Лекція № 7. ГОРМОНИ

1. .1. Загальні відомості про гормони

Гормони (від грецького hormaino – спонукаю) – біологічно активні сполуки, що виділяються залозами внутрішньої секреції в кров або лімфу й регулюють метаболізм клітини. Для них характерні наступні загальні властивості:

1. Дія на відстані від місця продукції (дистантність дії).

2. Специфічність, яка полягає в тому, що ефект кожного з них не адекватний ефекту інших гормонів.

3. Висока швидкість утворення і інактивації, обумовлена короткочасністю дії.

4. Висока біологічна активність (ефект проявляється в присутності мінімальних концентрацій гормону).

5. Роль посередника в передачі інформації від нервової системи до клітини.

Подібні речовини виділяють також клітини деяких органів, що не відносяться до залоз внутрішньої секреції (клітини шлунково-кишкового тракту, гладкі клітини сполучної тканини, клітини нирок, клітини эндотелію. На відміну від гормонів ці біологічно активні речовини діють у місцях утворення і називаються гормоноподібними речовинами (гормоноїдами).

Номенклатура гормонів побудована таким чином, що назви відображають джерело (орган-продуцент) або функцію гормону (наприклад, гормон росту, ліпотропний гормон).

2. Класифікація гормонів

Класифікація гормонів заснована на хімічній будові.

1. Білково-пептидної природи:

- складні білки (фолікулостимулюючі, лютеінизуючий, тіреотропний);

- прості білки (пролактин, гормон росту, інсулін і ін.);

- пептиди (АКТГ, глюкагон, кальцитонін, вазопресин, окситоцин).

2. Похідні амінокислот (тироксин, мелатонін, катехоламіни

3. Стероїдної природи (кортикостероїди і статеві гормони).

Анатомічна класифікація невдала, тому що деякі гормони утворяться у двох-трьох залозах або депонуються поза місцем продукції. Однак ця класифікація зручна під час обговорення регуляторних зв'язків, а хімічна - під час обговорення механізмів дії.

3. Механізм дії гормонів

У керуванні метаболізмом гормони беруть участь у такий спосіб. Потік інформації про стан внутрішнього середовища організму і про зміни, пов'язані з зовнішніми впливами, надходить у нервову систему, там переробляється і формується відповідний сигнал. Він надходить до органів-эфекторів у вигляді нервових імпульсів і опосередковано через ендокринну систему.

Пунктом, де зливаються потоки нервової й ендокринної інформації, є гіпоталамус: сюди надходять нервові імпульси з різних відділів головного мозку. Вони визначають продукцію й секрецію гипоталамічних гормонів, що впливають у свою чергу через гіпофіз на продукцію гормонів периферичними ендокринними залозами. Гормони периферичних залоз, зокрема мозкової речовини наднирочників (біогенні аміни), контролюють секрецію гипоталамічних. Вміст гормону в кровотоці підтримується за принципом саморегуляції. Високий рівень гормону виключає або послаблює по механізму зворотного зв'язку його утворення, низький рівень підсилює продукцію.

Ці взаємозв'язки представлені на малюнку.

Механізм дії гормонів. Гормони діють на тканини вибірково, що обумовлено неоднаковою чутливістю тканин до них. Органи і клітини, найбільш чутливі до впливу певного гормону, прийнято називати мішенню гормону (орган-мішень або клітина-мішень). Специфічність гормонів стосовно клітин-мішенів обумовлена наявністю в клітин специфічних рецепторів, які входять до складу плазматичних мембран. Рецептори є глікопротеїнами, їхня специфічність обумовлена вуглеводним компонентом білка, а також вуглеводними компонентами гангліозидів ліпідного бішару мембран.

Для деяких гормонів описані специфічні ділянки зв'язування в ядрі клітини.

Залежно від того, де в клітині відбувається передача інформації, можна виділити такі варіанти дії гормонів:

Мембранний (локальний).

Мембранно-внутрішньоклітинний або опосередкований.

Цитозольний (прямий).

Мембранний тип дії реалізується в місці зв'язування гормону з плазматичною мембраною, полягає у вибірковій зміні її проникливості. По механізму дії гормон у цьому випадку виступає як аллостеричний эфектор транспортних систем мембрани. Так, наприклад, забезпечується трансмембранний перенос глюкози під дією інсуліну, амінокислот і деяких іонів. Звичайно мембранний тип дії зв’язаний з мембранно-внутрішньоклітинним.

Мембранно-внутрішньоклітинна дія гормонів характеризується тим, що гормон, не проникаючи в клітину, впливає на обмін у ній через посередник, що є як би представником гормону в клітині — вторинним посередником (первинний посередник — сам гормон). Описано три групи вторинних посередників: циклічні нуклеотиди, іони кальцію і 2,5-олігоаденіловий нуклеотид. При цьому механізмі гормон зв’язується з специфічним рецептором, комплекс гормон-рецептор взаємодіє з білком, який підвищує проникливість клітинної мембрани.

Іони кальцію як посередник ефекту гормонів у клітині. Внутрішньоклітинний вміст кальцію досить незначний (на чотири порядку нижчий, ніж поза клітиною). Іони кальцію надходять із зовнішнього середовища по двох кальцієвих каналах у мембрані. Відкачування кальцію із клітини здійснює Са²⁺-АТФаза (за рахунок енергії АТФ) в обмін на іони натрію, що надходять ззовні. У клітину кальцій надходить під дією різних зовнішніх стимулів і взаємодіє із Са²⁺-зв’язуючими білками цитоплазми. Ці білки виконують роль регуляторів. Один з них - кальмодулін. Зв'язуючись із ним, кальцій утворює комплекс Са²⁺-кальмодулін, що регулює активність різних ферментів, змінюючи біохімічні функції клітини.

Цитозольний механізм дії. Гормони з ліпофільними властивостями (стероїди) здатні проникати через мембрану в клітину й вступати в контакт із рецепторами, що перебувають у цитозолі. У вигляді комплексу гормон-рецептор вони переміщаються в ядро клітини, де вибірково впливають на активність геномів, змінюючи доступність для транскрипції певних матриць ДНК. Отже, гормони впливають на синтез мРНК і швидкість синтезу специфічних білків-ферментів. Це, природно, спричиняє зміну швидкості й спрямованості метаболічних процесів у клітині.

Змішаний тип передачі інформації властивий йодтиронінам (гормонам щитовидної залози), які по ліпофильним властивостям займають проміжне положення між водорозчинними й ліпофильними (стероїдними) гормонами. Ця група гормонів реалізує свій ефект по мембрановнутрішньоклітинному, і цитозольному механізмам.

Модуляція дії гормонів може забезпечуватися як ендогенними, так і екзогенними факторами. До ендогенних модуляторів гормонального ефекту відносять простогландини, які регулюють обмін речовин на клітинному рівні.

З екзогенних модуляторів гормонального ефекту в експериментальній і практичній медицині використовують сполуки, що змінюють активність фосфодієстераз, швидкість руйнування циклічних нуклеотидів.

Регуляція синтезу і секреції гормонів

Гормони гіпоталамо-гіпофізарної системи

В гіпоталамусі у відповідь на нервові або хімічні імпульси секретуются і транспортуються в аденогіпофіз (по гіпоталамо-аденогіпофізарній портальній системі) біологічно активні пептиди, які називають регуляторними гормонами. Назва визначена їхньою функцією: ці пептиди регулюють продукцію гіпофізарних гормонів. Нові робочі назви регуляторних гормонів відображають біологічне значення кожного з них: