20

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Экз №__

Кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

«УТВЕРЖДАЮ»

ИО начальника кафедры

клинической биохимии и

лабораторной диагностики

полковник медицинской службы

В.ПАСТУШЕНКОВ

«___» _____________ 2008 г.

доцент кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики

кандидат биологических наук доцент Е.ШЕЛЕПИНА

_____________________________________________________________________

должность, ученая степень, ученое звание, воинское звание, инициал имени, фамилия автора (авторов)

ЛЕКЦИЯ № 22

_________________________________________

(номер по тематическому плану изучения дисциплины)

по дисциплине: «Биохимия»

___________________________________________________________

(наименование учебной дисциплины)

на тему: «ГОРМОНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ. ОБЩИЕ СВОЙСТВА.

БИОХИМИЯ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ»

________________________________________________

(наименование темы занятий по тематическому плану изучения дисциплины)

с курсантами и студентами 2 курса факультетов подготовки врачей

(военно-медицинских специалистов иностранных армий)

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

«____» ____________ 200___ г.

Протокол №______

Уточнено (дополнено):

«____» ____________ 200___ г.

_____________________________________

(воинское звание, подпись, инициал имени, фамилия)

План лекций.

1. Общий механизм действия гормонов. Рецепторы гормонов.

2. Стероидные гормоны. Глюкокортикоиды, минералокортикоиды, андрогены, эстрогены. Образование, транспорт, влияние на обмен веществ, конечные метаболиты.

3. Принципиальные подходы к лабораторной диагностике дисгормональных расстройств.

Содержание.

Введение.

Наш организм обладает исключительной особенностью сохранять постоянство внутренней среды и помощью механизмов саморегуляции. Известно, что в организме одновременно протекает тысячи различных реакций и их скорость меняется в зависимости от воздействия внешней среды. Однако концентрация веществ в различных тканях и органах является величиной практически постоянной. Для регуляции обмена веществ и обеспечения постоянства внутренней среды имеются различные механизмы. Так, у одноклеточных организмов – механизмы активации ферментов с помощью различных ионов (субстратная индукция ферментов), т.е. изменение их активности под влиянием конечных продуктов реакции.

У высших животных – функции управления организмом исключительно сложны. В процессе эволюции для регуляции биохимических реакций создалась нервно-эндокринная система. С помощью этой системы организм воспринимает различные воздействия внешней и внутренней среды. Но реагирует на эти воздействия с помощью гормонов, т.е. биохимических сигналов или посланников нервно-эндокринной системы.

Общие сведения о гормонах.

Слово гормон (hormao – возбуждаю, побуждаю) введено в 1905 г. Вейлисом и Старлингом для выражения активности секретина, который

выделяется из кишечника в кровь и побуждает секрецию поджелудочной железы.

Гормональная регуляция обмена веществ складывается из нескольких звеньев:

а) скорости образования гормонов и поступление их в кровь;

б) скорости распада;

в) механизма действия на превращения веществ. Нарушение любого звена – приводит у патологии.

В настоящее время известно более 50-различных биологически активных веществ, образующихся в эндокринных железах. Эти вещества оказывают влияние на разные стороны обмена.

Прямая связь. Первые биологически активные гормональные вещества образуются в гипоталамусе. Эти соединения называются рилизинг-факторы. Эти вещества не попадают в общий круг кровообращения, а попадают через внутренние сосуды в гипофиз в соответствующие клетки, где способствует биосинтезу и выделению гипофизарных гормонов, последние попадают в общий круг кровообращения и «побуждают» другие эндокринные железы или ткани стимулировать биосинтез и выделение других гормонов, которые способствуют метаболическим процессам. Например, АКТГ, достигая коры надпочечников, стимулирует синтез кортикостероидов, которые влияют на углеводный и белковый обмены. Однако может проявляться механизм обратной связи. Например, избыточное количество кортикостероидов приводит немедленно к торможению образования в гипоталамусе соответствующего рилизинг-фактора. Это ведёт к превращению выделения АКТГ, что, в свою очередь, тормозит биосинтез кортикостероидов. таким образом, уровень стероидных гормонов восстанавливается.

Общие свойства гормонов.

Отмечается 4 общих свойства гормонов:

1. Большинство гормонов образуется из своих предшественников (инсулин из преинсулина, АКТГ из кортикотропина, который образуется из проопиомеланокортина).

2. Базальный уровень гормонов низкий (10^-6- 10^-12 М). При возбуждении уровень повышается в 10, 100, 1000 раз.

3. Одни гормоны проявляют эффект быстро (адреналин), другие медленно (кортикостероиды, андрогены и т.д.).

4. Все гормоны действуют через рецепторы. Для проявления максимального эффекта достаточно связывания с 5-10% от общего количества рецепторов.

Классификация гормонов

Все гормоны можно разделить:

1. Гормоны белковой природы

а) сложные белки-гормоны (гликопротеиды). Это ФТГ, ЛГ, ТТГ;

б) простые белки-гормоны (инсулин, глюкагон и др.);

в) гормоны – производные аминокислот (адреналин, тироксин и др.);

2. Стероидные гормоны (коры надпочечников, половые андрогены и эстрогены).

Механизм действия гормонов

На данном этапе развития науки нам известно, что все гормоны действуют на молекулярном уровне, т.е. они управляют такими важными процессами, как активация генов, передача наследственной информации.

Для большинства гормонов доказано, что их действие на молекулярном уровне связано с образованием соответствующих мРНК, которые приводят к биосинтезу различных ферментов, участвующих в метаболизме. Особенно это доказано для стероидных гормонов. Известно, что стероидные гормоны могут проникать в клетку, достигают хромосом, где активируют специальные гены (т.е. активация транскрипции) и повышают активность РНК-полимеразы. Происходит образование мРНК, т.е. матрицы для биосинтеза белков-

ферментов. Последние катализируют различные биохимические реакции. В настоящее время известно, что действию гормона предшествует его комплексирование с особым белком – рецептором. Такие рецепторы обнаружены во многих органах и тканях. Например, рецептор в матке к гормону эстрогену. Кислые белки хроматина прочно связывают гормон-рецепторный комплекс.

Механизм действия белковых гормонов отличен несколько от действия стероидных гормонов. Однако также осуществляется через генетический аппарат. Белковые гормоны не проникают в клетку. Они активируют аденилатциклазу, что приводит к накоплению цАМФ (посредник между гормоном и метаболизмом клетки). цАМФ активирует различные протеинкиназы, которые фосфорилириют гистоны, т.е. способствуют выработке мРНК, а отсюда и биосинтез белков-ферментов. Или цАМФ активирует другие протеинкиназы, которые фосфорилируют негистоновые белки. В целом конечный эффект гормона опосредован через посланника второго порядка, которым является цАМФ. Таким образом, цАМФ действует либо на уровне транскрипции или на посттрансляционном уровне.

Другие гормоны проявляют эффект через ряд посредников метаболизма. Среди наиболее известных посредников отмечают: Са-кальмодулин, инозитон- три – фосфат-протеинкиназа С, диацилглицерол, и др. Они проявляют действие не через цАМФ зависимое фосфорилирование (слайды-плёнки №6 и №7).

Стероидные гормоны

Введение.

В 1929-30 гг. трём группам исследователей Рогофу и Стюарту, Броунему, Хариману, Сквинглу и Пфифнеру удалось приготовить жирорастворимую фракцию ткани надпочечников, которая сохраняла жизнь адреналэктомированным животным. Впоследствии в 1937-39 гг. Кондал с сотр. и Рейхгитейн с сотр. изолировали большое количество стероидов на экстракте бычьих надпочечников. Условно, по характеру их влияния на обмен делят на 3 группы: глюкокортикоиды (кортикоиды, влияющие на обмен углеводов, белков и липидов), минералкортикоиды (кортикоиды, влияющие на обмен солей и воды), андрогены (гормоны, влияющие на половую функцию и обмен веществ).

Структура стероидных гормонов

Глюкокортикоидами являются:

кортикостерон гидрокортизон кортизон

(кортизол)

Минералкортикоиды:

дезоксикортикостерон альдостерон

Половые гормоны:

Андрогены. Мужские половые гормоны: к ним относятся тестостерон и андростерон

тестостерон андростерон

Тестостерон вырабатывается в семенниках, а андростерон, андростендион – в коре надпочечников.

Эстрогены Женские половые гормоны.

Эстрогены синтезируются в яичниках, коре надпочечников, в семенниках и плаценте. Кроме того, человек получает их из пищи (яйца, икра рыбы, коровье масло и т.д.)

К ним относят:

эстрадиол эстрон эстриол

У всех стероидных гормонов начальный путь биосинтеза общий, т.е. корнем всех гормонов является прегненолон

Демонстрация схемы образования стероидных гормонов (стр. 305 Ф.И.Комаров идр.).

Общая схема синтеза стероидных гормонов

В этой схеме представлено, что 17-оксипрегненолон может участвовать непосредственно в синтезе кортизола. Кроме того, 21-оксипрегнелон также может участвовать в синтезе кортикостерона (Юдаев и сотр.). Центральным звеном в синтезе стероидных гормонов является прегненолон. Конечными продуктами 17-кетостероиды (М. 20-25 мг; Ж. 6-12 мг в сутки).

Превращение холестерина в стероидные гормоны обеспечивается 2-мя различными группами ферментов: дегидрогеназами и изомеразами и другой группой ферментов – гидроксилазами.

Так, гидроксилаза кортикостероидов – десмолаза холестерина, которая на первом этапе катализирует отщепление боковой цепи холестерина (локализована во фракции митохондрий, связана с внутренними мембранами). В реакции участвуют НАФН₂, ионы Mg²⁺. Большую роль играют 17- и 21-гидроксилазы (кофакторы НАДФН, О₂ в микросомах надпочечников).

В 50-х годах был обнаружен в микросомах надпочечников особый белок гемопротеид, названный цитохром-Р-450 (при пропускании света через микросомы надпочечников – появлялась полоса поглощения при 450 нм).

Было показано, что цитохром –Р-450 является терминальной оксидазой при гидроксилировании всех стероидов. Цепь переноса электронов в гидроксилирующей системе окисления стероидов состоит из ряда коферментов и обнаруженного негеминового белка адренодоксина, содержащего железо Fe²⁺.

Цепь переноса:

Где цитохром-Р-450 (т.е. комплекс со стероидом), а S-ОН – гидроксилированный стероид

Таким образом, в реакции гидроксилирования участвует многокомпонентная система, имеющая одинаковый состав.

Регуляция синтеза кортикостероидных гормонов.

Активность ферментов, участвующих в синтезе кортикостероидных гормонов, зависит от АКТГ гипофиза. При избытке АКТГ резко увеличивается вес надпочечников, повышается содержание белка, РНК, ДНК, активируется ДНК-полимераза и тимидинкиназа. Стимулируются в надпочечниках гликолиз, пентозный шунт, ферменты цикла Кребса.

При отсутствии АКТГ (у гипофизэктомированных животных) или снижении его – наблюдаются противоположные изменения. Таким образом, обеспечивается нормальное функционирование надпочечников. Установлено, что АКТГ активирует аденилатциклазу (комплексируется с рецепторами). Известно, что аденилатциклаза в клеточных мембранах находится в ингибированной форме (фосфоаденилатциклаза), которая под влиянием NaF и простогландинов переходит в активированную форму

(дефосфоаденилциклазу). Фосфорилирование аденилатциклазы, по-видимому, осуществляется при участии цАМФ-зависимой протеинкиназы. Не исключено, что ионы Са²⁺ играют определённую роль в этом процессе.

Таким образом, в результате активации аденилатциклазы в надпочечниках повышается образование цАМФ. Уровень цАМФ зависит от активности фосфодиэстеразы. Показано, что ингибиторы этого фермента усиливают действие гормонов. В клетках цАМФ способствует образованию комплекса цАМФ-протеинкиназа.

цАМФ-зависимая протеинкиназа активирует холестеринэстеразу, что приводит к образованию свободного холестерина. цАМФ-зависимая протеинкиназа катализирует фосфорилирование гистонов, протаминов и киназы фосфорилазы. В результате стимулируется синтез важнейшего белка, участвующего в синтезе стероидов (гипотетического). Далее, активируется РНК-полимераза, что ведёт к биосинтезу структурных белков и ферментов. В результате накопления цАМФ в надпочечниках происходит связывание свободного холестерина с цитохромом-Р-450. Всё это проводит к ускорунию синтеза образования кортикостероидов (демонстрация схемы стр.209, Юдаев).