Гормоны - производные АК - адреналин и тиреоидные гормоны

Занятие. Гормоны производные аминокислот

План «Гормоны - производные АК: адреналин и тиреоидные гормоны»

1.Катехоламины: химическая природа, структура, локализация и этапы биосинтеза, катаболизм.

2.Адреналин: клетки-мишени и механизм действия, регуляция секреции

(гипоталамо-симпато-адреналовая ось).

3.Влияние адреналина на обмен веществ в организме.

4.Тиреоидные гормоны: химическая природа, структура, этапы биосинтеза,

транспорт и катаболизм.

5.Регуляция биосинтеза йодтиронинов (гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось), клетки-мишени, механизм действия.

6.Влияние йодтиронинов на обмен веществ в физиологических (нормальных)

концентрациях.

7.Биохимические изменения при гипер- и гипофункции щитовидной железы.

1.Катехоламины: химическая природа, структура, локализация и этапы биосинтеза, катаболизм

КАТЕХОЛАМИНЫ

Строение Представляют собой производные аминокислоты тирозина.

Синтез Осуществляется в клетках мозгового слоя надпочечников (80%

всего адреналина), синтез норадреналина (80%) происходит также в нервных синапсах.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют: стимуляция чревного нерва, стресс.

Уменьшают: гормоны щитовидной железы.

1

Рис. Синтез и регуляция секреции катехоламинов

2.Адреналин: клетки-мишени и механизм действия, регуляция секреции

(гипоталамо-симпато-адреналовая ось)

2

Механизм действия

В зависимости от рецептора:

1. Аденилатциклазный механизм:

o при задействовании α2-адренорецепторов аденилатциклаза ингибируется,

oпри задействовании β1- и β2-адренорецепторов аденилатциклаза активируется.

2.Кальций-фосфолипидный механизм при возбуждении α1-

адренорецепторов. Конечный эффект гормонов зависит от преобладания типа рецепторов на клетке и концентрации гормона в крови.

В целом катехоламины отвечают за реакции адаптации к острым стрессам – "борьба или бегство":

o продукция жирных кислот для мышечной активности, o гипергликемия для повышения устойчивости ЦНС,

o снижение анаболических процессов через уменьшение секреции инсулина.

Более отчетливо адаптация прослеживается в физиологических реакциях: o мозг – усиление кровотока и стимуляция обмена глюкозы,

o сердечно-сосудистая система – увеличение силы и частоты сокращений миокарда,

o легкие – расширение бронхов, улучшение вентиляции и потребления кислорода,

o мышцы – стимуляция гликогенолиза, усиление сократимости,

o печень – увеличение продукции глюкозы за счет глюконеогенеза и гликогенолиза,

o жировая ткань – усиление липолиза, o кожа – снижение кровотока,

o лимфоидная ткань – активация протеолиза.

Патология Гиперфункция Опухоль мозгового вещества надпочечников феохромоцитома. Ее диагностируют только после проявления гипертензии и лечат удалением опухоли.

3

3. Влияние адреналина на обмен веществ в организме

Мишени и эффекты

При возбуждении α1-адренорецепторов (печень, сердечно-сосудистая и мочеполовая системы):

o активация гликогенолиза,

o сокращение гладких мышц кровеносных сосудов и мочеполовой системы.

При возбуждении α2-адренорецепторов (жировая ткань, поджелудочная железа, почки):

o подавление липолиза, секреции инсулина, секреции ренина.

При возбуждении β1-адренорецепторов (есть во всех тканях):

o активация липолиза, o увеличение силы и частоты сокращений миокарда.

При возбуждении β2-адренорецепторов (есть во всех тканях):

o стимуляция гликогенолиза в печени и мышцах, и глюконеогенеза в печени,

o расслабление гладких мышц бронхов, кровеносных сосудов,

мочеполовой системы и желудочно-кишечного тракта.

В жировой ткани α2-адренорецепторы возбуждаются при низких концентрациях адреналина – в результате снижается липолиз.

При высоких концентрациях адреналина стимулируются β1β2- β3-

адренорецепторы и липолиз активируется.

4

4.Тиреоидные гормоны: химическая природа, структура, этапы биосинтеза,

транспорт и катаболизм

Тиреоидные гормоны - ЙОДТИРОНИНЫ Химическая природа. Строение Представляют собой йодированные производные аминокислоты тирозина.

Рис. Структура тироксина и трийодтиронина

Локализация биосинтеза: тиреоидные гормоны синтезируются в фолликулах щитовидной железы.

Основные гормоны щитовидной железы – тироксин (тетрайодтиронин, Т4) и трийодтиронин (Т3).

Биосинтез йодтиронинов

В синтезе иодтиронинов принимают участие как эпителиальные клетки,

образующие стенки фолликулов, так и коллоид, заполняющий их полость.

Многокомпонентный процесс синтеза йодтиронинов щитовидной железы складывается из следующих этапов:

6

Рис. Схема синтеза тиреоидных гормонов

Транспорт йода в клетки щитовидной железы. Йод в виде органических и неорганических соединений поступает в ЖКТ с пищей и питьевой водой.

Суточная потребность в йоде составляет 150-200 мкг. 25-30% этого количества йодидов захватывается щитовидной железой. J- поступает в клетки щитовидной железы активным транспортом при участии йодид-переносящего белка симпортом с Nа+. Далее J- пассивно по градиенту поступает в коллоид.

Окисление йода. Окисление I- в I+ происходит при участии селензависимой

тиреопероксидазы и Н2О2 в качестве окислителя.

Синтез специфического белка тиреоглобулина в эпителиальных клетках фолликулов. Это гликопротеин с массой 660 кД, содержащий 115 остатков тирозина

Иодирование тиреоглобулина по остаткам тирозина с образованием моно- и

дийодпроизводных (МИТ, ДИТ) тирозина. Эта реакция также катализируется тиреопероксидазой. Далее этот же фермент конденсирует часть МИТ и ДИТ до йодтиронинов, при этом доля трийодтиронина (Т3) и тетрайодтиронина

(тироксин, Т4) составляет около 30% от всех йодпроизводных. В составе

7

йодтиреоглобулина тиреоидные гормоны накапливаются и хранятся в

коллоиде.

Секреция. Йодтиреоглобулин путём эндоцитоза поступает из коллоида в фолликулярную клетку и гидролизуется в лизосомах с освобождением Т3 и Т4 и

тирозина и других АК. В норме щитовидная железа секретирует 80—100 мкг Т4

и 5 мкг Т3 в сутки.

Рис. Синтез тиреоидных гормонов.

Осуществляется в фолликулярных клетках щитовидной железы. Йодиды поступают из крови в клетку симпортом с ионами Na+ и из клетки в фолликулярное пространство диффузией. На апикальной мембране клеток селен-зависимая гемсодержащая тиреопероксидаза йодирует остатки тирозина в тиреоглобулине с образованием моно- и дийодпроизводных (МИТ, ДИТ) тирозина.

Фермент способен катализировать три последовательные реакции:

•окисление йодид-иона до молекулярного йода с использованием H2O2,

•замещение водорода ароматического кольца тирозина на йод,

•конденсация части МИТ и ДИТ до йодтиронинов, при этом доля трийодтиронина (Т3) и тетрайодтиронина (тироксин, Т4) составляет около 30% от всех йодпроизводных.

8

Йодированный тиреоглобулин хранится во внеклеточных коллоидах, при тиреотропной стимуляции пиноцитируется фолликулярными клетками, сливается с лизосомами и гидролизуется. Три- и тетрайодтиронин секретируются в кровь. В крови гормоны транспортируются специфическим глобулином, а также альбумином.

Транспорт йодтиронинов. От половины до двух третей Т3 и Т4

находятся в организме вне щитовидной железы. Большая часть их циркулирует в крови в связанной форме в комплексе с белками: тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ) и тироксинсвязывающим преальбумином (ТСПА). ТСГ служит основным транспортным белком йодтиронинов, а также формой их депонирования. Он обладает более высоким сродством к Т3 и Т4 и в нормальных условиях связывает почти всё количество этих гормонов. Только 0,03% Т4 и

0,3% Т3 находятся в крови в свободной форме.

Период полураспада Т4 в плазме в 4-5 раз больше, чем Т3. Для Т4 этот период составляет около 7 дней, а для Т3 - 1-1,5 дня. Биологическая активность йодтиронинов обусловлена несвязанной фракцией. Т3 - основная биологически активная форма йодтиронинов; его сродство к рецептору клеток-мишеней в 10

раз выше, чем у Т4.

5.Регуляция биосинтеза йодтиронинов (гипоталамо-гипофизарно-

тиреоидная ось), клетки-мишени, механизм действия

Регуляция синтеза и секреции йодтиронинов

Скорость синтеза и секреции йодтиронинов регулируются гипоталамо-

гипофизарной системой по механизму обратной связи.

Стимулом для повышения секреции тиреолиберина и тиреотропина служит снижение концентрации йодтиронинов в крови.

Тиреолиберин стимулирует освобождение ТТГ, йодтиронины тормозят синтез и секрецию ТТГ и тиреолиберина.

Мишени и эффекты. Рецепторы к йодтиронинам имеют все ткани организма. В клетках-мишенях тироксин дейодируется и активной формой является трийодтиронин (3,5,3'-производное). Эта реакция ослаблена у плода,

новорожденных и престарелых. Главным эффектом трийодтиронина является

9

повышение активности Na+, K+АТФазы, что приводит к быстрому расходованию АТФ.

В митохондриях увеличивается количество АТФ/АДФ-транслоказы и потребление кислорода, что запускает катаболизм углеводов и липидов.

Побочным эффектом усиления катаболизма является наработка тепла.

Рис. Регуляция секреции

йодтиронинов

Активируют: тиреотропный гормон на этапах поглощения йода, синтеза тиреоглобулина, эндоцитоза и секреции Т3

и Т4 в кровь.

Уменьшают: тироксин и трийодтиронин (по механизму обратной отрицательной связи), высокие концентрации йода в крови

(бесконтрольный прием препаратов KJ).

Механизм действия Цитозольный - на 90% и мембранно-

внутриклеточный - на 10%.

Клетки-мишени. Рецепторы к йодтиронинам имеют все ткани организма, но наиболее они представлены в печени, жировой ткани, мышцах.

Клетки-мишени йодтиронинов имеют 2 типа рецепторов:

внутриклеточные рецепторы, связанные с ДНК. При связывании с гормоном они активируют процессы транскрипции и синтеза более сотни ферментов,

главным образом, ферментов, обеспечивающих механизмы трансформации энергии в клетке, ферментов митохондрий;

10