Поняття про гормони

Гормони - це біологічно активні сполуки (БАС), біорегулятори, що синтезуються спе­

ціалізованими клітинами залоз внутрішньої секреції або іншими спеціалізованими неендок-

ринними клітинами організму, регулюють метаболічні процеси, фізіологічні функції, підтри­

мують гомеостаз.

Класифікація гормонів:

І. За хімічною природою розрізняють:

> гормони білково-пептидної природи (гіпоталамусу, гіпофізу, паращитовидної залози, каль-

цитонін, підшлункової залози);

> гормони - похідні амінокислот (тиреоїдні гормони та катехоламіни - похідні тирозину, ме-

латонін - похідний триптофану);

> гормони - стероїдної природи (глюко-та мінералокортикоїди, статеві гормони).

II. За місцем синтезу

> гормони центральних ендокринних утворень;

> гормони периферичних ендокринних утворень;

> гормони органів змішаних функцій;

> гормони дифузної ендокринної системи.

III. За характером біологічної дії

1. Істинні або “справжні” гормони - це біологічно активні сполуки, що виконують роль сигна­

лів в комунікації віддалених органів і тканин.

Особливості гормонів

> синтезуються спеціалізованими клітинами в ендокринних залозах;

> секретуються безпосередньо в кров, лімфу, чи спинномозкову рідину;

> здійснюють свою дію в дуже малих концентраціях ( 10'6- 10'11 моль/л) на віддалені

органи-мішені, тобто мають дистантну дію;

> при порушенні їх синтезу чи транспорту виникає специфічна патологія.

2. Гормоноподібні речовини (гормоноїди, парагормони, тканинні гормони, гістогормони, гор­

мони місцевої дії) - виконують роль сигналів міжклітинної комунікації між близько розташо­

ваними клітинами, тканинами, органами.

Особливості гормоноподібних речовин

> мають нейроендокринне або неендокринне походження;

> синтезуються спеціалізованими клітинами печінки, нирок, міокарду, сполучної

тканини, слизової шлунково-кишкового тракту, лімфатичної системи, тощо;

> виділяються не в кров, а в міжклітинну рідину (деякі з них діють в мембра-

нозв’язаному стані на поверхні ефекторної клітини);

> гормоноподобні речовини діють в більших ніж гормони концентраціях на близь­

ко розташовані клітини-мішені, тобто характеризуються місцевою (ізокринною)

дією

Види ізокринної дії гормонів. Регуляцiя секрецiї гормонiв. Каскадний механiзм пiдсилення гормонального сигналу.

1. Аутокринна дія - це вплив вільних розчинних форм регуляторних молекул на мембранні рецептори тієї ж клітини, що їх продукує

2. 2. Паракринна дія - це вплив вільних розчинних форм регуляторних молекул, що синтезу­ ються одними (ефекторними) клітинами на мембранні рецептори кількох поряд розташованих “клітин-мішеней”.

3. 3. Юкстакринна дія - це взаємодія мембранозв’язаної форми регулятора (наприклад цитокі- ну) локалізованого на ефекторній клітині з мембранним рецептором сусідньої клітини - міше­ ні.

4. 4. Ретрокринна дія - це дія вільних форм рецепторів цитокінів, що відірвалися від ефекторної клітини, на мембранозв’язані форми цитокінів дистантно розміщених клітин - мішеней.

Регуляція секреції гормонів.

1. Нервова або нейрогуморальна - реалізується через вплив симпатичної та парасимпатичної нервової системи. Прикладом є адаптаційний синдром у відповідь на стресові фактори (відкри­ тий Сельє), який супроводжується активацією синтезу гормонів гіпоталамуса - гіпофіза - над- нирників.

2. Метаболічна регуляція - здійснюється через вплив хімічних датчиків (метаболітів) крові на хеморецептори. Так, накопичення глюкози в крові стимулює синтез інсуліну і гальмує синтез адреналіну.

3. Тропна регуляція (гуморальна) - відбувається через вплив гропних гормонів гіпофізу на секрецію гормонів периферійними ендокринними залозами за принципом “прямого- зворотнього” зв’язку або “плюс-мінус”

взаємодії. Залози внутрішньої секреції і гормони, що ними продукуються, складають єдину систему, тісно пов’язану механізмами “прямого” (+) та “зворотнього” (-) зв’язку.

При кожному переході з одного рівня нейроендокринної системи на інший відбувається посилення (в десятки разів) гормонального сигналу (каскадна система посилення сигналу). Так, якщо під впливом нервових імпульсів з центральних відділів головного мозку, синтезується 1 молекула рилізінг-фактору гіпоталамусу, то він уже стимулює синтез 10 молекул тропного гормону гіпофіза, а останній стимулює синтез вже 100 молекул виконавчого гормону периферійними ендокринними залозами. Останній сприймається рецепторами клітини-мішені і багато разів посилюючись, завдяки системі внутрішньоклітинної сигналізації, викликає утво­ рення мільйонів молекул відповідного метаболіту.

Механізми дії гормонів та трансдукції гормонального сигналу Загальні поняття про рецептори та їх будову Рецептори - це генетично детерміновані макромолекули, переважно, глікопротеїни, які мають здатність розпізнавати свій ліганд, утворювати з ним ліганд-рецепторний комплекс та трансформувати регуляторний сигнал в біологічну дію. В наш час розшифрована будова таких типів рецепторів плазматичних мембран:

А. Рецептори іонотропного типу поєднують функції рецептора та іонного каналу. Роз­ міщені на постсинаптичній мембрані синап- сів нейронів та нервово - м'язових пластин. Приєднання до рецептора ліганда (Ь), насам­ перед нейромедіатора, веде до відкриття іон­ них каналів, генерації іонних струмів, пере­ зарядки постсинаптичної мембрани і зміни біологічної функції клітини.

В. Рецептори метаботропного типу (К) складаються з трьох доменів: ^ позаклітинний домен або „М- впізнаючий”. До нього приєднується лі­ ганд (Ь) з утворенням ліганд - або гор- мон-рецепторного комплексу; трансмембранний домен, який за­ безпечує орієнтацію рецептора в мембрані; внутрішньоклітинний С-домен, що відповідає за зв’язок рецептора з системою внутрішньоклітинної пе­ редачі (трансдукції) регуляторного сигналу.

Мембранний механiзм дії гормонів білково-пептидної природи, основні етапи. Характетистика вторинних месенджерів: ц-АМФ, ц-ГМФ, Са-кальмодуліну та ін. Поняття про малі сигнальні молекули: нітроген (ІІ) оксид (NO), карбон (ІІ) оксиду (СО), H2S та активні форми кисню

Характерний для гормонів

амінокислотної і білково-пептидної природи.

Основні етапи мембранного механізму дії гормонів

1. Сполучення гормона з відповідним рецептором і утворення гормон-рецепторного комплек-

су.

2. Передача сигналу на в-білок (не є обов’язковим етапом в передачі гормонального сигналу).

3. Активація ферментів, що відповідають за синтез вторинних месенджерів.

4. Утворення вторинних месенджерів.

5. Активація протеїнкіназ.

6. Фосфорилування виконавчих білків з наступною зміною їх активності.

7. Метаболічна та фізіологічна відповідь клітини на дію гормону.

36

Характеристика та види С-білків

Є-білок - внутрішньомембранний регуляторний білок, який сприймає сигнал від ліганд-

рецепторного комплексу і передає його на спряжені з ним каталітичні ділянки (К) представлені

мембранними ферментами, які забезпечують синтез вторинних месенджерів. Не всі рецептори

функціонують за участю в-білків: сигнал від деяких гормон-рецепторних комплексів переда­

ється зразу ж на мембранні ферменти (наприклад, на гуанілатциклазу). Розрізняють наступні

види в-білків:

• 0 8 - активатори аденілатциклази. Вони супряжені з рецепторами для адреналіну та бі­

льшості білково-пептидних гормонів.

• ві - інгібітори аденілатциклази та активатори фосфодіестерази (перетворює цАМФ до

АМФ). Вони супряжені з рецептором для простагландинів.

• - активатори фосфоліпази С. Вони зв’язані з рецепторами для ангіотензину, вазопре­

сину, брадикініну.

Поняття про ферменти синтезу вторинних месенджерів

До основних ферментів синтезу вторинних месенджерів відносяться:

• Аденілатциклаза - забезпечує утворення цАМФ із АТФ. Її активують більшість гормо­

нів гіпоталамусу, гіпофізу (крім окситоцину та вазопресину при сполученні його з Уі

рецепторами), епіфізу, кальцитонін, паратирин, глюкагон та катехоламіни при

зв’язуванні їх з а2 рецепторами.

• Гуанілатциклаза - сприяє синтезу цГМФ із ГТФ. Цей фермент активується без участі в -

білка. Його стимулюють окситоцин, деякі простагландини, натрійуретичний пептид

(мемброанозв’язану форму), оксид азоту та монооксид вуглецю (розчинну форму фер­

мента).

• Фосфоліпаза С - викликає перетворення фосфатидилінозитолдифосфату (ФІФ2) на диа-

цилгліцерол (ДАГ) та інозитолтрифосфат (ІФз). Цей фермент активують гормони: гона-

доліберини, тиреоліберини, катехоламіни при зв’язуванні їх з аі рецепторами, вазопре­

син, при сполученні його з У2 рецепторами.

Характеристика вторинних месенджерів (посланців) та протеїнкіназ

1. Циклічний аденозинмонофосфат (ц-АМФ). Основна роль ц-АМФ полягає в активації про­

теїнкіназ родини А, яка шляхом фосфорилування певних регуляторних білків (наприклад, три-

гліцеридліпази, глікогенфосфорилази) змінює їх активність. Інактивується ц-АМФ фосфодіес-

теразою (активатором якої є інсулін), яка руйнує цей месенджер до АМФ і припиняє дію сиг­

налу.

2. Циклічний гуанозинмонофосфат (ц-ГМФ). Активує протеїнкіназу родини О, яка фосфо-

рилує регуляторні білки, що беруть участь в фоторецепції, скорочення м ’язів та ін. Інактиву­

ється ц-ГМФ фосфодіестеразою, яка руйнує цей месенджер до ГМФ і припиняє дію сигналу.

3. Фосфоінозитидний та диацилгліцериновий месенджер.

ДАГ активує протеїнкіназу С, яка в свою чергу фосфорилює виконавчі білки. З активаці­

єю протеїнкінази С пов’язана дія факторів росту, регуляція проліферації клітин.

ІФз сприяє виходу кальцію з цистерн ендо- чи саркоплазматичного ретикулуму, мітохон-

дрій, зростанню його вмісту в цитозолі, взаємодію кальцію з кальмодуліном (одна молекула

4-9 кальмодуліну зв’язує 4 іона Са ) з утворенням кальцій-кальмодулінового комплексу. Останній

активує Са+2-кальмодулінзалежні протеїкінази, які фосфорилують виконавчі білки.

4. Кальцій-кальмодуліновий месенджер. Багато нейромедіаторів та гормонів при взаємодії з

рецепторами (іонотропними) викликають відкриття кальцієвих каналів плазматичної мембрани

та заходження кальцію в цитоплазму, який зв’язується з білком кальмодуліном. Комплекс

Са+2-кальмодулін активує відповідні протеїкінази, які фосфорилують ряд виконавчих білків.