1.4. Механизмы действия гормонов

Попадая в систему кровообращения, гормоны разносятся по всему телу. В крови небольшие их количества обнаруживаются в виде связанных с мембраной красных кровяных телец, основная часть находится в плазме, в растворенном виде (белково-пептидные гормоны) или в комплексе с белками плазмы (стероидные и тиреоидные гормоны). Белково-пептидные гормоны, находясь в кровеносном русле, подвергаются расщеплению различными протеолитическими ферментами, что препятствует их взаимодействию с тканями-мишенями. Эндокринные железы, продуцирующие белково-пептидные гормоны, способны их накапливать и выделять по мере необходимости.

У желез, синтезирующих стероидные и тиреоидные гормоны, отсутствует накапливающая способность. По сути дела, гормоны, связанные с транспортными белками плазмы (альбумином, транстиретином или специфическим транспортным белком), являются своего рода депо, которое предоставляет их ткани-мишени по необходимости.

Поскольку гормоны перемещаются с кровью, они вступают в контакт практически со всеми тканями тела. Почему же тогда их действие ограничено определенными клетками-мишенями? Оно обусловлено наличием специфических рецепторов, позволяющих считывать информацию, закодированную в гормоне. Обычно клетка-мишень образует на своей поверхности от 2000 до 100 000 рецепторов для какого-либо одного биологически активного вещества. Рецептор – это белок, иногда гликопротеин, который имеет один или несколько контактов связывания лиганда (от лат. ligo — связываю) - гормона и эффекторный, или активный, контакт, который вызывает биологический ответ в клетке. Все рецепторы на основании их локализации можно разделить на две обширные группы: 1) мембранные или поверхностные и 2) внутриклеточные рецепторы. Мембранные рецепторы располагаются в плазматической мембране клетки-мишени и взаимодействуют с белково-пептидными гормонами. Внутриклеточные рецепторы взаимодействуют со стероидными и тиреоидными гормонами. При взаимодействии с рецептором, находящимся в цитоплазме, в ядре или на поверхности плазматической мембраны, образуется гормон-рецепторный комплекс.

Гормон-рецепторный комплекс, образующийся внутри клетки, непосредственно оказывает действие на геном клетки, подавляя или активируя синтез белка. Образовавшийся комплекс гормон-рецептор проникает в ядро и связывается с частью ДНК, изменяя скорость транскрипции и количество информационной (матричной) РНК (мРНК). Увеличение или уменьшение количества мРНК влияет на синтез белка в процессе трансляции, что приводит к изменению функциональной активности клетки, мРНК поступает в цитоплазму и обеспечивает белковый синтез. Эти белки могут быть:

• ферментами, оказывающими многочисленные воздействия на клеточные процессы;

• структурными белками, которые используются для роста и восстановления тканей;

• регуляторными белками, способными изменить функцию ферментов.

Иначе действует гормон-рецепторный комплекс, образующийся на поверхности клетки. Взаимодействие гормона с рецептором, локализованным на плазматической мембране, влияет на активность клетки посредством сложного биохимического механизма, как правило, с участием второго посредника внутри клетки. Наиболее хорошо изученным и распространенным посредником является циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Прикрепление гормона к рецептору на оболочке активирует фермент аденилатциклазу. Этот фермент катализирует образование цАМФ при участии АТФ, цАМФ вызывает в клетке разнообразные эффекты, которые приводят в конечном счете к физиологическому ответу клетки:

• активация клеточных ферментов;

• изменение проницаемости мембраны;

• обеспечение белкового синтеза:

• изменение клеточного метаболизма;

• стимулирование клеточных выделений.

Таким образом, гормоны, которые не могут легко проходить через клеточную оболочку, активируют систему посредников клетки, что приводит к изменениям внутриклеточных функций. К числу других веществ, способных действовать в качестве вторых посредников, относятся циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок - кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы - ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.

После попадания в систему кровообращения большинство гормонов достаточно быстро деградирует. Как правило, их период полураспада не превышает 30 минут, хотя этот показатель в значительной степени может варьировать. Например, период полураспада катехоламинов составляет несколько секунд, тогда как для тиреоидных гормонов этот показатель равен нескольким дням. Продолжительность жизни любого гормона в крови зависит от особенностей метаболизма и клиренса (очищения) из системы кровообращения. Метод выведения определяется химическим составом гормона. Белково-пептидные гормоны и катехоламины обычно расщепляются протеолитическими ферментами, а образовавшиеся в результате распада аминокислоты выводятся через мочевыводящие пути. Стероидные и тиреоидные гормоны подвергаются деградации в печени посредством серии химических реакций. Затем они выводятся через мочевыводящие пути, а небольшая часть выделяется печенью в составе желчи.

Контрольные вопросы:

1. Транспорт гормонов кровью.

2. Что такое специфический рецептор гормона?

3. Группы локализации специфических рецепторов гормонов.

4. Где образуется гормон-рецепторный комплекс?

5. Механизм действия гормон-рецепторного комплекса в зависимости от места его образования.

6. Какие физиологические эффекты вызывает гормон в клетке-мишени?

7. От чего зависит продолжительность жизни гормона?