ПРИРОДА ГОРМОНІВ

Гормони беруть участь у більшості фізіологічних процесів, тому їхня дія має велике значення для багатьох аспектів м'язової та спортивної діяльності. Перш ніж розпочати вивчення функцій гормонів, розглянемо їх сутність. Далі ми ознайомимося з хімічною природою гормонів та із загальними механізмами їх дії.

ХІМІЧНА КЛАСИФІКАЦІЯ ГОРМОНІВ

Гормони можна поділити на два основних типи: стероїдні та нестероїдні. Хімічна структура перших нагадує структуру холестерину і більшістьцих гормонів є його похідними. Тому вони розчиняються у ліпідах і досить легко дифундують крізь клітинні мембрани. До цієї групи відносять гормони, що екскретуються

• кірковою речовиною надниркової залози (такі, як кортизол та альдостерон);

• яєчниками (естроген та прогестерон);

• яєчками (тестостерон);

• плацентою (естроген та прогестерон).

Нестероїдні гормони не є жиророзчинними, тому вони не можуть легко перетинати клітинні оболонки. Групу нестероїдних гормонів можна поділити на два класи: білкові, або пептидні, гормони та похідні амінокислот. До останнього класу відносять два гормони щитовидної залози (тироксин та трийодотиронін) та два гормони мозкової речовини надниркових залоз (адреналін та норадреналін). Решта нестероїдних гормонів відноситься до класу білкових, або пептидних гормонів.

ФУНКЦІЇ ГОРМОНІВ

Оскільки гормони переміщуються з кров'ю, то вони вступають у контакт практично з усіма тканинами тіла. Чому ж тоді їх дія обмежена певними клітинами-мішенями? Це зумовлено наявністю спеціальних рецепторів у тканинах-мішенях. Взаємодію гормону та його певного рецептора порівнюють з принципом взаємодії замка (рецептора) й ключа (гормону), коли лише певним ключем можна відкрити відповідний замок. Взаємодію гормону та його рецептора називають комплексом гормону-рецептора.

Кожна клітина містить від 2000 до 10 000 рецепторів. Рецептори нестероїдних гормонів розташовуються на оболонці клітини, а рецептори стероїдних гормонів знаходяться у її цитоплазмі або ядрі. Кожний гормон характеризується високим ступенем специфічності щодо даного типу рецепторів і зв'язується тільки з певними (специфічними) рецепторами, впливаючи, таким чином, тільки на тканини, що містять ці рецептори. Численні механізми дозволяють гормонам контролювати дії клітин. Розглянемо основні способи дії стероїдних та нестероїдних гормонів.

Стероїдні гормони. Як уже вказувалося, стероїдні гормони є ліпідорозчинними й легко проходять крізь клітинну оболонку. Механізм їх дії показано на рис. 5.2. Знаходячись усередині клітини, стероїдний гормон зв'язується зі специфічними для нього рецепторами. Утворений комплекс гормон-рецептор проникає у ядро і зв'язується з частиною ДНК клітини, активуючи певні гени.

Цей процес називається безпосередньою активацією генів. У відповідь на неї у ядрах відбувається синтез мРНК. Потім мРНК надходить у цитоплазму і забезпечує білковий синтез. Ці білки можуть бути

• ферментами, що справляють численні впливи на клітинні процеси;

• структурними білками, котрі використовуються для росту та відновлення тканин;

• регуляторними білками, здатними змінити функцію ферментів.

Нестероїдні гормони. Оскільки ці гормони не можуть легко проходити крізь клітинну оболонку, вони вступають у взаємодію з певними рецепторами поза клітиною, на її оболонці. Молекула нестероїдного гормону, прикріплюючись до свого рецептора, викликає серію ферментних реакцій, котрі ведуть до утворення другого внутрішньоклітинного переносника («кур'єра»). Найкраще вивченим та поширеним другим «кур'єром» є циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ). Цей механізм показано на рис. 5.3. У цьому випадку прикріплення гормону до відповідного рецептора на оболонці активує фермент аденілатциклазу, що знаходиться на оболонці. Він каталізує утворення цапф з клітинного АТФ. Утворений цАМФ може потім викликати певні фізіологічні реакції, включаючи:

• активацію клітинних ферментів;

• змінення проникності оболонки;

• забезпечення білкового синтезу;

• зміни клітинного метаболізму;

• стимулювання клітинних виділень.

Таким чином, нестероїдні гормони, як правило, активують систему

цАМФ клітини, що веде до змін внутрішньоклітинних функцій.

КОНТРОЛЬ ВИДІЛЕННЯ ГОРМОНІВ

Виділення гормонів носить короткочасний та різкий характер, що зумовлює коливання рівнів певних гормонів плазми протягом коротких періодів часу, наприклад протягом години і менше. Разом з тим коливання їх рівнів спостерігається і протягом більш тривалого часу, демонструючи добові і навіть місячні цикли (подібні з місячними менструальними циклами).

Негативний зворотний зв'язок. Секреція більшості гормонів регулюється на основі негативного зворотного зв'язку. Виділення гормонів викликає певні зміни в організмі, котрі, у свою чергу, гальмують їх подальшу секрецію. Згадаймо, як працює кімнатний стабілізатор температури (термостат). При зниженні заданої температури термостат надсилає сигнал до котла парового опалення, котрий починає обігрівати кімнату. Якщо кімнатна температура піднімається до заданого рівня, то термостат надсилає сигнал припинити обігрівання. Якщо температура знову знижується нижче заданого рівня, то увесь цикл починається спочатку. Так само процес секреції певних гормонів «включає» та «виключає» певні фізіологічні зміни.

Гормони можуть впливати на специфічні для них тканини-мішені або клітини-мішені на основі складних взаємодій з рецепторами, розташованими на клітинній оболонці або у клітині, котрі відповідають даному гормону

Негативний зворотний зв'язок є основним механізмом, за допомогою котрого ендокринна система підтримує гомеостаз. Розглянемо такий приклад. При високій концентрації глюкози у плазмі підшлункова залоза виділяє інсулін, котрий збільшує споживання глюкози клітинами, що знижує її концентрацію. Коли концентрація глюкози у плазмі повертається до нормального рівня, виділення інсуліну гальмується доти, доки її рівень знову підвищиться.

Кількість рецепторів. Рівні вмісту гормонів у плазмі не завжди відображають дійсну активність гормонів, оскільки кількість рецепторів на клітині може змінитися, підвищуючи або знижуючи її чутливість до певного гормону. Найчастіше збільшення кількості певних гормонів призводить до скорочення числа відповідних рецепторів. Коли це відбувається, чутливість клітини до даного гормону знижується, оскільки скорочується число рецепторів, з котрими може зв'язатися гормон. Це називається десенсибілізацією, або зниженою регуляцією. У деяких людей з надмірною масою тіла, наприклад, кількість інсулінових рецепторів на клітинах знижена. Їх організм реагує на це посиленою секрецією інсуліну з підшлункової залози, внаслідок чого підвищується рівень інсуліну у плазмі. Щоб досягти такого ж ступеня регуляції глюкози плазми як у звичайних, фізично здорових людей, необхідно, щоб їх організм виділяв набагато більше інсуліну.

Навпаки, клітина може відреагувати на тривалу наявність великої кількості гормону збільшенням числа рецепторів. У цьому випадку її чутливість до даного гормону підвищується, оскільки більша його кількість може бути зв'язаною у даний момент. Це — підвищена регуляція. Окрім того, іноді один гормон може сприйматися рецепторами іншого гормону.