29. Гормоны, общая характеристика. Регуляция синтеза и секреции гормонов в организме.

Гормоны

Гормоны - от герческого (hormaino - побуждаю) - БАВ, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие регуляторное влияние на метаболизм других клеток.

Основными их свойствами являются следующие:

1.действие на расстоянии от места продукции;

2.специфичность действия - эффект каждого из них не адекватен эффекту другого гормона;

3.высокая скорость образования и инактивации,  с чем и связана кратковременность их действия;

4.высокая биологическая активность - нужный эффект достигается при очень малой концентрации вещества;

5.роль посредника (месенджера) в передаче информации от нервной системы к клетке.

Помимо гормонов известны еще гормоноиды или гормоноподобные вещества. Они синтезируются не железами внутренней секреции, а клетками желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), тучными клетками соединительной ткани, клетками почек и т.д. Их особенность - они не секретируются в кровь, а действуют в месте образования (т.е. не соответствуют п. 1).

Номенклатура построена на том, что название отражает орган-продуцент или функцию гормона.

Классифицируют гормоны по химической природе и строению:

Белковой природы

1.Белково-пептидные:

а)протеины (пролактин, гормон роста, инсулин);

б)протеиды (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный);

в)пептиды (АКТГ, глюкагон, кальцитонин, вазопрессин, окситоцин эндорфины).

2.Производные аминокислот: тироксин, мелатонин, сератонин, катехоламины.

Стероидной природы : кортикостероиды и половые гормоны.

Механизм действия гормонов

Гормоны действуют на органы избирательно, это объясняется тем, что клетки определенных органов содержат специальные образования - рецепторы. Органы или клетки, на которые действует конкретный гормон, называют органами-мишенями или клетками-мишенями. Рецепторы - это очень большие по молекулярной массе гликопротеины, которые встроены в клеточные мембраны. Их специфичность обусловлена углеводным компонентом белка, в составе мембраны, или углеводным компонентом липидного бислоя мембраны.

Существует три типа реализации гормонального действия.

1)Мембранный тип. При взаимодействии гормона с клеточной мембраной изменяется ее проницаемость для определенных веществ. Так под действием инсулина активируются системы транспорта глюкозы и она начинает активно проникать в клетку. Обычно такой тип действия сочетается с мембранно-клеточным.

2) При мембранно-клеточном типе гормон не проникая в клетку, а влияет на ее обмен через своего посредника (вторичного мессенджера, первичный - сам гормон). Существует ряд вторичных мессенджеров, среди которых циклические формы АМФ (Рис. 5), ГМФ (Рис. 6). Передача информации осуществляется следующим образом: гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, комплекс гормон-рецептор взаимодействует с сопрягающим белком в толще цитоплазмы, конфигурация белка меняется и это активирует превращение цГДФ в ГТФ (т.е. фосфорилирование), ГТФ активирует каталитический белок уже внутри клетки (аденилатциклазу), которая активирует образование цАМФ, что активирует киназы, которые катализируют фосфорилирование разных клеточных белков, это сопровождается изменением их функциональной активности и реализацией эффекта.

Помимо циклических нуклеотидов вторичным мессенджером является кальций. Гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, это ведет к изменению активности фермента Са-АТФ-азы (откачивает кальций из клетки с использованием АТФ), ионы кальция поступают в цитоплазму клетки и образуют комплекс со специальным белком - кальмодулином этот комплекс регулирует активность клеточных ферментов.

3)Цитозольный механизм (или ядерный) свойственен липофильным белкам - стероидам. Они проникают через клеточную мембрану в цитозоль и соединяются с внутриклеточными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор проникает в ядро клетки, где избирательно влияет на активность генома, это приводит к снижению или активации синтеза определенных ферментов, что приводит к изменению скорости или направления определенных реакций.

4)Смешанный тип - присущ йодтиронинам (гормонам щитовидной железы).

Регуляция синтеза и секреции гормонов в организме

Включение секреции гормона в ответ на стимуляцию и продолжительность секреции различных гормонов. Некоторые гормоны, такие как адреналин и норадреналин, секретируются в течение нескольких секунд после стимуляции желез и могут продемонстрировать полную активность в течение следующих нескольких секунд или минут. Для полного проявления активности других гормонов, таких как тироксин или гормон роста, могут потребоваться месяцы. Таким образом, каждый гормон имеет собственные характеристики начала и продолжительности активности и приспособлен для обеспечения своей специфической регуляторной функции. Концентрация гормонов в циркулирующей крови и скорость секреции гормонов. Концентрации гормонов, необходимые для большинства обменных процессов и эндокринной функции, чрезвычайно малы. Концентрации гормонов в крови варьируют от 1 пикограмма (10 г) до нескольких микрограммов (10 г) в 1 мл крови. Скорость секреции чрезвычайно мала, обычно она исчисляется несколькими микрограммами в сутки. Как мы увидим в следующих главах, в тканях-мишенях представлены высокоспециализированные механизмы, позволяющие даже такому ничтожному количеству гормона осуществлять мощный контроль физиологических функций.

Отрицательная обратная связь предотвращает чрезмерную активность гормональных систем. Концентрации многих гормонов в плазме колеблются в течение суток, но продукция всех изученных к настоящему моменту гормонов тщательно контролируется. В большинстве случаев эта регуляция обеспечивается благодаря механизму отрицательной обратной связи, что гарантирует должный уровень гормональной активности в тканях-мишенях. После того как стимул вызвал высвобождение гормона, ответная реакция или продукты реакции, возникшей в результате действия гормона, создают тенденцию к подавлению дальнейшего высвобождения гормона. Иными словами, гормон (или один из продуктов его активности) оказывает ингибирующее влияние по принципу отрицательной обратной связи, предотвращая гиперсекрецию или гиперактивность тканей-мишеней. Часто контролируется не вариабельность скорости секреции самого гормона, а степень активности ткани-мишени, поэтому только в случае, когда активность ткани-мишени достигает соответствующего уровня, появляется ответный сигнал к эндокринной железе, становящийся достаточно мощным для снижения дальнейшей продукции гормона. Регуляция продукции гормона по принципу отрицательной обратной связи может быть на любых уровнях, включая генетический аппарат, опосредованный уровнями трансляции и транскрипции гормонального синтеза, а также на этапах транспортировки и высвобождения гормона из хранилищ. Всплеск продукции гормонов может обеспечиваться положительной обратной связью. В редких случаях осуществляется положительная обратная связь, когда биологическое действие гормона вызывает его дополнительную секрецию. Примером может быть всплеск продукции лютеинизирующего гормона, который возникает в результате стимулирующего влияния эстрогенов на переднюю долю гипофиза перед овуляцией. Секретируемый ЛГ действует на яичники, стимулируя дополнительную продукцию эстрогенов, которые, в свою очередь, вызывают увеличение секреции ЛГ. Со временем, когда ЛГ достигнет соответствующей концентрации, установится обычный контроль по принципу отрицательной обратной связи. Существуют циклические колебания концентрации гормона. Сезонные и возрастные изменения, стадии развития, суточные циклы и сон приводят к преобладанию положительной или отрицательной обратной связи, регулирующей продукцию гормона и колебания его высвобождения. Например, продукция гормона роста заметно увеличивается во время ранних периодов сна и снижается на поздних стадиях. Во многих случаях циклические колебания гормональной секреции являются следствием изменения активности нейрональных систем, контролирующих высвобождение гормона.