Общие представления о синтезе гормонов

Механизмы синтеза гормонов, как и их химическая природа очень разнообразны. Гормоны белковой природы синтезируются в соответствии с общими закономерностями синтеза белков. Непептидные производные аминокислот и стероиды синтезируются по собственным метаболическим путям. Можно выделить следующие закономерности синтеза гормонов:

1.Гормоны белковой природы синтезируются в виде своих неактивных предшественников, и перед секрецией подвергаются активации. Дополнительные последовательности необходимы для перемещения синтезированной молекулы через мембраны эндоплазматического ретикулума к аппарату Гольджи. Например, инсулин синтезируется в виде неактивного препроинсулина. Заблаговременное образование гормонов белковой природы в виде предшественников и их накопление в секреторных гранулах обусловлено сложностью механизмов белкового синтеза, что требует много времени для его развертывания и не позволяет давать оперативный клеточный ответ.

2. Гормоны пептидной природы образуются также в результате деградации более крупного полипептидного предшественника. Например, АКТГ, -липотропин, -эндорфин, - и -мелацитстимулирующие гормоны образуются при расщеплении проопиомеланокортина – полипептида, состоящего из 285 аминокислотных остатков. Но самый впечатляющий пример крупного предшественника – тиреоглобулин. Этот белок состоит из 5 тыс. аминокислотных остатков, в том числе около 120 остатков тирозина, из которых часть может быть подвергнута йодированию. В момент образования йодтиронинов вся молекула тиреоглобулина расщепляется ради освобождения нескольких молекул Т₃ и Т₄.

3.Гормоны белковой природы и непептидные производные аминокислот после синтеза накапливаются перед секрецией в специальных секреторных гранулах. В таком случае эндокринная клетка может дать ответ, соответствующий силе раздражителя. Это характерно, например, для инсулина, катехоламинов. Стероидные гормоны, как правило, не запасаются.

4 Синтез стероидов и непептидных производных аминокислот заканчивается образованием активного гормона.

5.Некоторые гормоны, секретируемые эндокринной клеткой, в периферических тканях могут подвергаться метаболической активации или изменять специфику своего действия. Так, например, щитовидная железа секретирует тироксин, из которого в клетках печени в результате дейодирования образуется либо более активный гормон трийодтиронин, либо реверсивный трийодтиронин, не обладающий тиреоидной активностью вообще. Тестостерон, обладающий выраженным анаболическим действием, превращается в тканях в дегидротестостерон, регулирующий развитие половых признаков.

Особенности биологического действия гормонов

1.Высокая биологическая активность. Гормоны циркулируют в крови и оказывают свое действие в ничтожно малых концентрациях 10^-15-10^-19 моль/л. Например, чтобы получить концентрацию адреналина, соответствующую его базальному уровню в крови, необходимо одну ложку адреналина развести в бассейне с площадью водного зеркала равного двум футбольным полям. Для получения 1 мг. кристаллического корколиберина были использованы гипоталамусы 500 тыс. овец.

Концентрации гормонов сильно варьируют, подвержены периодическим колебаниям, ритм которых может зависеть от времени суток, месяца. Так, наибольшая концентрация в крови гормона роста отмечается в ближайшее после засыпания время, а максимальный уровень кортизола отмечается в ранние утренние часы, пиковые значения концентрации мелатонина зафиксированы в период с ноля до 4 часов утра. Данные о суточной динамике секреции могут быть использованы для диагностических целей. Концентрация других гормонов изменяется в ответ на воздействие внешнего и внутреннего стимулирующего фактора.

2.Строгая специфичность биологического действия гормонов. Она связана с определенной настроенностью биохимических механизмов на действие гормона. Воздействие гормона вызывает лишь срабатывание этих механизмов. Так, инсулин в мышцах повышает потребление глюкозы и ее окисление, в жировой ткани – липогенез (синтез триглицеридов), в печени и мышцах - синтез белка, в печени и лимфоцитах –транспорт аминокислот.

3.Дистантность действия. Гормоны, как правило, регулируют процессы в клетках, которые пространственно удалены от мест образования гормона. Однако гормоны способны воздействовать и на прилегающие клетки данной ткани (паракринный эффект), а также на клетки, в которых они синтезируются (аутокринный эффект). Например, для протекания сперматогенеза необходим более высокий, чем в плазме, уровень тестостерона, соответственно клетки Лейдига, секретирующие тестостерон и семявыносящие канальцы расположены рядом. Паракринный эффект наблюдается также в отношении стимуляции кортизолом коры надпочечников синтеза катехоламинов в мозговом слое надпочечников.

4.Относительно короткий период полужизни гормонов, благодаря чему основным фактором, определяющим количество гормона в крови, является скорость его секреции эндокринной железой.

5.Выделяются из вырабатывающих их клеток во внеклеточное пространство;

6. Не являются структурными компонентами клеток и не используются как источник энергии.