IV. Взаимодействие гормона с клеткой-мишенью

Взаимодействие гормона с клеткой-мишенью включает процесс рецепции и трансдукции.

Рецепция. Основана на существовании на поверхности или внутри клетки специальных веществ (в частности, олигопептидов), обладающих высокой избирательной чувствительностью (аффинностью) к сигнальной молекуле-лиганду.

Трансдукция. Образование комплекса гормон – рецептор инициирует активацию внутриклеточных процессов, обеспечивающих, в конечном итоге, ответ клетки, обусловленный ее спецификой. Это явление получило название трансдукции биологического сигнала в клеточный ответ.

В зависимости от локализации рецепторов различают два основных типа взаимодействия: мембранный (контакт­ный, внеклеточный) и внутриклеточный, включающий в свою очередь, два варианта: цитозольный и ядерный
(рис. 2).

1. Мембранный тип рецепции характерен для белковых и по­липептидных гормонов, для которых мембрана клеток непроницаема. Последовательность взаимодействий при этом: взаимодействие гормона и рецептора → образо­вание активного комплекса "гормон + рецептор" → активация соответст­вующего фермента, включающего определенную систему вторичных (вто­рых) посредников, которые обеспечивают формирование ответа клетки на сигнал (гормон). Известны следующие системы вторых посредников (мес­сенджеров).

А. Системы циклических нуклеотидов. Последовательность событий: ак­тивный комплекс "гормон + рецептор" → активация аденилатциклазы (или гуанилатциклазы) → образование из АТФ (или ГТФ) циклического АМФ (или цГМФ) → активация соответствующих протеинкиназ → фосфорилиро­вание и активация белков клетки. Прекращение эффекта обеспечивается инактивацией циклических нуклеотидов (фермент фосфодиэстераза) и их вымыванием из клетки. Циклический АМФ является вторичным мессенджером для АКТГ, ФСГ, ЛГ, ТТГ, паратгормона, кальцитонина, цГМФ – для окситоцина, атриального натрийуретического пептида и некоторых других гормонов.

Рис. 2. Виды рецепции клеткой биологических сигналов.

Б. Фосфатидилинозитоловый цикл. Последовательность взаимодейст­вий: активный комплекс "гормон + рецептор" → активация фосфоинозит­диэстеразы (фосфолипазы С) через комплекс с протеином G → гидролиз фосфатидилинозитола 4,5-дифосфата → образование инозитол-1,4,5-три­фосфата и диацилглицерола. Дальнейшая организация активного ответа клетки реализуется следующими двумя механизмами:

Ø Инозитол-1,4,5-трифосфат → выход ионов кальция из эндоплазматиче­ского ретикулума → образование активного комплекса "кальций + кальмодулин" (рецепторный белок для кальция) → актива­ция "кальций + кальмодулин"-зависимой протеинкиназы → фосфорилирование белков клетки.

Ø Диацилглицерол с участием ионов кальция → активация протеинкиназы С → образование эйкозаноидов и модуляция активно­сти ионных каналов.

В. Тирозиновые протеинкиназы. Схема взаимодействий: образование ком­плекса "гормон + рецептор" → аллостерическая активация внутриклеточ­ного белкового домена рецептора, обладающего протеинкиназной активно­стью → аутофосфорилирование тирозинкиназы → фосфорилирование кле­точных белков.

2. Внутриклеточный тип рецепции.

А. Цитозольный тип внутриклеточной рецепции. Характерен для сте­роидных гормонов, проникающих через мембрану клеток. Схема взаимо­действия: образование активного активного комплекса "гормон + рецептор" → транслокация комплекса в ядро клетки и связывание с хроматиновым ре­цептором → избирательная инициация транскрипции мРНК → изменение белкового синтеза.

Б. Ядерный тип внутриклеточной рецепции установлен для ти­реоидных гормонов. Внутриклеточные рецепторы локализованы в ядре клетки и свя­заны с хроматином. Связывание рецепторов с тиреоидными гормонами усиливает экспрессию генетической информации с усилением синтеза спе­цифической мРНК, кодирующей ферментные белки соответствующего био­логического ответа.

Виды ответов клеток на воздействие гормонов

Выделяют следующие проявления воздействия гормонов на клетку-ми­шень:

1) изменение синтеза и активности ферментов внутри клетки;

2) изменение проницаемости клеточных мембран;

3) влияние на регуляторный аппарат клеток (на число и аффинность рецеп­торов);

4) модуляция нервных влияний на клетки-мишени.

Основные типы гормональных эффектов

1. Метаболический эффект, состоящий в характерном для каждого гор­мона изменении обмена веществ. Является практически универсаль­ным.

2. Морфокинетическое действие, проявляющееся в выражен­ном влия­нии гормона на процессы роста и развития тканей (морфогенеза). В наибольшей степени присущ тиреоидным гормонам и гормону роста.

3. Кинетическое (пусковое) действие, состоящее в актива­ции функции, ко­торая без этого влияния не осуществляется или резко ослабевает. Классическим примером этого типа действия служат эффекты троп­ных гормонов гипофиза.

4. Корригирующее действие проявляется в отношении функции, которая вполне может осуществляться без действия гормона, но им регулиру­ется (пример: регулирующее действие адреналина на функцию сердца).

5. Пермиссивное (разрешающее, позволяющее) действие, состоящее в своей сущности в изменении уровня реактивности клетки и модуляции ее ответа на сигнальное воздействие. Проявляется при подпороговых концентрациях гормона (пример: действие кортизола в отношении адреналина).