Кальций как медиатор действия гормонов.

Роль ионизированного кальция в действии гормонов доказывается следующими наблюдениями: эффект многих гормонов

1. исчезает в бескальциевой среде или при истощении внутриклеточных запасов Са²⁺;

2. может быть имитирован с помощью агентов, увеличивающих концентрацию Са²⁺ в цитоплазме, например Са²⁺ - ионофора А23187;

3. сопряжен с транспортом Са²⁺ в клетку.

Добавление L₁ агонистов или вазопрессина к изолированным гепатоцитам через несколько секунд увеличивает в 3 раза содержание Са²⁺. Это увеличение концентрации Са²⁺ вызывает возрастание активности фосфорилазы.

Первоначально Са²⁺ поступает из клеточных органел, причем запасов Са²⁺ достаточно для немедленного эффекта гормона. Для более продолжительного действия необходим либо вход Са²⁺ в клетку, либо торможение его выхода, осуществляемого Са²⁺ -насосом. Торможение выхода Са²⁺ зависит от происходящего одновременно возрастания концентрации ц-АМФ.

Активация фосфорилазы происходит путем превращения фосфорилазы b в фосфорилазу а под действием фермента киназы фосфорилазы b. В состав киназы фосфорилаза b входит кальмодулин, и активность фермента возрастает при увеличении концентрации Са²⁺ в пределах 0,1 – 1мкмоль/л, т.е. в тех же пределах в каких содержание ионов кальция в цитозоле печени повышается в присутствии гормона.

Роль продуктов превращения фосфоинозитидов в Са²⁺ - зависимом действии гормонов.

Связь между рецептором гормона на плазматической мембране и внутриклеточным резервуаром Са²⁺ осуществляется с помощью специфических сигналов. Роль таких сигналов выполняют продукты превращения фосфоинозитидов. Фосфатидилинозитол – 4,5 – дифосфат под действием фосфолипазы С гидролизуется до миоинозитол – 1,4,5 – трифосфата и диацилглицерола. Эту реакцию в гепатоцитах активируют адреналин и вазопрессин.

Продукт гидролиза фосфоинозитида – 1,2 – диацилглицерол – активирует Са²⁺ - фосфолипид-зависимую протеинкиназу за счет увеличения К_m – фермента по отношению к Са²⁺.

Действие АКТГ, ангиотензина II, серотонина, ряда стероидогенных агентов сопряжено с возрастанием концентраций фосфатидной кислоты, фосфоинозитола и полифосфоинозитидов в соответствующих клетках-мишенях.

Добавление к клеткам тиреотропин – релизинг – гормона (тиролиберин – ТРГ) возрастает расщепление фосфоинозитидов фосфолипазой С; при этом повышается уровень инозитол-ди- и трифосфатов в клетках в результате происходит мобилизация внутриклеточного кальция. Это ведет к активации Са²⁺ - зависимой протеинкиназы, которая фосфорилирует ряд белков.

Своевременные представления о роли Са²⁺, как внутриклеточного посредника в действии гормонов основано на двух наблюдениях. Во-первых, удалось количественно определить быстрые изменения внутриклеточной концентрации Са²⁺ - такие изменения соответствуют роли внутриклеточных посредников. Второе наблюдение, указывающее на связь Са²⁺ с эффектом гормонов, состояло в определении внутриклеточных мишеней действия этого иона: был обнаружен Са²⁺ зависимый регулятор фосфодиэстеразной активности, и это послужило основой для понимания того, каким образом Са²⁺ и ц-АМФ взаимодействуют внутри клетки.

Кальмодулин – кальций-зависимый регуляторный белок, содержит 4 участка связывания ионов Са²⁺. Связывание ионов Са²⁺ приводит к изменению конформации белка: большая часть молекулы приобретает структуру -спирали. Эти конформационные переходы определяют способность кальмодулина активировать или ингибировать определенные ферменты. Са²⁺ - кальмодулин оказывает регуляторное влияние не только на активность ферментов и транспорт ионов, но и на функционирование многих структурных элементов в клетке: актин-миозиновый комплекс гладких мышц, изменение формы клеток, митоз, высвобождение гранул, эндоцитоз.