15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 319

15.4.Классификация и характеристики групп гормонов

Внастоящее время известно несколько десятков гормонов и гормоноидов (более 60-ти). Хотя химическая природа большинства их выяснена, и, следовательно, каждому из них можно дать химическое наименование, предпочитают пользоваться тривиальными названиями гормонов. Это связано, прежде всего,

стем, что химическая номенклатура многих гормонов необычайно громоздка и сложна. Тривиальное же название гормона, как правило, отражает либо функцию, либо происхождение гормона и для биологов вполне приемлемо.

Такое же двойственное положение существует и в отношении классификации гормонов. Существуют различные классификации гормонов. Классификация по биологическим функциям, регулируемым гормонами, предусматривает следующие группы гормонов:

1) регулирующие обмен углеводов, жиров, аминокислот (инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды);

2) регулирующие водно-солевой обмен (минералокортикостероиды, антидиуретический);

3) регулирующие обмен кальция и фосфата (паратгормон, кальцитонин); 4) регулирующие репродуктивные функции (эстрадиол, прогестерон, тес-

тостерон); 5) регулирующие функции эндокринных желез(кортикотропин, тирео-

тропин, гонадотропин).

Давно сложилась и широко применяется классификация, основанная на происхождении гормонов. Согласно этой классификации, гормоны объединяют в группы, каждая из которых получает название по имени эндокринной железы, где данная группа гормонов синтезируется. Различают в соответствии с этой классификацией следующие группы гормонов:

1)Тиреоидные гормоны, образующиеся в щитовидной железе: тироксин, трииодтиронин и др.

2)Паратиреоидный гормон, возникающий в околощитовидных железах: паратгормон.

3)Адренальные гормоны, синтезирующиеся в надпочечных железах: адреналин, кортикостерон, гидрокортизон, альдостерон и др.

4)Панкреатические гормоны, образующиеся в поджелудочной железе: инсулин, глюкагон.

5)Половые гормоны, продуцирующиеся в семенниках (тестикулярные – тестостерон и др) и продуцирующиеся в яичниках (овариалъные – эстрадиол и др.).

6)Гипофизарные гормоны, вырабатывающиеся в гипофизе (питуитарные гормоны): окситоцин, вазопрессин, соматотропин, адренокорти-котропин, ти-

320 15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны

реотропин, гонадотропины (лактогенный, фолликуло-стимулирующий и др.), меланоцитостимулирующий гормон и др.).

7)Гормоны (точнее – гормоиоиды) органов пищеварения, секретируемые слизистой оболочкой желудка и кишечника: гастрин, секретин и др.).

8)Гормоны эпифиза (мелатонин, адреноглюмерутропин).

9)Гормоны тимуса (тимозин).

10. Гормоны плаценты.

В последние годы выяснилось, что биосинтез некоторых гормонов не столь абсолютно локализован в эндокринных железах, как думалось ранее. В частности, половые гормоны выделены из надпочечников, а некоторые гормоны пептидной природы образуются в результате гидролиза полипептидов– предшественников не только в железистых клетках эндокринных желез, но и вне их. Показано, что механизм действия гормонов одной и той же химической природы (например, пептидных гормонов, стероидных гормонов и т.п.) независимо от места их биосинтеза сходен. В этой связи предложена химическая классификация гормонов. Согласно этой классификации различают4 группы гормонов:

1.Стероидные гормоны. К этой группе принадлежат гормоны, являющиеся производными стероидов. Они синтезируются в надпочечниках, в семенниках, яичниках и некоторых других органах и тканях(печени, плаценте и т.п.). Важнейшими из них являются кортикостерон, гидрокортизон, кортизон, 11-дезоксикортикостерон, альдостерон, тестостерон, эстрадиол, прогестерон.

2.Пептидные гормоны. Сюда входят все гормоны, химическая структура которых представлена полипептидами той или иной молекулярной массы. Местом их биосинтеза служат околощитовидные железы, щитовидная железа, поджелудочная железа, гипофиз и слизистая оболочка органов пищеварения. Их представителями являются паратиреоидный гормон, тиреокальцитонин, инсулин, глюкагон, окситоцин, вазопрессин, соматотропный гормон, адренокортикотропин, тиреотропин, гонадотропные гормоны, меланоцитостимулирующий гормон, гастрин, секретин, панкреозимин, холецистокинин, энтерогастрон, вилликинин.

3.Гормоны – производные аминокислот. К ним относят гормоны, не являющиеся стероидами или полипептидами, а представляющие по своему строению производные аминокислоты тирозина. Биосинтез их осуществляется, в основном, в щитовидной железе и мозговом веществе надпочечников. Примерами гормонов этого типа являются тироксин, трииодтиронин, адреналин, норадреналин.

4.Гормоны – производные жирных кислот. Эти гормоны, получившие название простагландинов, представляют собой ненасыщенные жирные -ки слоты. В небольших количествах простагландины обнаружены во многих ор-

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 321

ганах и тканях, что заставляет их рассматривать скорее как гормоноиды, а не гормоны. Функция их изучена недостаточно.

Рассмотрим отдельные гормоны в соответствии с их химической классификацией и учетом их происхождения.

15.4.1.Стероидные гормоны

Кстероидным гормонам, как уже говорилось, относятся гормоны, являющиеся производными стероидов. Стероиды в свою очередь представляют собой производные полициклических спиртов– стеролов, у которых окислена боковая цепь. Стероидные гормоны, в основном, синтезируются в коре надпочечников и половых железах(семенниках и яичниках). Биосинтез гормонов коры надпочечников (кортикоотероидов) происходит из исходного продукта– холестерола.

Согласно работам Н.А. Юдаева и сотрудников схема кортико-стероидо- генеза может быть представлена в следующем виде:

		андрогены		эстрогены
17-оксипрегненолон		17-оксипрогестерон		11-дезоксикортизол
кортизол	кортизон
холестерол	прегненолон		прогестерон	11-дезоксикортикостерон
кортикостерон		альдостерон

Биосинтез кортикостероидов катализируется специфическими гидроксилазами и дегидрогеназами с использованием большого количества НАДФ.Н2.

Образовавшиеся кортикостероиды выделяются в кровь, где большая их часть связывается с белками плазмы. Специфически связывающим кортикостероиды белком плазмы крови является гликопротеид транскортин, относящийся к альфа-1-глобулинам плазмы. Биологической эффективностью обладает только свободная фракция гормонов. Таким образом, комплексообразующие белки обеспечивают транспорт, резервирование и своеобразную регуляцию активности кортикостероидов. Выделение кортикостероидов в течение суток контролируется адренокортикотропным гормоном гипофиза (АКТГ).

Из коры надпочечников удалось выделить более сорока различных -сте роидов, которые получили общее название«кортикостероиды». Все они имеют в основе тетрациклическую структуру циклопентанопергидрофенантрена. Восемь из них обладают биологической активностью и являются стероидными гормонами коры надпочечников. Общее сходство этих активных кортикостероидов состоит в том, что они имеют в кольце А двойную связь у 4-5 углеродных атомов и кетогруппу у 3-го углеродного атома.

322 15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны

Наибольшее распространение и значение в организме имеют кортикостерон, 17-оксикортикостерон (гидрокортизон, кортизол), альдостерон, кортизон (17-окси-11-дегидрокортикостерон) и 11-дезоксикортикостерон. В сумме они составляют более 4/5 всех кортикостероидов коры надпочечников.

В зависимости от основной направленности действия кортикостероидов на обмен веществ стали различать:

1)глюкокортикоиды (кортикостерон, кортизон, гидрокортизон – преимущественно влияющие на углеводный обмен);

2)минералкортикоиды (альдостерон, 11-дезоксикортикостерон – преимущественно влияющие на минеральный обмен).

Однако это деление кортикостероидов несколько условно. Это видно из следующей характеристики каждого из названных кортикостероидов.

Кортикостерон – кристаллическое соединение, оптически активное. В норме в надпочечниках человека в течение суток образуется 0,84-4,0 мг кортикостерона. При недостаточном поступлении кортикостерона наступают нарушения в обмене углеводов, белков, липидов и минеральных элементов: сокращаются запасы гликогена в мышцах и печени, падает содержание глюкозы в крови, усиливается распад белков до аминокислот, растет содержание остаточного азота в крови, усиливается распад липидов, нарушается нормальная экскреция и обратное всасывание ионов натрия в канальцах почек, происходит потеря с мочой натрия, бикарбонатов, хлора, воды. Всё это приводит к сердечной недостаточности, развитию отёков, мышечной слабости, развитию пигментации («бронзовая» или аддисонова болезнь) и другим патологическим явлениям.

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 323

							18
		HO					12		CH3						O		21
		19				11				17					C		CH OH
		CH					13						20				2
	1				3	9	14			15 16
2		5			10		8
3	4					6	7
O																	O
						кортикостерон
			O					CH3		HO			O				CH2OH
			CH3										C

O

O

17-окси-11-дегидрокортикостерон (кортизон)

CH3

CH3

O

HO			CH3 HO	O
	CH3				C CH2OH

17-оксикортикостерон (гидрокортизон, кортизол)

O

HO	C	O
		H

C CH2OH

CH3

альдостерон

O

C CH2OH

11-дезоксикортикостерон

При избытке кортикостерона резко усиливаются анаболические процессы, что тоже приводит к ряду отклонений от нормы.

17-оксикортикостерон (кортизол или гидрокортизон) – кристаллическое соединение, оптически активное. В течение суток в надпочечниках синтезируется от 4,9 до 27,9 мг кортизола. При дефиците этого гормона развиваются те же нарушения обмена веществ, что и при недостаточности кортикостерона, за исключением обмена минеральных элементов, на который кортизол оказывает незначительное влияние. Наиболее резко при этом выражено нарушение -об мена углеводов, вследствие чего кортизол является типичным глюкокортикостероидом. Кортизол участвует в механизме поддержания артериального давления и способствует уменьшению воспалительной реакции, оказывает десенсибилизирующее и иммунодепрессивное действие. При недостаточной его продукции нарушаются все эти процессы.

324 15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны

При повышенной продукции кортизола резко усиливается глюконеогенез (превращение аминокислот в углеводы), возрастает синтез гликогена и жиров, повышается содержание глюкозы в крови, что получило название«стероидный диабет». Всё это ведёт к ожирению туловища, тогда как мышцы атрофируются, скелет становится хрупким, а конечности – худыми (синдром Кушинга). Часто развивается гипокалиемия, гипохлоремия и соответственно– обменный алкалоз, а также гипертония.

Альдостерон – также кристаллическое вещество, оптически активное. В надпочечниках за сутки образуется0,15-0,4 мг альдостерона. На его долю приходится всего 1-2% суммы кортикостероидов, тогда как на долю кортикостерона и кортизола– 75%. При недостаточности альдостерона развивается пигментация покровов – «бронзовая болезнь». Однако особенно характерно при этом резкое нарушение минерального обмена: падение обратного всасывания ионов натрия в почечных канальцах и, как следствие этого, усиление задержки в организме ионов калия. Одновременно с натрием идет потеря с мочой бикарбонатов, хлора и воды. Поэтому альдостерон считают типичным ми- нерало-кортикостероидом. Его способность повышать обратное всасывание ионов натрия в канальцах почек в 300 раз выше, чем у кортизола, являющегося типичным глюкокортикостероидом. В то же время альдостерон не оказывает почти никакого влияния на обмен углеводов.

При повышенной продукции альдостерона развивается снижение уровня калия и повышение уровня натрия в плазме крови, гипертония и мышечная слабость.

К числу стероидных гормонов принадлежат также половые гормоны. В мужских и женских половых железах, а также в надпочечниках синтезируются 10 стероидов, обладающих свойствами половых гормонов: андрогены, т.е. мужские половые гормоны (андростерон, дегидроандростерон, тестостерон) и эстрогены, т.е. женские половые гормоны (эстрадиол, эстрон, эстриол), в том числе гестагены, т.е. гормоны желтого тела (прегнандиол, прогестерон).

Важнейшее значение из них имеют тестостерон(мужской половой гормон) и эстрадиол (женский половой гормон).

	CH		CH3
	3		12 13
	OH	11		17 OH
	1	CH3	14	15 16
		9	8
	2	10
	3	5	7
OH	4	6
	O
	эстрадиол	тестостерон

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 325

Тестостерон – кристаллическое соединение, оптически активное. Синтезируется в семенниках в количестве 5-7 мг в сутки. Он обусловливает нормальный рост мужских половых органов и развитие вторичных половых признаков у мужчин. При недостатке тестостерона у взрослых особей снижается биосинтез белков, развивается ожирение, утрачивается волосяной покров. Тестостерон является анаболическим стероидом, увеличивающим задержку азота в организме и усиливающим интенсивность новообразования белков. Одновременно усиливает процессы катаболизма углеводов и липидов.

Женским половым гормоном является эстрадиол. Он синтезируется в женских половых железах– яичниках в количестве 1 мг в сутки. Эстрадиол представляет из себя кристаллическое соединение, оптически активное. У развивающегося организма эстрадиол обеспечивает развитие женских половых органов и вторичных половых признаков. При недостаточности эстрадиола у взрослых нарушаются циклы менструации, происходят самопроизвольные выкидыши, развивается ожирение. Эстрадиол оказывает влияние на обмен углеводов, белков и нуклеиновых кислот, активирует ряд ферментов лимоннокислого цикла. Он обладает также анаболическим действием, но более слабым, чем андрогены, в основном, усиливает процессы катаболизма углеводов и липидов.

К числу женских половых гормонов относится и гормон желтого тела яичника, называемый лютеостероном или прогестероном. Этот гормон образуется во второй половине менструального цикла и в особенно больших количествах – во время беременности. Он необходим как для подготовки слизистой матки для закрепления в ней оплодотворенного яйца(в силу своей способности воздействовать на систему гиалуронидаза-гиалуроновая кислота), так и для развития эмбриона в первой половине беременности. Прогестерон обеспечивает доразвитие молочных желез и торможение очередного полового цикла.

CH3	O
CH3	C CH3
	прогестерон
O	(лютеостерон)

Влияние стероидных гормонов осуществляется на многочисленные и разнообразные процессы. Это связано с тем, что стероидные гормоны контролируют ряд фундаментальных процессов организма. Во-первых, эти гормоны влияют на проницаемость оболочек клеток, иособенно, на проницаемость внутриклеточных мембран, в частности, митохондрий. Это связано с тем, что стероидные гормоны обладают большой степенью сродства к фосфолипидной составляющей липопротеидов, формирующих основу мембран. В результате