Спр. материал / ГОРМОНЫ / 02. ДЕЙСТВИЕ И М-М

10.1.2. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИХ ПОЛУЖИЗНИ

Гормоны обладают следующими основными свойствами.

1. Органоспецифинность действия. Ответ­ные реакции органов и тканей на гормоны строго специфичны и не могут быть вызваны другими биологически активными вещества­ми. Так, удаление половых желез у самца или самки вызывает определенные эффекты (ат­рофию семенников, простаты, яичников, матки, прекращение течки), обусловленные выпадением внутрисекреторной деятельнос­ти семенника или яичника. Ничем другим, кроме мужского полового гормона, нельзя предотвратить атрофию семенных пузырьков или простаты, наступающую после кастра­ции. Точно так же восстановление течки и развитие до нормальных размеров матки у кастрированной самки можно вызвать введе­нием только женского полового гормона.

Удаление гипофиза у молодого растущего организма приводит к остановке роста, обу­словленной выпадением действия гормона роста. Одновременно происходит атрофия щитовидной и половых желез, надпочечни­ков. Предотвратить задержку роста и атро­фию названных желез после гипофизэктомии можно только введением суспензии гипофи­за или очищенных тропных гормонов и гор­мона роста, а также путем пересадки (транс­плантации) гипофиза.

2. Высокая биологическая активность. Гормоны образуются эндокринными железа­ми в малых количествах. При введении извне они эффективны в очень небольших дозах. Ежедневная доза гормона надпочечников преднизолона, поддерживающая жизнь чело­века, у которого удалены оба надпочечника, составляет 10 мг. Уровень женского полового гормона эстрадиола в разных фазах менстру­ального цикла в крови колеблется от 0,2 до 0,6 мкг%. Во время беременности, когда жел­тое тело образует большое количество гор­мона, содержание его в крови в зависимости от срока беременности составляет 1,9— 27,0 мкг%.

Ежедневная потребность в гормоне опре­деляется тем минимальным его количеством, которое необходимо ввести для предотвраще­ния характерных патологических явлений, наблюдающихся при прекращении выработ­ки гормона, например, после удаления желе­зы по медицинским показаниям.

Ежедневная минимальная потребность в гормонах для взрослого здорового человека оказалась следующей (в мг):

гормон щитовидной. железы — 0,3; инсу­лин — 16; минералокортикоиды — 2,0; глю-кокортикоиды — 20,0; андрогены — 5,0; эст­рогены — 0,25.

Период полужизни гормонов небольшой — обычно около 1 ч. Следовательно, для эф­фективного функционирования в качестве регуляторов, поддерживающих нормальное физиологическое состояние, гормоны долж­ны постоянно синтезироваться и секретиро-ваться, действовать быстро и в то же время с большой скоростью инактивироваться.

10.1.3. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ

А. Действие гормонов на функции организма опосредуется ферментами. Гормоны действу­ют как химические посредники, перенося­щие соответствующую информацию или сиг­нал к клетке-мишени. Это обеспечивается наличием у последней высокоспециализиро-

ванного белкового рецептора, с которым свя­зывается гормон.

В зависимости от локализации рецепторов для гормонов (на поверхности мембраны или в цитоплазме) имеется два пути реализации гормонального эффекта (рис. 10.1).

Рецепторы различных гормонов — это кислые крупномолекулярные олигомерные белки, молекулы которых состоят из 2—4 или большего числа субъединиц.

Молекула рецепторного белка является в функциональном отношении «двухвалент­ной» структурой, которая, с одной стороны, осуществляет прием гормонального сигнала, с другой — посредством специальных сопря­гающих механизмов способна передавать его в локусы клетки, ответственные за включе­ние специфических гормональных эффектов, которые реализуются с помощью вторых посредников и запускаются с помощью G-белка клеточной мембраны.

Б. Функциональное значение отдельных фрагментов молекул гормонов. В структуре мо­лекул гормонов имеются отдельные фрагмен­ты, имеющие разное функциональное значе­ние. В ней выделяют адресные фрагменты (гаптомеры), избирательно связываемые кле­точными рецепторами определенных тканей (рис. 10.2), обеспечивающие поиск места спе­цифического действия, но сами не производя­щие биологического эффекта; актоны (эф-фектомеры, эргомеры) — фрагменты, непо­средственно обеспечивающие включение гор­мональных эффектов на регулируемые клетки с помощью G-белка и аденилатциклазы (рис. 10.3); вспомогательные фрагменты, которые не оказывают прямого влияния на принципиаль­ную возможность реализации данного гормо­нального эффекта, но изменяют стабильность гормона, регулируют его активность и обу­словливают иммунологические свойства.

Отличительная черта адресных фрагмен­тов (гаптомеров) — способность в физиоло-

гических концентрациях конкурировать с це­лостной молекулой гормона за связывание с определенными рецепторами и неспособ­ность в любых концентрациях воспроизво­дить гормональный эффект. Вместе с тем ак­тоны практически не конкурируют в физио­логических концентрациях с целостной мо­лекулой гормона за связывание реагирующей клеткой, но могут в сверхфизиологической концентрации вызывать специфические гор­мональные эффекты.

Если молекула гормона потенциально несет несколько различных форм биологи­ческой активности, то в ее составе может со­держаться несколько актонов, адресных и вспомогательных фрагментов. Важно под­черкнуть, что активность каждого типа взаи­мосвязанных функциональных фрагментов зависит не столько от его первичной структу­ры, сколько от его конформации (третичной структуры). Именно строго определенная трехмерная стерическая структура взаимо­действующих функциональных фрагментов молекулы гормона в конце концов определя­ет силу и эффективность связывания гормо­нов с рецепторами. Повышение сродства гормонов к рецепторам с помощью химичес­кой модификации их молекул повышает и биологическую активность гормонального препарата. Снижением же специфического сродства гормонов к соответствующим ре­цепторам можно достичь такой ситуации, когда гормоны еще связываются рецептора­ми, однако связывание их практически неэф­фективно в плане включения гормонального эффекта. Это явление получило название гормонорезистентности.

В. Действие гормонов на функции организ­ма зависит от многих условий. Существенное значение в этом отношении имеет содержа­ние в организме витаминов. Так, витамин А тормозит гормонообразовательную функцию щитовидной железы. Вместе с тем гормоны

этой железы спосооствуют превращению ка­ротина в витамин А. Витамин В усиливает активность эозинофильных клеток передней доли гипофиза и одновременно тормозит функцию базофильных клеток. Значительное количество витамина С содержится в корко­вом слое надпочечников. Этот витамин необ­ходим для образования кортикостероидов. Обнаружено, что витамин D тормозит обра­зование гормонов в паращитовидных желе­зах. Витамин Е оказывает влияние на про­дукцию гормонов половыми железами и на гонадотропную функцию передней доли ги­пофиза.

Изменение концентрации ионов в тканях и жидкостях организма может усиливать, ос­лаблять и даже извращать действие различ­ных гормонов. Так, ионы кальция усиливают физиологический эффект адреналина; нарас­тание уровня ионов калия, напротив, ослаб­ляет его. Повышенное содержание водород­ных ионов способствует проявлению дейст­вия тироксина, в щелочной среде тормозится активность этого гормона.

Пищевой рацион должен обязательно со­держать аминокислоту тирозин, так как она не синтезируется в организме. Тирозин необ­ходим для выработки гормонов адреналина и тироксина. В состав пищи должны входить йод и холестерин. Йод необходим для обра­зования тироксина, холестерин — для про­дукции стероидных гормонов.

Г. Подавляющее большинство гормонов перед экскрецией из организма подвергается метаболическим превращениям. Лишь неболь­шая доля гормонов (0,5—10 %) экскретирует-ся в неизмененном виде. В составе выводи­мых жидкостей плохо растворимые в воде метаболиты стероидных гормонов экскрети-руются преимущественно в форме глюкуро-нидов, сульфатов и некоторых других эфи-ров, обладающих высокой водорастворимос-тью. Метаболиты аминокислотных гормонов,

как правило, хорошо растворимые в воде, экскретируются главным образом в-свобод­ной форме, и лишь незначительная их часть выделяется в составе парных соединений с кислотами. Метаболиты белково-пептидных гормонов выводятся преимущественно в форме свободных аминокислот или их солей и небольших пептидов. Как и все выводимые из организма продукты, гормональные мета­болиты экскретируются в первую очередь с мочой и желчью. Желчные компоненты затем в составе каловых масс выводятся из организма через кишечник. Некоторая часть гормональных метаболитов выводится из ор­ганизма с потом и слюной (эти пути экскре­ции имеют второстепенное значение).

Основная роль гормонов связана с их вли­янием на морфогенез, обменные процессы, гомеостазис (сохранение постоянства состава и физико-химических свойств внутренней среды организма).