Гормоны, как биологические регуляторы. Общие механизмы гормонального действия.

Гормоны это вещества, которые синтезируются в определенных органах и тканях, транспортируются в кровеносное русло и проявляют свое действие в других органах и тканях.

Эндокринные железы: гипоталамус, гипофиз, эпифиз, тиреодные, паратиреоидные, тимус, поджелудочная, надпочечники, половые железы Гормоноиды (тканевые гормоны, гистогормоны) – органические следовые субстанции, которые продуцируются различными органами и тканями (но не специфическими органами), которые регулируют метаболизм на локальном уровне (серотонин, гистамин).

Классификация гормонов ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ 1.Гормоны, регулирующие метаболизм - для регуляции метаболизма необходимы довольно быстрые механизмы. Многие гормоны регулируют активность ферментов, которые контролируют взаимное превращение веществ (белки, жиры, углеводы) и энергии 2.Пищеварительные гормоны обычно регулируют процессы пищеварения и синтезируются локально (паракринная регуляция). 3.Гормоны, поддерживающие постоянство ионного состава Концентрация ионов Na+, K+, Cl–, Са 2+, РО 4 3-, физиологически изменяется и должна жестко контролироваться, так как от них зависят очень важные физиологические процессы (кровяное давление).

Классификация гормонов Биохимическая Гормоны белковой структуры: все гормоны передней доли гипофиза (кроме АКТГ), инсулин, паратгормон; Гормоны пептидной структуры: АКТГ, кальцитонин, глюкагон, гормоні задней доли гипофиза, факторы гипоталамуса, тимозин; Стероидные гормоны: гормоны коры надпочечников, половые гормоны; Гормоны, производные аминокислот – тиреоидные гормоны, гормоны мозгового вещества надпочечников, гормоны эпифиза Гормоны, производные ненасыщенных жирных кислот: простагландины.

Механизм действия Специфические клетки-мишени для любых гормонов содержат специфические гормональные рецепторы, специализированные мембранные белки, способные связываться с гормональными молекулами с очень высокой специфичностью и афинностью. Существует два типа рецепторов В клетках мишенях водно-растворимых гормонов, таких как инсулин, адреналин, глюкагон и др., которые не могут проникать через мембрану, гормональные рецепторы расположены на клеточной мембране В клетках мишенях половых гормонов и гормонов коры надпочечников, которые обладают липофильностью, и т.о. могут проникать через мембрану, первичные рецепторы находятся внутри клетки в цитозоле.

Механизм действия водо-растворимых гормонов (не проникающих в клетку): Гормоны (адреналин, глюкагон, АКТГ, ЛГ, ФСГ, ТСГ, паратиреодный гормон, кальцитонин и др.), которые не могут проникнуть через мембрану, связываются со специфическим рецептором, расположенным на наружной части мембраны. После связывания возникают локальные конформационные изменения, приводящие к активации аденилат циклазы, находящейся на внутренней части мембраны. Эта активная форма фермента начинает превращение АТФ в цАМФ, а циклическая АМФ затем связывается с регуляторной субъединицей протеинкиназы, высвобождая ее каталитическую субъединицу в активной форме.

Механизм действия 1-спиральный рецептор Ионный канал7-спиральный рецептор Сигнальная субст. Эфекторы Аденилат циклаза Фосфолипаза С и А2 Гуанилат циклаза Цитоплазма Увеличение G-белок синтезТирозин киназа Концентрация ионов Вторичные мессенджеры Субстрат рецептора фосфорилирование модификация метаболизм транскрипция Транскрипционные факторы Протеинкиназы протеинфосфатазы энзимы модуляция регуляция цитоскелет и др. другие энзимы

Сигнальная субстанция G-белок Активированный 7-спиральный рецептор Сигнальная субстанция Сигнальная субстанция Активная -субъед., -субъед. Вторичный мессенджер Неактивная -субъед. Арестин Передача сигнала через G-белок ц-АМФ

7-спиральный рецептор G-белок Аденилатциклаза Фосфодиестераза Протеинкиназа А Каффеин Энзимы Транскрипционные факторы Ионные каналы Протеинкиназа А ц-АМФ АМФАТФ АДФ Циклическая АМФ

Инозитол 3-фосфатный и диацилглицерольный механизмы 7-спиральный рецептор G-белок Фосфолипид Остаток Ж.К.1 Остаток Ж.К.2 Инозитол Инозитол 3 фосфат ДАГ (диацилглицерол) Протеин киназа С Высвобождение внутриклеточного Са Фосфолипаза С

Ионы кальция Кальций Связывающий белок Кальмодулин Транспорт кальция Деполяризация

Механизм действия стероидных гормонов (проникающих внутрь клетки) В отличие от гормонов белковой и пептидной природы, рецепторы для стероидных гормонов располагаются внутри клетки, в цитоплазме. Из цитоплазмы гормон-рецепторный комплекс транспортируется в ядро, где взаимодействует с ДНК, вызывая ее активацию и синтез соответствующих энзимов. Т.О. если гормоны первой группы вызывали активацию соответствующих ферментов, то стероидные гормоны, действуя на клетку-мишень, вызывают синтез новых молекулл.

Механизм действия липофильных гормонов Гормон Клетка-мишень Гормон рецептор Ядро Белки теплового шока Гормон-рецептор ДНК Ген РНК полимераза мРНК протеин трансляция Клеточный ответ Стероиды Кальцитриол Ретиноевая кислота Т3, Т4 ДНК-связанный домен связанный с ДНК Глюкокортикоид рецептор/ДНК комплекс

Гормоны гипоталамуса Гипоталамус продуцирует 2 группы гормонов, соответственно передней и задней долям гипофиза Гипоталамус и задняя доля 3 пептида синтезируются в гипоталамусе и затем транспортируются в заднюю долю, где и накапливаются: окситоцин, вазопрессин (антидиуретический гормон) и нейрофизин.

Гипоталамус и передняя доля Гипоталамус производит активные пептидные субстанции которые через портальную систему попадают в переднюю долю и либо стимулируют, либо подавляют секрецию тропных гормонов гипофиза. Эти вещества носят название рилизинг-факторов Известно 7 рилизинг-факторов, которые синтезируются соответственно количеству тропных гормонов передней доли. 1.Кортикотропин-рилизинг фактор 2.Тиротропин-рилизинг фактор 3.Соматотропин-рилизинг фактор 4.Фоликулотропин-рилизинг фактор 5.Лютеотропин-рилизинг фактор 6.Пролактотропин-рилизинг фактор 7.Меланотропин-рилизинг фактор.

Гипоталамус также секретирует вещества, которые называются ингибиторными факторами или статинами, которые могут ингибировать высвобождение некоторых гормонов гипоталамуса. Известно 3 ингибиторных фактора 1.соматостатин 2.пролактостатин 3.меланостатин.

Тиреотропный гормон (TTГ). Химическая структура:гликопротеин. Этот гормон необходим для нормального функционирования щитовидной железы. Тиреотропный гормон обеспечивает: аккумуляцию йода в щитовидной железе; включение йода в тирозин; Синтез тироксина и трииодотиронина.

Адренокортикотропный гормон (AКTГ). Химическая структура: фосфолипид. Этот гормон необходим для нормального функционирования коры надпочечников. Он увеличивает формирование стероидных гормонов и их секрецию в кровь. AКTГ также имеет меланоцитстимулирующее действие. Увеличение секреции AКTГ вызывает болезнь Иценко-Kушинга (симптомы гиперкортицизма, гиперпигментация).

Гонадотропные гормоны. Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ). Химическая структура: гликопротеин. Функции: Стимулирует функции фолликулов (ooгенез) у женщин и сперматогенез у мужчин. Лютеинизирующий гормон (ЛГ). Химическая структура: гликопротеин. Функции: стимулирует формирование желтого тела у женщин и секрецию тестостерона у мужчин.

Пролактин (ПЛ). Химическая структура: белок. Функции: Стимулирует лактацию; Стимулирует функции желтого тела (секреция прогестерона); Обеспечивает формирование материнского инстинкта; Стимулирует формирование гландулярной ткани в простате у мужчин.

Липотропный гормон. Химическая структура: белок. Функции: Стимулирует мобилизацию жиров из мест их депонирования; Снижает уровень Ca2+ в крови; Имеет меланоцит-стимулирующюю активность.

Задняя доля гипофиза. Вазопрессин. Химическая структура: белок. Функции: активирует гиалуронидазу. Этот фермент разрушает гиалуроновую кислоту. Проницаемость мембран увеличивается и реабсорбция воды в почках также увеличивается. Как результат – дневной диурез уменьшается; Сужение артериол и капилляров и увеличение кровяного давления. Дефицит вазопрессина вызывает развитие нестероидного диабета. Клинически - полиурия, дегидрирование организма, низкая плотность мочи.

Окситоцин. Химическая структура: белок. Функции: стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, особенно матки и мышечных волокон альвеол молочной железы. Окситоцин используется для стимуляции родов, для остановки постродовых кровотечений, для стимуляции лактации.

Инсулин синтезируется и секретируется βклетками поджелудочной железы в ответ на увеличение уровня глюкозы в крови. Инсулин снижает уровень сахара крови обеспечивая: гликолиз, усиление синтеза гликогена, ингибирование разрушения гликогена, преобразование глюкозы в жирные кислоты, Ингибирование глюконеогенеза.

Инсулин: передача сигнала Инсулиновый рецептор Факторы транскрипции Активированные факторы транскрипции ДНК Протеин киназа Протеин фосфатаза ИнсулинГлюкоза Захват глюкозы Гликоген синтетаза (активная) Синтез гликогена Неактивная Активная Транскрипция

Глюкагон, пептидa из 29 аминокислот, является продуктом α- клеток поджелудочной железы. Он антагонист инсулина и, как инсулин, в основном влияет на метаболизм углеводов и липидов. Его эффекты противоположны эффектам инсулина. Глюкагон в основном действует через вторичный посредник cAMФ

Гистамин, серотонин, мелатонин, и катехоламины ДОПА, ДОПАмин, норадреналин и адреналин известны как биогенные амины. Они образуются из аминокислот путем декарбоксилирования и обычно действуют не только как гормоны, но и также как нейротрансмиттеры. Гистамин, важный медиатор и нейротрансмиттер, в основном накапливается в тканевых тучных клетках и базофильных гранулоцитах крови.

Адреналин isгормон синтезируется в мозговом веществе надпочечников из тирозина. В основном он действует на кровяные сосуды (сужение сосудов и повышение кровяного давления), сердце (усиление сердечной деятельности), обеспечивает дилятацию бронхиол, и метаболизм (обеспечивает распад гликогена до глюкозы в печени и мышцах).

Эйкозаноиды – это группа сигнальных веществ, которые получаются из C-20 жирной кислоты (Арахидоновой кислоты) и обычно состоят из 20 C атомов (Греческое eicosa = 20). Как медиаторы, они влияют на большое количество фозиологических процессов. Метаболизм эйкозаноидов – это важная цель для медикаментозной терапии. Как коротко живущие вещества, эйкозаноиды действуют лишь в ближайшем окружении от места их синтеза (паракринный эффект).

Незаменимые жирные кислоты: Линолевая к-та Линоленовая к-та Арахидоновая к-та Включение в Фосфолипид ы Гормоны и другие сигналы Лизофосфолипиды Арахидонат Проста- гландин синтетаза Липоксигеназа Простагландин Н2 Гидрокси- и Гидроперокси жирные к-ты Лейкотриены Ацетилсалици- ловая к-та Арахидонат Пероксидазный центр Простагландин синтетаза Циклоокси- геназный канал

АрахидонатПростагландин Н2 Лейкотриены ПростациклиныПростагландиныТромбаксаны Эффекты: стимуляция Сокращение гладкой мускулатуры Биосинтез стероидных гормонов Секреция желудочного сока Гормон-зависимая липаза Агрегация тромбоцитов Продукция боли Воспалительный ответ

Цитокины Секреция клетками Сигнальный пептид или белок Эффекты на различных Клеточных типах Цитокин Иммунная система Гематопоэтическая система Неспецифический ответ