Химическая классификация гормонов. Влияние гормонов на обмен веществ и продуктивность животных

1. Определение понятия "гормоны", классификация и общие биологические признаки гормонов.

2. Классификация гормонов по химической природе, примеры.

3. Механизмы действия дистантных и проникающих в клетку гормонов.

4. Посредники действия гормонов на обмен веществ - циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), ионы Са2+ , инозитолтрифосфат, рецепторные белки цитозоля. Реакции синтеза и распада цАМФ.

5. Каскадные механизмы активации ферментов, как способ усиления гормонального сигнала. Роль протеинкиназ.

6. Иерархия гормональной системы. Принцип обратной связи в регуляции секреции гормонов.

7. Гормоны гипоталамуса и передней доли гипофиза: химическая природа, механизм действия, ткани и клетки-мишени, биологический эффект.

23.1. Определение понятия “гормоны” и их классификация по химической природе.

23.1.1. Выучите определение понятия: гормоны - биологически активные соединения, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие влияние на метаболизм клетки.

23.1.2. Запомните основные особенности действия гормонов на органы и ткани:

  • гормоны синтезируются и выделяются в кровь специализированными эндокринными клетками;
  • гормоны обладают высокой биологической активностью - физиологическое действие проявляется при концентрации их в крови порядка 10-6 - 10-12 моль/л;
  • каждый гормон характеризуется присущей только ему структурой, местом синтеза и функцией; дефицит одного гормона не может быть восполнен другими веществами;
  • гормоны, как правило, влияют на отдалённые от места их синтеза органы и ткани.

23.1.3. Гормоны осуществляют своё биологическое действие, образуя комплекс со специфическими молекулами - рецепторами . Клетки, содержащие рецепторы к определённому гормону, называются клетками-мишенями для этого гормона. Большинство гормонов взаимодействуют с рецепторами, расположенными на плазматической мембране клеток-мишеней; другие гормоны взаимодействуют с рецепторами, локализованными в цитоплазме и ядре клеток-мишеней. Имейте в виду, что дефицит как гормонов, так и их рецепторов может приводить к развитию заболеваний.

23.1.4. Некоторые гормоны могут синтезироваться эндокринными клетками в виде неактивных предшественников - прогормонов . Прогормоны могут запасаться в большом количестве в специальных секреторных гранулах и быстро активироваться в ответ на соответствующий сигнал.

23.1.5. Классификация гормонов основана на их химическом строении. Различные химические группы гормонов приведены в таблице 23.1.

Таблица 23.1. Химическая природа гормонов
Класс химических веществ Гормон или группа гормонов Основное место синтеза
Белки и пептиды Либерины
Статины 		Гипоталамус
Вазопрессин
Окситоцин 		Гипоталамус*

Тропные гормоны

Передняя доля гипофиза (аденогипофиз)

Инсулин
Глюкагон 		Поджелудочная железа (островки Лангерганса)
Паратгормон Паращитовидные железы
Кальцитонин Щитовидная железа
Производные аминокислот Иодтиронины
(тироксин,
трииодтиронин) 		Щитовидная железа
Катехоламины
(адреналин,
норадреналин) 		Мозговой слой надпочечников, симпатическая нервная система
Стероиды Глюкокортикоиды
(кортизол) 		Кора надпочечников
Минералокортикоиды
(альдостерон) 		Кора надпочечников
Андрогены
(тестостерон) 		Семенники
Эстрогены
(эстрадиол) 		Яичники
Прогестины
(прогестерон) 		Яичники

* Местом секреции этих гормонов является задняя доля гипофиза (нейрогипофиз).

Следует иметь в виду, что кроме истинных гормонов выделяют также гормоны местного действия . Эти вещества синтезируются, как правило, неспециализированными клетками и оказывают свой эффект в непосредственной близости от места выработки (не переносятся током крови к другим органам). Примерами гормонов местного действия являются простагландины, кинины, гистамин, серотонин.

23.2. Иерархия регуляторных систем в организме.

23.2.1. Запомните, что в организме существует несколько уровней регуляции гомеостаза, которые тесно взаимосвязаны и функционируют как единая система (см. рисунок 23.1).

Рисунок 23.1. Иерархия регуляторных систем организма (пояснения в тексте).

23.2.2. 1. Сигналы из внешней и внутренней среды поступают в центральную нервную систему (высший уровень регуляции, осуществляет контроль в пределах целого организма). Эти сигналы трансформируются в нервные импульсы, попадающие на нейросекреторные клетки гипоталамуса. В гипоталамусе образуются:

  1. либерины (или рилизинг-факторы), стимулирующие секрецию гормонов гипофиза;
  2. статины - вещества, угнетающие секрецию этих гормонов.

Либерины и статины по системе портальных капилляров достигают гипофиза, где вырабатываются тропные гормоны . Тропные гормоны действуют на периферические ткани-мишени и стимулируют(знак “+”) образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз. Гормоны периферических желёз угнетают (знак “-”) образование тропных гормонов, действуя на клетки гипофиза или нейросекреторные клетки гипоталамуса. Кроме того, гормоны, действуя на обмен веществ в тканях, вызывают изменения содержания метаболитов в крови , а те, в свою очередь, влияют (по механизму обратной связи) на секрецию гормонов в периферических железах (или непосредственно, или через гипофиз и гипоталамус).

2. Гипоталамус, гипофиз и периферические железы образуют средний уровень регуляции гомеостаза, обеспечивающий контроль нескольких метаболических путей в пределах одного органа, или ткани, или разных органов.

Гормоны эндокринных желёз могут влиять на обмен веществ:

  • путём изменения количества ферментного белка;
  • путём химической модификации ферментного белка с изменением его активности, а также
  • путём изменения скорости транспорта веществ через биологические мембраны.

3. Внутриклеточные механизмы регуляции представляют собой низший уровень регуляции. Сигналами для изменения состояния клетки служат вещества, образующиеся в самих клетках или поступающие в неё.

23.3. Механизмы действия гормонов.

29.3.1. Обратите внимание, что механизм действия гормонов зависит от его химической природы и свойств - растворимости в воде или жирах. По механизму действия гормоны могут быть разделены на две группы: прямого и дистантного действия.

29.3.2. Гормоны прямого действия. К этой группе относятся липофильные (растворимые в жирах) гормоны - стероиды и йодтиронины . Эти вещества мало растворимы в воде и поэтому образуют в крови комплексные соединения с белками плазмы. К этим белкам относятся как специфические транспортные протеины (например, транскортин, связывающий гормоны коры надпочечников), так и неспецифические (альбумины).

Гормоны прямого действия в силу своей липофильности способны диффундировать через двойной липидный слой мембран клеток-мишеней. Рецепторы к этим гормонам находятся в цитозоле. Образующийсякомплекс гормона с рецептором перемещается в ядро клетки, где связывается с хроматином и воздействует на ДНК. В результате изменяется скорость синтеза РНК на матрице ДНК (транскрипция) и скорость образования специфических ферментативных белков на матрице РНК (трансляция). Это приводит к изменению количества ферментативных белков в клетках-мишенях и изменению в них направленности химических реакций (см. рисунок 2).


Рисунок 23.2. Механизм влияния на клетку гормонов прямого действия.

Как вам уже известно, регуляция синтеза белка может осуществляться при помощи механизмов индукции и репрессии.

Индукция синтеза белка происходит в результате стимуляции синтеза соответствующей матричной РНК. При этом возрастает концентрация определённого белка-фермента в клетке и увеличивается скорость катализируемых им химических реакций.

Репрессия синтеза белка происходит путём подавления синтеза соответствующей матричной РНК. В результате репрессии избирательно снижается концентрация определённого белка-фермента в клетке и уменьшается скорость катализируемых им химических реакций. Имейте в виду, что один и тот же гормон может вызывать индукцию синтеза одних белков и репрессию синтеза других белков. Эффект гормонов прямого действия обычно проявляется только спустя 2 - 3 часа после проникновения в клетку.

23.3.3. Гормоны дистантного действия. К гормонам дистантного действия относятся гидрофильные (растворимые в воде) гормоны - катехоламины и гормоны белково-пептидной природы. Так как эти вещества не растворимы в липидах, они не могут проникать через клеточные мембраны. Рецепторы для этих гормонов расположены на наружной поверхности плазматической мембраны клеток-мишеней. Гормоны дистантного действия реализуют своё действие на клетку при помощи вторичного посредника , в качестве которого чаще всего выступает циклический АМФ (цАМФ).

Циклический АМФ синтезируется из АТФ под действием аденилатциклазы:


Механизм дистантного действия гормонов показан на рисунке 23.3.


Рисунок 23.3. Механизм влияния на клетку гормонов дистантного действия.

Взаимодействие гормона с его специфическим рецептором приводит к активации G -белка клеточной мембраны. G-белок связывает ГТФ и активирует аденилатциклазу .

Активная аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ, цАМФ активирует протеинкиназу .

Неактивная протеинкиназа представляет собой тетрамер, который состоит из двух регуляторных (R) и двух каталитических (C) субъединиц. В результате взаимодействия с цАМФ происходит диссоциация тетрамера и освобождается активный центр фермента.

Протеинкиназа фосфорилирует белки-ферменты за счёт АТФ, либо активируя их, либо инактивируя. В результате этого изменяется (в одних случаях - увеличивается, в других - уменьшается) скорость химических реакций в клетках-мишенях.

Инактивация цАМФ происходит при участии фермента фосфодиэстеразы:

23.4. Гормоны гипоталамуса и гипофиза.

Как уже упоминалось, местом непосредственного взаимодействия высших отделов центральной нервной системы и эндокринной системы является гипоталамус. Это небольшой участок переднего мозга, который расположен непосредственно над гипофизом и связан с ним при помощи системы кровеносных сосудов, образующих портальную систему.

23.4.1. Гормоны гипоталамуса. В настоящее время известно, что нейросекреторные клетки гипоталамуса продуцируют 7 либеринов (соматолиберин, кортиколиберин, тиреолиберин, люлиберин, фоллиберин, пролактолиберин, меланолиберин) и 3 статина (соматостатин, пролактостатин, меланостатин). Все эти соединения являются пептидами .

Гормоны гипоталамуса через специальную портальную систему сосудов попадают в переднюю долю гипофиза (аденогипофиз). Либерины стимулируют, а статины подавляют синтез и секрецию тропных гормонов гипофиза. Эффект либеринов и статинов на клетки гипофиза опосредуется цАМФ- и Са2+ -зависимыми механизмами.

Характеристика наиболее изученных либеринов и статинов приведена в таблице 23.2.

Таблица 23.2. Гипоталамические либерины и статины
Фактор Место действия Регуляция секреции
Кортиколиберин Аденогипофиз Стимулирует секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) Секреция стимулируется при стрессах и подавляется АКТГ
Тиреолиберин - “ - “ - Стимулирует секрецию тиреотропного гормона (ТТГ) и пролактина Секрецию тормозят тиреоидные гормоны
Соматолиберин - “ - “ - Стимулирует секрецию соматотропного гормона (СТГ) Секрецию стимулирует гипогликемия
Люлиберин - “ - “ - Стимулирует секрецию фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ) У мужчин секреция вызывается снижением содержания тестостерона в крови, у женщин - снижением концентрации эстрогенов. Высокая концентрация ЛГ и ФСГ в крови подавляет секрецию
Соматостатин - “ - “ - Тормозит секрецию СТГ и ТТГ Секреция вызывается физической нагрузкой. Фактор быстро инактивируется в тканях тела.
Пролактостатин - “ - “ - Тормозит секрецию пролактина Секрецию стимулирует высокая концентрация пролактина и подавляют эстрогены, тестостерон и нервные сигналы при сосании.
Меланостатин - “ - “ - Угнетает секрецию МСГ (меланоцитостимулирующего гормона) Секрецию стимулирует меланотонин

23.4.2. Гормоны аденогипофиза. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза) продуцирует и выделяет в кровь ряд тропных гормонов, регулирующих функцию как эндокринных, так и неэндокринных органов. Все гормоны гипофиза являются белками или пептидами. Внутриклеточным посредником всех гипофизарных гормонов (кроме соматотропина и пролактина) служит циклический АМФ (цАМФ). Характеристика гормонов передней доли гипофиза приводится в таблице 3.

Таблица 3. Гормоны аденогипофиза
Гормон Ткань-мишень Основные биологические эффекты Регуляция секреции
Адренокортикотропный гормон (АКТГ) Кора надпочечников Стимулирует синтез и секрецию стероидов корой надпочечников Стимулируется кортиколиберином
Тиреотропный гормон (ТТГ) Щитовидная железа Усиливает синтез и секрецию тиреоидных гормонов Стимулируется тиреолиберином и подавляется тиреоидными гормонами
Соматотропный гормон (гормон роста, СТГ) Все ткани Стимулирует синтез РНК и белка, рост тканей, транспорт глюкозы и аминокислот в клетки, липолиз Стимулируется соматолиберином, подавляется соматостатином
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) Семенные канальцы у мужчин, фолликулы яичников у женщин У мужчин повышает образование спермы, у женщин - образование фолликулов Стимулируется люлиберином
Лютеинизирующий гормон (ЛГ) Интерстициальные клетки семенников (у мужчин) и яичников (у женщин) Вызывает секрецию эстрогенов, прогестерона у женщин, усиливает синтез и секрецию андрогенов у мужчин Стимулируется люлиберином
Пролактин Молочные железы (альвеолярные клетки) Стимулирует синтез белков молока и развитие молочных желёз Подавляется пролактостатином
Меланоцитостимулирующий гормон (МСГ) Пигментные клетки Повышает синтез меланина в меланоцитах (вызывает потемнение кожи) Подавляется меланостатином

23.4.3. Гормоны нейрогипофиза. К гормонам, секретируемым в кровоток задней долей гипофиза, относятся окситоцин и вазопрессин. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе в виде белков-предшественников и перемещаются по нервным волокнам в заднюю долю гипофиза.

Окситоцин - нонапептид, вызывающий сокращения гладкой мускулатуры матки. Он используется в акушерстве для стимуляции родовой деятельности и лактации.

Вазопрессин - нонапептид, выделяемый в ответ на повышение осмотического давления крови. Клетками-мишенями для вазопрессина являются клетки почечных канальцев и гладкомышечные клетки сосудов. Действие гормона опосредовано цАМФ. Вазопрессин вызывает сужение сосудов и повышение артериального давления, а также усиливает реабсорбцию воды в почечных канальцах, что приводит к снижению диуреза.

23.4.4. Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и гипоталамуса. При дефиците соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается карликовость (низкий рост). При избытке соматотропного гормона, возникающем в детском возрасте, развивается гигантизм (аномально высокий рост).

При избытке соматотропного гормона, возникающем у взрослых (в результате опухоли гипофиза), развивается акромегалия - усиленный рост кистей рук, ступней, нижней челюсти, носа.

При недостатке вазопрессина, возникающем вследствие нейротропных инфекций, черепно-мозговых травм, опухолей гипоталамуса, развивается несахарный диабет. Основным симптомом этого заболевания является полиурия - резкое увеличение диуреза при пониженной (1,001 - 1,005) относительной плотности мочи.

28.4. Гормоны поджелудочной железы.

Обратите внимание, что эндокринная часть поджелудочной железы продуцирует и выделяет в кровь гормоны инсулин и глюкагон.

1. Инсулин. Инсулин - белково-пептидный гормон, вырабатываемый β-клетками островков Лангерганса. Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей (А и В), содержащих 21 и 30 аминокислотных остатков соответственно; цепи инсулина связаны между собой двумя дисульфидными мостиками. Образуется инсулин из белка-предшественника (препроинсулина) путём частичного протеолиза (см. рисунок 4). После отщепления сигнальной последовательности образуется проинсулин. В результате ферментативного превращения удаляется фрагмент полипептидной цепи, содержащий около 30 аминокислотных остатков (С-пептид), и образуется инсулин.

Стимулом для секреции инсулина является гипергликемия - повышение содержания глюкозы в крови (например, после приёма пищи). Главные мишени для инсулина - клетки печени, мышц и жировой ткани. Механизм действия - дистантный.


Рисунок 4. Схема превращения препроинсулина в инсулин.

Рецептор инсулина представляет собой сложный белок - гликопротеин, расположенный на поверхности клетки-мишени. Этот белок состоит их двух α-субъединиц и двух β-субъединиц, связанных между собой дисульфидными мостиками. β-Субъединицы содержат несколько аминокислотных остатков тирозина. Рецептор инсулина обладает тирозинкиназной активностью, т.е. способен катализировать перенос остатков фосфорной кислоты от АТФ на ОН-группу тирозина (рисунок 5).

Рисунок 5. Инсулиновый рецептор.

В отсутствие инсулина рецептор не проявляет ферментативной активности. При связывании с инсулином рецептор подвергается аутофосфорилированию, т.е. β-субъединицы фосфорилируют друг друга. В результате изменяется конформация рецептора и он приобретает способность фосфорилировать другие внутриклеточные белки. В дальнейшем комплекс инсулина с рецептором погружается в цитоплазму и его компоненты расщепляются в лизосомах.

Образование гормон-рецепторного комплекса повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и аминокислот. Под действием инсулина в клетках-мишенях:

а) снижается активность аденилатциклазы и увеличивается активность фосфодиэстеразы, что приводит к понижению концентрации цАМФ;

б) повышается скорость окисления глюкозы и снижается скорость глюконеогенеза;

в) увеличивается синтез гликогена и жиров и подавляется их мобилизация;

г) ускоряется синтез белка и тормозится его распад.

Все эти изменения направлены на ускоренное использование глюкозы, что приводит к снижению содержания глюкозы в крови. Инактивация инсулина происходит главным образом в печени и заключается в разрыве дисульфидных связей между цепями А и В.

2. Глюкагон. Глюкагон - полипептид, содержащий 29 аминокислотных остатков. Он продуцируется α-клетками островков Лангерганса в виде белка-предшественнника (проглюкагона). Частичный протеолиз прогормона и секреция глюкагона в кровь происходит при гипогликемии, вызванной голоданием.

Клетки-мишени для глюкагона - печень, жировая ткань, миокард. Механизм действия - дистантный (посредником является цАМФ).

Под действием глюкагона в клетках-мишенях:

а) ускоряется мобилизация гликогена в печени (см. рисунок 6) и тормозится его синтез;

б) ускоряется мобилизация жиров (липолиз) в жировой ткани и тормозится их синтез;

в) угнетается синтез белка и усиливается его катаболизм;

г) ускоряется глюконеогенез и кетогенез в печени.

Конечный эффект глюкагона - поддержание высокого уровня глюкозы в крови.

Рисунок 6. Каскадный механизм активации фосфорилазы гликогена под влиянием глюкагона.

3. Нарушения гормональной функции поджелудочной железы. Наиболее часто встречается сахарный диабет - заболевание, обусловленное нарушением синтеза и секреции инсулина β-клетками (диабет I типа) либо дефицитом инсулинчувствительных рецепторов в клетках-мишенях (диабет II типа). Для сахарного диабета характерны следующие нарушения обмена веществ:

а) снижение использования глюкозы клетками, усиление мобилизации гликогена и активация глюконеогенеза в печени приводят к увеличению содержания глюкозы в крови (гипергликемия) и преодоление ею почечного порога (глюкозурия);

б) ускорение липолиза (расщепления жиров), избыточное образование ацетил-КоА, используемого для синтеза с последующим поступлением в кровь холестерола (гиперхолестеролемия) и кетоновых тел (гиперкетонемия); кетоновые тела легко проникают в мочу (кетонурия);

в) снижение скорости синтеза белка и усиление катаболизма аминокислот в тканях приводит к повышению концентрации мочевины и других азотистых веществ в крови (азотемия) и увеличению их выведения с мочой (азотурия);

г) выведение почками больших количеств глюкозы, кетоновых тел и мочевины сопровождается увеличением диуреза (полиурия).

28.5. Гормоны мозгового вещества надпочечников.

К гормонам мозгового вещества надпочечников относятся адреналин и норадреналин (катехоламины). Они синтезируются в хромаффинных клетках из тирозина (рисунок 7).


Рисунок 7. Схема синтеза катехоламинов.

Секреция адреналина усиливается при стрессе, физических нагрузках. Мишени для катехоламинов - клетки печени, мышечной и жировой ткани, сердечно-сосудистая система. Механизм действия - дистантный. Эффекты реализуются через аденилатциклазную систему и проявляются изменениями углеводного обмена. Подобно глюкагону, адреналин вызывает активацию мобилизации гликогена (см. рисунок 6) в мышцах и печени, липолиз в жировой ткани. Это приводит к увеличению содержания глюкозы, лактата и жирных кислот в крови. Адреналин усиливает также сердечную деятельность, вызывает сужение сосудов.

Обезвреживание адреналина происходит в печени. Основными путями обезвреживания являются: метилирование (фермент - катехол-орто-метилтрансфераза, КОМТ), окислительное дезаминирование (фермент - моноаминооксидаза, МАО) и конъюгация с глюкуроновой кислотой. Продукты обезвреживания выводятся с мочой.

Регуляция метаболизма Система регуляции обмена веществ и функций организма образуют три иерархических уровня: 1 – ЦНС. Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней среды, преобразуют их в нервный импульс и передают через синапсы, используя медиаторы (химические сигналы), которые вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках. 2 – эндокринная система. Включает гипоталамус, гипофиз и периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула. 3 -внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, в результате: изменения активности ферментов (активация, ингибирование) ; изменение кол-ва ферментов (индукция или репрессия синтеза или изменение скорости их разрушения) ; изменение скорости транспорта в-ва через мембраны клеток.

Регуляция метаболизма Синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС; Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных релизинг-гормонов -либеринов и статинов, которые стимулируют или ингибируют, соответственно, синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза (тропных гормонов) ; Тропные гормоны стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые выделяются в общий кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями. Поддержание уровня гормонов за счет механизма обратной связи характерно для гормонов надпочечников, щитовидной железы, половых желез.

Регуляция метаболизма Не все эндокринные железы регулируются подобным образом: Гормоны задней доли гипофиза (окситоцин и вазопрессин) синтезируются в гипоталамусе в виде предшественников и хранятся в гранулах терминальных аксонов нейрогипофиза. Секреция гормонов поджелудочной железы (глюкагон и инсулин) напрямую зависит от концентрации глюкозы в крови.

Гормоны Гормоны – вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Классификация гормонов, основанная на их химической природе: 1) пептидные и белковые гормоны; 2) гормоны – производные аминокислот; 3) гормоны стероидной природы; 4) эйкозаноиды – гормоноподобные вещества, оказывающие местное действие.

Гормоны 1) Пептидные и белковые гормоны включают: гормоны гипоталамуса и гипофиза (тиролиберин, соматолиберин, соматостатин, гормон роста, кортикотропин, тиреотропин и др. – см. далее) ; гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон). 2) Гормоны – производные аминокислот: гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин и норадреналин) ; гормоны щитовидной железы (тироксин и его производные). 3) Гормоны стероидной природы: гормоны коркового вещества надпочечников(кортикостероиды) ; половые гормонами (эстрогены и андрогены) ; гормональная форма витамина D. 4) Эйкозаноиды: простагландины, тромбоксаны и лейкотриены.

Гормоны гипоталамуса Гипоталамус — место взаимодействия высших отделов ЦНС и эндокринной системы. В гипоталамусе открыто 7 стимуляторов (либерины) и 3 ингибитора (статины) секреции гормонов гипофиза, а именно: кортиколиберин, тиролиберин, люлиберин, фоллилиберин, соматолиберин, пролактолиберин, меланолиберин, соматостатин, пролактостатин и меланостатин; По химическому строению –низкомолекулярные пептиды. ц. АМФ участвует в передаче гормонального сигнала.

Гормоны гипофиза В гипофизе синтезируется ряд биологически активных гормонов белковой и пептидной природы, оказывающих стимулирующий эффект на различные физиологические и биохимические процессы в тканях-мишенях. В зависимости от места синтеза различают гормоны передней, задней и промежуточной долей гипофиза. В передней доле вырабатываются тропные гормонами (тропинами) , вследствие их стимулирующего действия на ряд других эндокринных желез.

Гормоны задней и средней долей гипофиза Гормоны задней доли гипофиза: Окситоцин у млекопитающих связан со стимуляцией сокращения гладких мышц матки при родах и мышечных волокон вокруг альвеол молочных желез, что вызывает секрецию молока. Вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов, однако основная роль его в организме сводится к регуляции водного обмена, откуда его второе название антидиуретического гормона. Гормональные эффекты, в частности вазопрессина, реализуются через аденилатциклазную систему. Гормоны средней доли гипофиза: Физиологическая роль меланотропинов заключается в стимулировании меланиногенеза у млекопитающих.

Гормоны щитовидной железы Синтезируются гормоны –йодированные производные аминокислоты тирозина. Трийодтиронин и тироксин (тетрайодтиронин). Регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечно- сосудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям и др. Точкой приложения действия тиреоидных гормонов, считается генетический аппарат.

Гормоны поджелудочной железы Поджелудочная железа относится к железам со смешанной секрецией. Панкреатические островки (островки Лангерганса) : α- (или А-) клетки продуцируют глюкагон, β- (или В-) клетки синтезируют инсулин, δ-(или D-) клетки вырабатывают соматостатин, F-клетки – малоизученный панкреатический полипептид. Инсулин Полипептид. В физиологической регуляции синтеза инсулина доминирующую роль играет концентрация глюкозы в крови. Повышение содержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина в панкреатических островках, а снижение ее содержания, наоборот.

Гормоны поджелудочной железы Глюкагон Полипептид. Вызывает увеличение концентрации глюкозы в крови главным образом за счет распада гликогена в печени. Органами-мишенями для глюкагона являются печень, миокард, жировая ткань, но не скелетные мышцы. Биосинтез и секреция глюкагона контролируются главным образом концентрацией глюкозы по принципу обратной связи. Действие через аденилатциклазную систему с образованием ц. АМФ.

Гормоны надпочечников Мозговое вещество вырабатывает гормоны, которые считаются производными аминокислот. Корковое вещество секретирует гормоны стероидной природы. Гормоны мозгового вещества надпочечников: Катехоламины (дофамин, адреналин и норадреналин) синтезируются из тирозина. Оказывают мощное сосудосуживающее действие, вызывая повышение АД. Регулируют обмен углеводов в организме. Адреналин вызывает резкое повышение уровня глюкозы в крови, что обусловлено ускорением распада гликогена в печени под действием фермента фосфорилазы. Адреналин, как и глюкагон, активирует фосфорилазу не прямо, а через систему аденилатциклаза-ц. АМФ-протеинкиназа

Гормоны надпочечников Гормоны коркового вещества надпочечников: Глюкокортикоиды -кортикостероиды, оказывающие влияние на обмен углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот; кортикостерон, кортизон, гидрокортизон (кортизол), 11 — дезоксикортизол и 11 -дегидрокортикостерон. Минералокортикоиды -кортикостероиды, оказывающие преимущественное влияние на обмен солей и воды; дезоксикортикостерон и альдостерон. В основе их структуры лежит циклопентанпергидрофенантрен. Оказывают действие через ядерный аппарат. См. лекцию 13.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала По механизму действия гормоны можно разделить на 2 группы: 1) Гормоны, взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные гормоны, адреналин, цитокины и эйкозаноиды) ; Действие реализуется в основном путем посттрансляционных (постсинтетических) модификаций белков в клетках, 2) Гормоны (стероидные, тиреоидные гормоны, ретиноиды, витамин D 3 -гормоны), взаимодействующие с внутриклеточными рецепторами выступают в качестве регуляторов экспрессии генов.

Механизмы передачи гормонального сигнала Гормоны, взаимодействующие с клеточными рецепторами, передают сигнал на уровне клетки через вторичные посредники (ц. АМФ, ц. ГМФ, Са 2+ , диацилглицерол). Каждой из этих систем посредников гормонального эффекта соответствует определенный класс протеинкиназ. протеинкиназа типа А регулируется ц. АМФ, протеинкиназы G – ц. ГМФ; Са 2+ — кальмодулинзависимые протеинкиназы — под контролем внутриклеточной [Са 2+ ], протеинкиназа типа С регулируется диацилглицеролом в синергизме со свободным Са 2+ и кислыми фосфолипидами. Повышение уровня какого-либо вторичного мессенджера приводит к активации соответствующего класса протеинкиназ и последующему фосфорилированию их белковых субстратов. В результате меняется не только активность, но и регуляторные и каталитические свойства многих ферментных систем клетки.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Аденилатциклазная мессенджерная система: В нем задействовано мимимум пять белков: 1) рецептор гормона; 2) G-белок, осуществляющий связь между аденилатциклазой и рецептором; 3) фермент аденилатциклаза, выполняющая функцию синтеза циклического АМФ (ц. АМФ); 4) ц. АМФ-зависимая протеинкиназа, катализирующая фосфорилирование внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность; 5) фосфодиэстераза, которая вызывает распад ц. АМФ и тем самым прекращает (обрывает) действие сигнала

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Аденилатциклазная мессенджерная система: 1) C вязывание гормона с β-адренергическим рецептором приводит к структурным изменениям внутриклеточного домена рецептора, что обеспечивает взаимодействие рецептора со вторым белком сигнального пути – ГТФ-связывающим G -белком. 2) G-белок – представляет собой смесь2 типов белков: активного Gs и ингибиторного G i. Гормонрецепторный комплекс сообщает G-белку способность не только легко обменивать эндогенный связанный ГДФ на ГТФ, но и переводить Gs-белок в активированное состояние, при этом активный G-белок диссоциирует в присутствии ионов Mg 2+ на β-, γ-субъединицы и комплекс α-субъединицы Gs в ГТФ-форме; этот активный комплекс затем перемещается к молекуле аденилатциклазы и активирует ее.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Аденилатциклазная мессенджерная система: 3) Аденилатциклаза представляет собой интегральный белок плазматических мембран, его активный центр ориентирован в сторону цитоплазмы и в активированном состоянии катализирует реакцию синтеза ц. АМФ из АТФ:

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Аденилатциклазная мессенджерная система: 4) Протеинкиназа А– это внутриклеточный фермент, через который ц. АМФ реализует свой эффект. Протеинкиназа А может существовать в 2 формах. В отсутствие ц. АМФ протеинкиназа не активна и представлена в виде тетрамерного комплекса из двух каталитических (С 2) и двух регуляторных (R 2) субъединиц. В присутствии ц. АМФ протеинкиназный комплекс обратимо диссоциирует на одну R 2 -субъединицу и две свободные каталитические субъединицы С; последние обладают ферментативной активностью, катализируя фосфорилирование белков и ферментов, соответственно изменяя клеточную активность. Адреналин, глюкагон.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Ряд гормонов оказывает тормозящий эффект на аденилатциклазу, соответственно снижая уровень ц. АМФ и фосфорилирование белков. В частности, гормон соматостатин, соединяясь со своим специфическим рецептором – ингибиторным G-белком (Gi), ингибирует аденилатциклазу и синтез ц. АМФ, т. е. вызывает эффект, прямо противоположный вызываемому адреналином и глюкагоном.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала К внутриклеточной системе мессенджеров относят также производные фосфолипидов мембран эукариотических клеток, в частности фосфорилированные производные фосфатидилинозитола. Эти производные освобождаются в ответ на гормональный сигнал (например, от вазопрессина или тиротропина) под действием специфической мембраносвязанной фосфолипазы С. В результате последовательных реакций образуются два потен- циальных вторичных мессенджера – диацилглицерол и инозитол-1, 4, 5 -трифосфат.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Биологические эффекты этих вторичных мессенджеров реализуютсяпо-разному. Диацилглицерол, как и свободны t ионов Са 2+ , действует через мембраносвязанный Са-зависимый фермент протеинкиназу С, которая катализирует фосфорилирование внутриклеточных ферментов, изменяя их активность. Инозитол-1, 4, 5 -трифосфат связывается со специфическим рецептором на эндоплазматическом ретикулуме, способствуя выходу из него ионов Са 2+ в цитозоль.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала Гормоны, взаимодействующие с внутриклеточными рецепторами: Изменяют экспрессию генов. Гормон после доставки с белками крови в клетку проникает (путем диффузии) через плазматическую мембрану и далее через ядерную мембрану и связывается с внутриядерным рецептором–белком. Комплекс стероид–белок затем связывается с регуляторной областью ДНК, с так называемыми гормончувствительными элементами, способствуя транскрипции соответствующих структурных генов, индукции синтеза белка de novo и изменению метаболизма клетки в ответ на гормональный сигнал.

Глава 16. ГОРМОНЫ, НЕРВНО-ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ

Одной из уникальных особенностей живых организмов является их слособносгь сохранять постоянство гомеостаза (постоянство многих свойств организма при постоянных условиях среды) при помощи меха­низмов саморегуляции, в координации которых одно из главных мест принадлежит гормонам. Гормоны - это биологически активные вещест­ва органической природы, вырабатывающиеся в клетках желез внутрен­ней секреции и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ.

В результате действия механизмов саморегуляции, а именно нервно-гормональных механизмов, в живой клетке достигается согласо­вание скоростей всех химических реакций и физико-химических процес­сов друг с другом, обеспечивается координация функций всех органов и адекватная реакция организма на изменения внешней среды. В регуляции процессов обмена веществ гормоны занимают промежуточное положение между нервной системой и действием ферментов, т.е. регуля­ция обмена веществ реализуется путем изменения скорости фермента­тивных реакций. Гормоны вызывают либо очень быструю реакцию, либо наоборот медленную реакцию, связанную с синтезом необходимого фер­мента заново. Таким образом, нарушения синтеза и распада гормонов, обусловленные, например, заболеваниями эндокринных желез, приводят к изменению нормального синтеза ферментов и, следовательно, к нару­шению обмена веществ и энергии.

В механизмах саморегуляции можно выделить три уровня.

Первый уровень - внутриклеточные механизмы регуляции. Сиг­налами для изменения состояния клетки служат различные метаболиты. Они могут:

- изменять активность ферментов путем их ингибирования или активации;

- изменять количество ферментов путем регулирования их син­теза и распада;

- изменять скорость трансмембранного перекоса веществ. Межорганная координация этого уровня регуляции обеспечивается пере­дачей сигналов двумя путями: через кровь с помощью гормонов (эндокринная система) и через нервную систему.

Второй уровень регуляции - эндокринная система. Гормоны ос­вобождаются в кровь на специфический стимул, которым может быть нервный импульс или изменение концентрации какого-то метаболита в крови, протекающей через эндокринную железу (например, снижение концентрации глюкозы). Гормон транспортируется с кровью и, достигая клеток мишеней, модифицирует в них обмен веществ через внутрикле­точные механизмы. При этом происходит изменение обмена веществ и устраняется стимул, вызвавший освобождение гормона. Выполнивший свою функцию гормон разрушается специальными ферментами.

Третий уровень регуляции - нервная система с рецепторами сиг­налов как внешней среды, так и внутренней. Сигналы трансформируются в нервный импульс, который в синапсе с клеткой-эффектором вызывает освобождение медиатора - химического сигнала. Медиатор через внутри­клеточные механизмы регуляции вызывает изменение обмена веществ. Клетками-эффекторами могут быть и эндокринные клетки, отвечающие на нервный импульс синтезом и выделением гормонов.

Все три уровня регуляции тесно взаимосвязаны и действуют как единая нервно-гормональная или нейро-гуморальная система регуляции (рис. 43).

Поток информации о состоянии внешней и внутренней среды организма поступает в нервную систему, где перерабатывается, а в ответ посылаются регуляторные сигналы к периферическим органам и тканям. Под прямым контролем нервной системы находятся мозговое вещество надпочечников и гипоталамус. Нервные импульсы, поступающие от раз­личных отделов головного мозга, влияют на секрецию клетками гипота­ламуса нейропептидов - либеринов и статинов, регулирующих выделение тропных гормонов гипофиза. Либерины стимулируют синтез и выделение тройных гормонов, а статины - ингибируют. Тройные гормоны гипофиза влияют на секрецию гормонов в периферических железах. Образование и секреция гормонов периферическими железами происходит непрерывно. Это необходимо для поддержания нужного уровня их в крови, так как они быстро инактивируются и выделяются из организма.

Рис. 43. Схема нервно-гормональной регуляции (сплошные стрелки означают син­тез гормонов, а пунктирные - влияние гормона на органы-мишени)

Концентрация гор­монов в крови невелика: порядка 10 -6 – 10- 11 моль/л. Время полужизни, в основ­ном, несколько минут, для некоторых - десятки минут, очень редко - часы. Тре­буемый уровень гормона в крови поддерживается за счет механизма саморегуля­ции по принципу «плюс-минус» межгормональных взаимоотошений. Тропные гормоны стимулируют обра­зование и секрецию гормо­нов периферическими желе­зами (знак "+"), а последние по механизму отрицатель­ной обратной связи угнета­ют (знак "-") образование тропных гормонов, действуя через клетки гипофиза (ко­роткая обратная связь) или нейро-секреторные клетки гипоталамуса (длинная обратная связь), рис.44. В последнем случае угнетается секре­ция либеринов в гипоталамусе.

Кроме того существует метаболитно-гормональная обратная связь: гормон, действуя на обмен веществ в тканях, вызывает изменение содержания в крови какого-либо метаболита, а тот по механизму обрат­ной связи влияет на секрецию гормонов в периферических железах или непосредственно (внутриклеточный механизм), или через гипофиз и ги­поталамус (см. рис. 44). Такими метаболитами являются глюкоза (инди­катор состояния углеводного обмена), аминокислоты (индикатор состоя­ния белкового обмена), нуклеотиды и нуклеозиды (индикаторы состояния нуклеинового и белкового обмена), жирные кислоты, холестерин (инди­каторы состояния липидного обмена); Н 2 О, Са 2+ , Na+, К + , СI¯ и некоторые другие ионы (индикаторы состояния водно-солевого баланса).

Классификация гормонов

Гормонам присущи следующие общие биологические признаки:

1) дисгантность действия, то есть они регулируют обмен и функ­ции зффекторных клеток на расстоянии;

2) строгая специфичность биологического действия, то есть один гормон нельзя целиком заменить другим;

3) высокая биологическая активность - достаточно очень малых количеств, порой десятка микрограмм, чтобы сохранить жизнь организма.

Гормоны классифицируются по:

1) химической природе;

2) механизму передачи сигнала в клетку - мишень;

3) биологическим функциям.

Все типы классификации несовершенны и носят несколько ус­ловный характер, особенно классификация по функциям, так как многие гормоны полифункциональны.

По химическому строению гормоны делят следующим обра­зом:

1) белково-пептидные (гормоны гипоталамуса, гипофиза, подже­лудочной и паращитовидной желез, кальциотонин щитовидной железы);

2) производные аминокислот (адреналин - производное фениланина и тирозина);

3) стероиды (половые гормоны - андрогены, эстрогены и гестагены, кортикостероиды).

По биологическим функциям гормоны делят на следующие группы:

1) регулирующие обмен углеводов, жиров, аминокислот - инсу­лин, глюкагон, адреналин, глюкокортикостероиды (кортизол);

2) регулирующие водно-солевой обмен - минераллокортикостероиды (альдостерон), антидиуретический гормон (вазопрессин);

3) регулирующие обмен кальция и фосфатов - паратгормон, кальцитонин, кальцитриол;

4)регулирующие обмен веществ, связанный с репродуктивной функцией (половые гормоны) - эстрадиол, прогестерон, тестостерон.

5) регулирующие функции эндокринных желез (тройные гормо­ны) - кортикотропин, тиротропин, гонадотропин.

Вэту классификацию не включены соматотропин, тироксин и некоторые другие гормоны, которые оказывают полифункциональное действие.

Кроме того, помимо гормонов, выделяющихся в кровь и дейст­вующих на органы, удаленные от места синтеза гормона, существуют еще гормоны местного действия, регулирующие обмен веществ в тех органах, где они образуются. К ним относят гормоны желудочно-кишечного трак­та, гормоны тучных клеток соединительной ткани (гепарин, гистамин), гормоны, выделяемые клетками почек, семенных пузырьков и других ор­ганов (простагландины) и т. д.


Похожая информация.


Волгоградский государственный медицинский университет
Медико-биологический факультет, III курс
Биохимия человека
БИОХИМИЯ
СТЕРОИДНЫХ
ГОРМОНОВ
Презентация слайдов к лекции
к.б.н. Валерия Геннадьевича Зайцева
(каф. теоретической биохимии с курсом клинической биохимии ВолГМУ)
© 2007, В.Г.Зайцев

План лекции

Введение
Стероидные гормоны – строение, номенклатура и
классификация
Общий обзор путей биосинтеза стероидных гормонов
Ферменты, вовлечённые в биосинтез
Пути биосинтеза отдельных гормонов и их регуляция
Стероидные гормоны в крови
Механизм действия / взаимодействие с клеткамимишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев

Особенности стероидных гормонов

Общность происхождения (предшественник –
холестерин)
Жирорастворимые, потому легко проникают через
мембраны
Не сохраняются и не запасаются в эндокринной ткани,
секретируются сразу же после синтеза
Регулируется синтез, а не высвобождение
Ферменты биосинтеза стероидных гормонов
локализованы в митохондриях и гладком ЭПР
Транспорт с кровью требует наличия специальных
гормон-связывающих белков-переносчиков
В некоторых случаях могут быть конвертированы в
формы с измененной биологической активностью
неэндокринными тканями (печень, ткани-мишени)
© 2007, В.Г.Зайцев

Скелет стероидных гормонов

1,2-Циклопентанопергидрофенантрен
4 углеводородных кольца
(3 шестичленных и 1
пятичленное)
Положения заместителей
указаны стрелками
Возможные заместители:
метил-, гидрокси-, оксо-,
карбоксил-, ацетил-,
гидроксиацетил-,
карбоксиалкил- и др.
© 2007, В.Г.Зайцев

Метаболическое происхождение

Все стероидные гормоны
– липофильные
низкомолекулярные
соединения, общим
предшественником
которых является
холестерин
Источники холестерина в
организме человека:
пища и биосинтез
(преимущественно в
гепатоцитах)
© 2007, В.Г.Зайцев

Место стероидных гормонов в обмене холестерина

ХОЛЕСТЕРИН
Желчные кислоты
Прогестерон
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Витамин D
Андрогены
Эстрогены
© 2007, В.Г.Зайцев

Стереохимия стероидов

Для связи B/C у
стероидов животных
известна только цисконформация
Связи A/B и C/D
могут быть и цис-, и
трансБольшинство
стероидных
гормонов человека
имеют конформацию
транс-транс-транс
(5α-стероиды)
5α-стероиды
5β-стероиды
© 2007, В.Г.Зайцев

Стероиды с регуляторным действием

1.
2.
«Истинные» стероидные гормоны:
синтезируются главным образом в железах внутренней
секреции
эндокринные эффекты
Нейростероиды (Baulieu E.E., 1991; Biol. Cell. 71:3-10)
синтезируются клетками центральной нервной системы
(ЦНС)
аутокринные и паракринные эффекты
© 2007, В.Г.Зайцев

Необходимые этапы обмена

Синтез стероидных гормонов непосредственно из холестерина
или из промежуточных продуктов
Секреция стероидных гормонов в кровь / транспорт к мишеням
действия
Периферический обмен (превращение первичных стероидных
гормонов в метаболиты с иной биологической активностью,
происходит в печени и в клетках-мишенях)
Поглощение клетками-мишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов / выведение
продуктов распада
© 2007, В.Г.Зайцев

10. Классификации стероидных гормонов

По месту образования
По биологическим функциям (на какие системы
воздействуют)
По видам биологической активности
По биохимической активности
По типам клеток-мишеней
По химической структуре
По гендерности (универсальные/мужские/женские)
© 2007, В.Г.Зайцев

11. Места образования

НАДПОЧЕЧНИКИ (кортикостероиды –
глюкокортикоиды и минералокортикоиды, отчасти –
прогестерон и некоторые андрогены)
СЕМЕННИКИ (мужские половые гормоны – андрогены)
ЯИЧНИКИ (женские половые гормоны – прогестины и
эстрогены)
ФЕТОПЛАНЦЕНТАРНАЯ ЭНДОКРИННАЯ ТКАНЬ
(прогестерон с 6-8-й нед беременности, а также
эстрогены – из дегидроэпиандростеронсульфата)
© 2007, В.Г.Зайцев

12. Классы стероидных гормонов

ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ (основной представитель –
кортизол)
МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ (наиболее известен и изучен
альдостерон)
АНДРОГЕНЫ (например, тестостерон)
ПРОГЕСТИНЫ, или ПРОГЕСТОГЕНЫ (прогестерон)
ЭСТРОГЕНЫ (наиболее значимые – эстрадиол и эстрон)
© 2007, В.Г.Зайцев

13. Общая схема биосинтеза

© 2007, В.Г.Зайцев

14. Общий метаболический предшественник

Прегненолон (C21-стероид)
Образуется на первом этапе синтеза
ВСЕХ стероидных гормонов
Реакция отщепления боковой цепи
холестерина катализируется особым
цитохром Р450-зависимым
ферментом – Р450scc (также
называемым 20,22-десмолазой или
20,22-лиазой)
Ключевой этап синтеза стероидных
гормонов
Регулируется адренокортикотропным
гормоном (АКТГ) в надпочечниках и
лютеинизирующим гормоном (ЛГ) в
половых железах
© 2007, В.Г.Зайцев

15. Андрогенные стероиды

Тестостерон
17β-гидроксиандрост-4-ен-3-он
Андростендион
Андрост-4-ен-3,17-дион
5α-дигидротестостерон
17β-гидрокси-5β-андростан-3-он
© 2007, В.Г.Зайцев

16. Андрогенные стероиды

Места синтеза
Семенники
Кора надпочечников
Андрогенная активность
Рост и развитие мужских половых органов
Вовлечены в определение пола плода
Влияют на пол-специфические особенности поведения
Определяют проявление вторичных половых признаков
Стимуляторы и регуляторы сперматогенеза
Анаболическое действие
Развитие мышечной массы
Развитие скелета и соединительной ткани
Развитие волосяного покрова
Вызывают обращение катаболических процессов,
приводящих к снижению массы отдельных видов тканей
Стимуляция синтеза белка, подавление его распада
© 2007, В.Г.Зайцев

17. Анаболические стероиды

© 2007, В.Г.Зайцев

18. Эстрогенные стероиды

Эстрон
Эстрадиол
3-гидроксиэстр-1,3,5-триен-17-он
эстр-1,3,5-триен-3,17β-диол
Эстриол
Эстр-1,3,5-триен-3,16α,17β-триол
© 2007, В.Г.Зайцев

19. Эстрогенные стероиды

Места синтеза
Яичники
Плацента
В небольших количествах – надпочечники, гипоталамус,
аденогипофиз, семенники
Физиологическая активность природных эстрогенов
Регуляция репродукции
Развитие женских половых органов
Регуляция овуляции
Подготовка организма женщины к беременности и
регуляция стадий беременности
Регуляция обмена костной ткани (рост)
Регуляция характера жировых отложений
© 2007, В.Г.Зайцев

20. Синтетические эстрогены

Сильнее, чем природные эстрогены, подавляют
овуляцию
Входят в состав оральных контрацептивов
© 2007, В.Г.Зайцев

21. Прогестины

Места синтеза
Желтое тело яичников
Плацента
Семенники
Кора надпочечников
Физиологическая активность
природных эстрогенов
Сохранение и поддержание
беременности
Подавление созревания
фолликулов и овуляции
Предотвращение спонтанных
сокращений матки
Развитие молочных желез
Прогестерон
прег-4-ен-3,20-дион
© 2007, В.Г.Зайцев

22. Минералокортикоиды

Места синтеза
Кора надпочечников (zona glomerulosa)
Физиологическая активность
Регуляция уровня и баланса электролитов (усиливают
реабсорбция натрия и экскрецию калия)
Регуляция водного обмена
Повышение артериального давления
альдегидная форма
полуацетальная форма
Альдостерон
11β,21-дигидроксипрегн-4-ен-3,18,20-трион
© 2007, В.Г.Зайцев

23. Глюкокортикоиды

Места синтеза
Кора надпочечников (zona fasciculata)
Физиологическая активность
Регуляция обмена углеводов (глюконеогенез), белков
(протеолиз), жиров (липолиз), кальция
Супрессия активности иммунной системы, регуляция,
воспалительных и аллергических реакций
Одни из стрессовых гормонов
Вовлечены в формирование памяти, обучаемости,
настроения, суточных ритмов
© 2007, В.Г.Зайцев

24. Суточный ритм секреции кортизола

© 2007, В.Г.Зайцев

25. Регуляторы синтеза стероидных гормонов

1.
Лютеинизирующий гормон (ЛГ)
прогестерон и тестостерон
2.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ)
кортизол
3.
Фолликуло-стимулирующий гормон (ФСГ)
эстрогены
4.
Ангиотензины II и III
альдостерон
© 2007, В.Г.Зайцев

26. Стероидогенные ферменты

расположены в митохондриях и гладком ЭПР
1.
2.
3.
4.
Десмолазы (лиазы)
Р450scc удаляет часть боковой цепи холестерина. Реакция
требует цитохрома Р450, О2, NADPH. Фермент
митохондриальный, сопряжен с электрон-траспортной
системой
Гидроксилазы
Требуют цитохрома Р450, О2, NADPH и могут быть
обнаружены как в митохондриях, так и в ЭПР
Дегидрогеназы гидроксилированных стероидов
(оксидоредуктазы)
Могут быть цитозольными и микросомальными. Реакции
обратимы, направление зависит от соотношения
NAD(P)/NAD(P)H
Ароматаза
Превращает А-цикл в ароматическое кольцо. Мембраносвязанный цитохром Р450-зависимый фермент
© 2007, В.Г.Зайцев

27. Стероидогенные ферменты

Тривиальное название
«Старое»
обозначение
«Новое»
обозначение
Десмолаза
P450scc
CYP11A1
3β-Гидроксистероиддегидрогеназа
3β-HSD
3β-HSD
17α-Гидроксилаза / 17,20лиаза
P450C17
CYP17
21-Гидроксилаза
P450C21
CYP21A2
11β-Гидроксилаза
P450C11
CYP11B1
Альдостерон-синтаза
P450C11AS
CYP11B2
Ароматаза
P450aro
CYP19
© 2007, В.Г.Зайцев

28. Стероидогенные ферменты

© 2007, В.Г.Зайцев

29. Синтез стероидов в надпочечниках

* DHEA-S – дегидроэпиандростерона сульфат
© 2007, В.Г.Зайцев

30. Регуляция синтеза стероидов в надпочечниках

zona fasciculata + zona reticularis
адренокортикотропный гормон (АКТГ) + кортикотропинлиберин + кортизол (отрицательная обратная связь)
цАМФ-зависимая регуляция
zona glomerulosa
ангиотензины II и III стимулируют P450scc
регуляция уровнем внутриклеточного Ca2+ по
протеинкиназа С-зависимому механизму
калий плазмы может регулировать синтез
минералокортикоидов непосредственно, через действие
потенциал-зависимых Ca2+-каналов
изменение уровня калия в плазме всего на 0,1 мМ
вызывает почти двукратное изменение секреции
альдостерона
© 2007, В.Г.Зайцев

31. Синтез половых гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

32. Регуляция синтеза андрогенов

МУЖЧИНЫ
Клетки Лейдига
продукция тестостерона стимулируется ЛГ по цАМФзависимому механизму
не могут синтезировать дигидротестостерон
Клетки Сертоли
продукция тестостерона стимулируется ФСГ по цАМФзависимому механизму
могут использовать эндогенный и экзогенный (из клеток
Лейдига) тестостерон для синтеза дигидротестостерона
ЖЕНЩИНЫ
Текальные клетки яичников
продукция андростендиона и тестостерона
стимулируется ЛГ по цАМФ-зависимому механизму
© 2007, В.Г.Зайцев

33. Регуляция синтеза андрогенов

* StAR – Steroidogenic Acute Regulatory Protein
© 2007, В.Г.Зайцев

34. Антагонисты андрогенов

CH3 OH
O
CH3
CH
CH3
N
H
CH3
CH3
CH3
CH3
N
O
O
N
H H
Финестерид
Даназол
(облысение)
(эндометриоз)
O
O
O
CH3
O
HN
S
HN
HO
CH3
CH3
F
CF3
CF3
CN
NO2
Бикалутамид
Флутамид
(рак простаты)
(рак простаты)
© 2007, В.Г.Зайцев

35. Ароматаза в синтезе эстрогенов

Ароматаза присутствует в текальных и гранулёзных клетках
яичников
В текальных клетках синтез эстрогенов (секреция в кровь)
стимулируется ЛГ через активацию синтеза андрогенов
В гранулёзных синтез эстрогенов (из андрогенов текальных
клеток, секреция в фолликулярную жидкость)
стимулируется ФСГ через увеличение активности
ароматазы. Созревание гранулёзных клеток повышает их
чувствительность к ЛГ
© 2007, В.Г.Зайцев

36. Ароматаза в синтезе эстрогенов

O
CYP19
O
CYP19
O
HO
H
HO
HO
O2, NADPH
O
O2, NADPH
O
O
androstenedione
19,19-dihydroxyandrostenedione
19-hydroxyandrostenedione
O
-H2O
+3
Fe
O
-HCOOH
HO
O
CYP19
O
O2, NADPH
H2O
O
O
HO
O
estrone
O
peroxy enzyme
intermediate
19-oxoandrostenedione
© 2007, В.Г.Зайцев

37. Ароматаза в синтезе эстрогенов

O
H
O
androstenedione
OH
17 -HSD
OH
aromatase
HO
+H2O
+
HCOOH
O
estradiol
testosterone
© 2007, В.Г.Зайцев

44. Рецепторы стероидных гормонов

(intranuclear)
dimerization
(intracellular)
transcription
translation
Intracellular effects
proteins
extracellular effects
© 2007, В.Г.Зайцев

45. Рецепторы стероидных гормонов

S
R
hsp hsp
R
S
+
hsp hsp
R
S
R
+ or -
S
HRE
Target gene
© 2007, В.Г.Зайцев

46. Рецепторы стероидных гормонов

Cytoplasm
Ligand
Nucleus
Cell specific
Response
SR
SR SR
Protein
SR
TF TF
SR SR
HRE
mRNA
© 2007, В.Г.Зайцев

47. Регуляция функции стероидных гормонов

Концентрация гормона
Фосфорилирование/дефосфорилирование
При низкой концентрации стероидов фосфорилирование
обычно слабое
Фосфорилируются серин и треонин
Фермент: митоген-активируемые протеинкиназы
(MAPKs)
Связывание стероида может увеличивать степень
фосфорилирования
Фосфорилирование повышает сродство рецептора к
ДНК, транскрипционную активность и стабильность
комплекса гормон–рецептор–ДНК
© 2007, В.Г.Зайцев

48. Рецепторы стероидных гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

49. Рецепторы стероидных гормонов

E
ER
E
ER
Estrogen response element
E
ER
Fos
Jun
AP-1 element (or Sp-1)
© 2007, В.Г.Зайцев

50.

Steroid Receptors Class ll Receptors
GR Glucocorticoid
PR Progesterone
AR Androgen
ER Estrogen
SR
SR
Palindrome HREs
Orphan Receptors
VDR, PPAR
TR, FXR
RXR, LXR
RAR, PXR
NR RXR
Direct Repeat HREs
NGFI-B
SF-I
ERR
ReVERB
NR
Halfsite HREs
AAA-ACGGTCA NBRE
AGAACA-N3-TGTTCT GRE/PRE ACGGTCA-N1-5-AGGTCA
TCA-AGGTCA SFRE
AGGTCA-N3-TGACCT ERE

51. Коактиваторы рецепторов экстрогенов

CBP
pCAF
histone acetylation
SRC SRC
ER
RGGTCA
ER
ACTGGR
TFII-B
TBP
transcription
RNA
Pol.
© 2007, В.Г.Зайцев

52. Синергизм гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

53. Инактивация стероидных гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

54. Заболевания, связанные с нарушениями обмена стероидов

ГИРСУТИЗМ (избыточная продукция
дегидроэпиандростерона, дефект одного из 3-х
ферментов биосинтеза)
БОЛЕЗНЬ АДДИСОНА (гипокортицизм)
СИНДРОМ КУШИНГА (гиперкортицизм – опухоли
надпочечников или гипофиза, ятрогенный)
ГИПЕРКОРТИЦИЗМ без синдрома Кушинга
СИНДРОМ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К АНДРОГЕНАМ
(тестикулярная феминизация)
© 2007, В.Г.Зайцев
Нормальная физиология Марина Геннадиевна Дрангой

27. Синтез, секреция и выделение гормонов из организма

Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках.

Генетический контроль осуществляется либо на уровне образования мРНК (матричной РНК) самого гормона или его предшественников либо на уровне образования мРНК белков ферментов, которые контролируют различные этапы образования гормона.

В зависимости от природы синтезируемого гормона существуют два типа генетического контроля гормонального биогенеза:

1) прямой, схема биосинтеза: «гены – мРНК – про-гормоны – гормоны»;

2) опосредованный, схема: «гены – (мРНК) – ферменты – гормон».

Секреция гормонов – процесс освобождения гормонов из эндокринных клеток в межклеточные щели с дальнейшим их поступлением в кровь, лимфу. Секреция гормона строго специфична для каждой эндокринной железы.

Секреторный процесс осуществляется как в покое, так и в условиях стимуляции.

Секреция гормона происходит импульсивно, отдельными дискретными порциями. Импульсивный характер гормональной секреции объясняется циклическим характером процессов биосинтеза, депонирования и транспорта гормона.

Секреция и биосинтез гормонов тесно взаимосвязаны друг с другом. Эта связь зависит от химической природы гормона и особенностей механизма секреции.

Выделяют три механизма секреции:

1) освобождение из клеточных секреторных гранул (секреция катехоламинов и белково-пептидных гормонов);

2) освобождение из белоксвязанной формы (секреция тропных гормонов);

3) относительно свободная диффузия через клеточные мембраны (секреция стероидов).

Степень связи синтеза и секреции гормонов возрастает от первого типа к третьему.

Гормоны, поступая в кровь, транспортируются к органам и тканям. Связанный с белками плазмы и форменными элементами гормон аккумулируется в кровяном русле, временно выключается из круга биологического действия и метаболических превращений. Неактивный гормон легко активируется и получает доступ к клеткам и тканям.

Параллельно идут два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическая инактивация.

В процессе обмена гормоны изменяются функционально и структурно. Подавляющая часть гормонов метаболизируется, и лишь незначительная их часть (0,5-10 %) выводятся в неизмененном виде. Метаболическая инактивация наиболее интенсивно протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Продукты гормонального метаболизма активно выводятся с мочой и желчью, желчные компоненты окончательно выводятся каловыми массами через кишечник.

автора Марина Геннадиевна Дрангой

Из книги Гомеопатия. Часть II. Практические рекомендации к выбору лекарств автора Герхард Кёллер

Из книги Основы интенсивной реабилитации. Травма позвоночника и спинного мозга автора Владимир Александрович Качесов

Из книги Нормальная физиология автора

Из книги Нормальная физиология автора Николай Александрович Агаджанян

Из книги Атлас: анатомия и физиология человека. Полное практическое пособие автора Елена Юрьевна Зигалова

Из книги Философский камень гомеопатии автора Наталья Константиновна Симеонова

Из книги Целительные силы. Книга 1. Очищение организма и правильное питание. Биосинтез и биоэнергетика автора Геннадий Петрович Малахов

Из книги Секреты целителей Востока автора Виктор Федорович Востоков

Из книги Талассо и релаксация автора Ирина Красоткина

автора Борис Васильевич Болотов

Из книги Рецепты Болотова на каждый день. Календарь на 2013 год автора Борис Васильевич Болотов

автора Галина Ивановна Дядя

Из книги Как сбалансировать гормоны щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы автора Галина Ивановна Дядя

Из книги Лечебные чаи автора Михаил Ингерлейб

Из книги Минимум жира, максимум мышц! автора Макс Лис
Поделиться: