пг), тромбоксаны, простациклины, лейкотриены, гидроксиэйкозотетраеноевая (HETE, от англ. hydroxyeicosatetraenoic) и эпоксиэйкозотриеноевая кислоты, а также производные этих кислот. Все эйкозаноиды обладают высокой и разносторонней физиологической активностью, многие из них функционируют только внутри клетки.
Арахидоноваякислота— жирная кислота, мобилизуемая из фосфолипидов клеточной мембраны фосфолипазой A2. Арахидоновая кислота образуется также при расщеплении диацилглицерола. Арахидоновая кислота окисляется трояко: с помощью циклооксигеназ (циклооксигеназный путь, образуются Пг, тромбоксаны, простациклины), липооксигеназы (липооксигеназный путь, образуются лейкотриены, 5-HETE) и эпоксигеназы арахидоновой кислоты (CYP2J2 из семейства цитохромов P450, образуются HETE и эпоксиэйкозотриеноевая кислота).
Простагландины. Известны ПгG2(предшественник ПгH2), ПгH2(предшественник простациклинов и тромбоксанов), ПгI2(его иногда называют простациклином), ПгD2, ПгE2и ПгF2. Эти биологически активные эндогенные алифатические кислоты регулируют множество функций: увеличивают проницаемость сосудистой стенки, влияют на сократимость ГМК сосудов и бронхов, изменяют порог болевой чувствительности, стимулируют секрецию желудочного сока. Пг применяют для стимуляции родов. Развитие ряда патологических состояний также связано с действием Пг (воспаление, бронхиальная астма, рост опухолей), а PGE2является мощным пирогеном и модулятором метастазирования раковых клеток.
Простациклины(в том числе ПгI2) образуются из ПгI2, ингибируют агрегацию тромбоцитов; вызывают расслабление ГМК кровеносных сосудов.
Тромбоксаны— группа соединений, влияющих на агрегацию тромбоцитов, вызывают также сокращение ГМК кровеносных сосудов.
Лейкотриены. Известны лейкотриены A4(предшественник остальных лейкотриенов) B4, C4, D4, E4, F4. Лейкотриены влияют на активность многих ионных каналов (непосредственно или посредством протеинкиназ) и на процессы экзоцитоза, вызывают сокращение ГМК кишечника и кровеносных сосудов, являются медиаторами воспаления.
HETE— гидроксиэйкозотетраеноевые кислоты и их производные способствуют выбросу Ca2+из внутриклеточныхкальциевых депов моноцитах и макрофагах, являются сильными вазоконстрикторами, способствуют пролиферации разных типов клеток.
Эпоксиэйкозотриеноевыекислотыстимулируют выброс Ca2+из внутриклеточных кальциевых депо, стимулируют трансмембранный Na+-H+–обмен, пролиферацию клеток, являются вазодилататором.
Из мембранных фосфолипидов также образуется факторактивациитромбоцитов(PAF), относящийся к наиболее сильным спазмогенам.
Механизмы действия гормонов на клетки–мишени
Информационные межклеточные взаимодействия, реализуемые в эндокринной системе, предусматривают такую последовательность событий:
гормонрецепторклетки–мишени(второйпосредник)ответклетки–мишени
Каждый гормон оказывает на клетку–мишень регулирующий эффект тогда и только тогда, когда он в качестве лиганда связывается со специфичным для него белком–рецептором в составе клетки–мишени.
Циркуляция в крови. Гормоны циркулируют в крови либо свободно, либо в комплексе со связывающими их белками (T4, Т3, стероидные гормоны, инсулиноподобные факторы роста, гормон роста). Связывание с такими белками существенно увеличивает время полужизни гормонов. Так, T4в составе комплекса циркулирует около 1–й нед, тогда как время полужизни свободного T4составляет несколько минут.
Рецепторы и вторые посредники рассмотрены в главе 4 «Межклеточные взаимодействия».