2. Класифікація гормонів

Похідні амінокислот (тироксин, мелатонін, катехоламіни

Стероїдної природи (кортикостероїди і статеві гормони).

Анатомічна класифікація невдала, тому що деякі гормони утворяться у двох-трьох залозах або депонуються поза місцем продукції. Однак ця класифікація зручна під час обговорення регуляторних зв'язків, а хімічна - під час обговорення механізмів дії.

3. Механізм дії гормонів

У керуванні метаболізмом гормони беруть участь у такий спосіб. Потік інформації про стан внутрішнього середовища організму і про зміни, пов'язані з зовнішніми впливами, надходить у нервову систему, там переробляється і формується відповідний сигнал. Він надходить до органів-эфекторів у вигляді нервових імпульсів і опосередковано через ендокринну систему.

Пунктом, де зливаються потоки нервової й ендокринної інформації, є гіпоталамус: сюди надходять нервові імпульси з різних відділів головного мозку. Вони визначають продукцію й секрецію гипоталамічних гормонів, що впливають у свою чергу через гіпофіз на продукцію гормонів периферичними ендокринними залозами. Гормони периферичних залоз, зокрема мозкової речовини наднирочників (біогенні аміни), контролюють секрецію гипоталамічних. Вміст гормону в кровотоці підтримується за принципом саморегуляції. Високий рівень гормону виключає або послаблює по механізму зворотного зв'язку його утворення, низький рівень підсилює продукцію.

Ці взаємозв'язки представлені на малюнку.

Механізм дії гормонів. Гормони діють на тканини вибірково, що обумовлено неоднаковою чутливістю тканин до них. Органи і клітини, найбільш чутливі до впливу певного гормону, прийнято називати мішенню гормону (орган-мішень або клітина-мішень). Специфічність гормонів стосовно клітин-мішенів обумовлена наявністю в клітин специфічних рецепторів, які входять до складу плазматичних мембран. Рецептори є глікопротеїнами, їхня специфічність обумовлена вуглеводним компонентом білка, а також вуглеводними компонентами гангліозидів ліпідного бішару мембран.

Для деяких гормонів описані специфічні ділянки зв'язування в ядрі клітини.

Залежно від того, де в клітині відбувається передача інформації, можна виділити такі варіанти дії гормонів:

Мембранний (локальний).

Мембранно-внутрішньоклітинний або опосередкований.

Цитозольний (прямий).

Мембранний тип дії реалізується в місці зв'язування гормону з плазматичною мембраною, полягає у вибірковій зміні її проникливості. По механізму дії гормон у цьому випадку виступає як аллостеричний эфектор транспортних систем мембрани. Так, наприклад, забезпечується трансмембранний перенос глюкози під дією інсуліну, амінокислот і деяких іонів. Звичайно мембранний тип дії зв’язаний з мембранно-внутрішньоклітинним.

Мембранно-внутрішньоклітинна дія гормонів характеризується тим, що гормон, не проникаючи в клітину, впливає на обмін у ній через посередник, що є як би представником гормону в клітині — вторинним посередником (первинний посередник — сам гормон). Описано три групи вторинних посередників: циклічні нуклеотиди, іони кальцію і 2,5-олігоаденіловий нуклеотид. При цьому механізмі гормон зв’язується з специфічним рецептором, комплекс гормон-рецептор взаємодіє з білком, який підвищує проникливість клітинної мембрани.

Іони кальцію як посередник ефекту гормонів у клітині. Внутрішньоклітинний вміст кальцію досить незначний (на чотири порядку нижчий, ніж поза клітиною). Іони кальцію надходять із зовнішнього середовища по двох кальцієвих каналах у мембрані. Відкачування кальцію із клітини здійснює Са²⁺-АТФаза (за рахунок енергії АТФ) в обмін на іони натрію, що надходять ззовні. У клітину кальцій надходить під дією різних зовнішніх стимулів і взаємодіє із Са²⁺-зв’язуючими білками цитоплазми. Ці білки виконують роль регуляторів. Один з них - кальмодулін. Зв'язуючись із ним, кальцій утворює комплекс Са²⁺-кальмодулін, що регулює активність різних ферментів, змінюючи біохімічні функції клітини.

Цитозольний механізм дії. Гормони з ліпофільними властивостями (стероїди) здатні проникати через мембрану в клітину й вступати в контакт із рецепторами, що перебувають у цитозолі. У вигляді комплексу гормон-рецептор вони переміщаються в ядро клітини, де вибірково впливають на активність геномів, змінюючи доступність для транскрипції певних матриць ДНК. Отже, гормони впливають на синтез мРНК і швидкість синтезу специфічних білків-ферментів. Це, природно, спричиняє зміну швидкості й спрямованості метаболічних процесів у клітині.

Змішаний тип передачі інформації властивий йодтиронінам (гормонам щитовидної залози), які по ліпофильним властивостям займають проміжне положення між водорозчинними й ліпофильними (стероїдними) гормонами. Ця група гормонів реалізує свій ефект по мембрановнутрішньоклітинному, і цитозольному механізмам.

Модуляція дії гормонів може забезпечуватися як ендогенними, так і екзогенними факторами. До ендогенних модуляторів гормонального ефекту відносять простогландини, які регулюють обмін речовин на клітинному рівні.

З екзогенних модуляторів гормонального ефекту в експериментальній і практичній медицині використовують сполуки, що змінюють активність фосфодієстераз, швидкість руйнування циклічних нуклеотидів.

Регуляція синтезу і секреції гормонів

Гормони гіпоталамо-гіпофізарної системи

В гіпоталамусі у відповідь на нервові або хімічні імпульси секретуются і транспортуються в аденогіпофіз (по гіпоталамо-аденогіпофізарній портальній системі) біологічно активні пептиди, які називають регуляторними гормонами. Назва визначена їхньою функцією: ці пептиди регулюють продукцію гіпофізарних гормонів. Нові робочі назви регуляторних гормонів відображають біологічне значення кожного з них:

Назва регуляторного гормону Назва гормону, продукція

якого регулюється

Кортиколіберін Адренокортикотропний

Тироліберін Тіреотропний

Люліберін Лютеінізуючий

Фолліберін Фолікулостимулюючий

Соматоліберін Гормон росту (соматотропін)

Сомотостатін Інгібітор секреції гормону росту

Пролактоліберін Пролактін

Пролактостатін Інгібітор секреції пролактіну

Меланоліберін Меланоцитстимулюючий

Меланостатін Інгібітор продукції меланоцит-

стимулюючого гормону

Всі гіпоталамічні гормони - олігопептиди, структура деяких з них вивчена детально. Функція ліберинів - активація, статинів - гальмування продукції відповідних гормонів в аденогіпофізі - основний їхній орган-мішень. Виключення становить соматостатін: його мішень також і панкреас, де цей гормон синтезується і гальмує секрецію інсуліну і глюкагону.

Гіпофізарні гормони. В аденогіпофізі утворяться тропні гормони, що контролюють функцію периферичних залоз внутрішньої секреції.

1. Тіреотропний гормон (тіреотропін) — глікопротеїд, що складається із двох субодиниць. Продукцію гормону активує тіроліберін, гальмують гормони щитоподібної залози за принципом зворотного зв'язка.

Тіреотропін контролює функцію щитоподібної залози:

• прискорює поглинання йоду із крові;

• прискорює включення йоду в тіреоглобулін;

• прискорює протеоліз тіреоглобуліна, тобто вивільнення тіреоідних гормонів і їхню секрецію.

Ефект гормону опосередковується по мембранно-внутрішньоклітинному типу. Поряд із клітинами тіреоідного епітелію мішенню гормону є клітини жирової тканини, в якій він прискорює ліполіз.

2. Адренокортикотропний гормон (АКТГ) - поліпептид з 39 амінокислотних залишків. Продукція активується кортиколіберином, обмежується кортикостероїдними гормонами (негативний зворотний зв'язок).

Орган-Мішень АКТГ - наднирочники, у корковому шарі яких гормон прискорює синтез і секрецію кортикостероїдів із холестерола. Це перетворює його в попередник кортикостероїдів. Крім того, АКТГ гальмує зв'язування кортизола в кров отоці з білком, що забезпечує його виведення. Таким чином, АКТГ не тільки стимулює продукцію, але й «подовжує життя» одного з важливих кортикостероїдів.

Мішень АКТГ - також клітини жирової тканини (активація ліполізу) і клітини нейрогіпофізу (активація утворення меланоцитстимулюючого гормону).

3. Гонадотропні гормони. Із чотирьох таких гормонів три синтезуються в аденогипофизе.

Фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) — гликопротеид, що складається із двох субъединиц. Продукція активується фоліберином. Інгібітор утворення фоліберину - естрогени (зворотний негативний зв'язок).

Орган-Мішень у самок - яєчники, де ФСГ ініціює розвиток фолікулів, клітини внутрішнього шару яких починають синтезувати естрогени. Останні, як уже сказано, за принципом зворотного зв'язку гальмують продукцію фоліберину, а отже, і ФСГ.

У самців орган-мішень - насінники, де ФСГ стимулює розвиток епітелію сім’явивідних протоків і появу великого числа сперматоцитів на всіх стадіях розвитку, включаючи стадію зрілих.

Лютеінізуюючий гормон (ЛГ) — також глікопротеїд, складається із двох субодиниць. Його продукція контролюється люліберином (активація) і прогестероном (гальмування за принципом зворотного зв'язка).

Мішень ЛГ у самок - зрілий фолікул (граафов пухирець). Гормон забезпечує його остаточне дозрівання, овуляцію й утворення жовтого тіла.

Мішень ЛГ у самців - клітини Лейдига, де гормон стимулює утворення тестостерону, і насінники, де гормон стимулює ріст інтерстиційних клітин.

Пролактин — простий білок, синтез якого прискорюється пролактолібери-ном, обмежується пролактостатином і прогестероном (зворотний негативний зв'язок).

Мішень пролактину - молочна залоза. Тут гормон у синергізмі з естрогенами стимулює проліферацію функціональної тканини й секрецію молока. Крім того, пролактин гальмує ефект лютеінізуючого гормону - овуляцію і лютеінізацію. У жировій тканині пролактин активує ліпогенез.

Хоріонічний гонадотропін не є гормоном гіпофізу. Розглядається тут у зв'язку з подібністю по ефеку з гонадотропними гормонами.

Утворюється у плаценті в ранній термін вагітності (перший тиждень після строку настання чергової менструацій, що не відбулася). Діє подібно ЛГ, стимулюючи ріст жовтого тіла під час вагітності.

4. Гормон росту (соматотропін) - простий білок, продукція якого контролюється соматоліберіном (активація) і соматостатіном (гальмування секреції). Ростстимулююча дія гормону проявляється з неоднаковою інтенсивністю в різних тканинах і реалізується за рахунок:

• стимулювання синтезу РНК і білків (анаболічна дія);

• підвищення рівня глюкози в крові (діабетогенний ефект);

• збільшення вмісту глікогену в м'язах і міокарді (глюкостатичний ефект);

• підвищення рівня вищих жирних кислот (ліпідмодилюючий ефект);

• росту ниркового кліренсу і канальцьової екскреції (ренотропний ефект);

• стимуляції ретикулоцитозу (еритропоетичний ефект):

• стимуляції хондро- і остеогенезу.

Стосовно одних тканин ефект соматотропного гормону прямий (острівці Лангерганса, кісткова тканина). Стосовно інших тканин (хрящ, жирова, м'язова) ефект гормону опосередкується поліпептидами, які, очевидно, специфічні для даної тканини. Ці посередники ефекту соматотропного гормону (виділено шість типів) називають соматомедини.

5. Ліпотропіни представлені двома близькими по амінокислотному набору і послідовності білками α- і β-ліпотропіни. Єдина відома мішень - жирова тканина, у клітинах якої гормони активують ліполіз. β-ліпотропін - попередник ендорфінів (при інкубації гормону у водному екстракті мозку вивільняються продукти з опіато-подібною активністю).

Нейрогіпофіз секретує вазопресин і окситоцин, меланоцитстимулюючі гормони й когерін.

1. Вазопресин –нанопептид утворюється в супраоптичних і паравентрикулярних ядрах гіпоталамусу з поліпептидів-попередників (нейрофізинів), мігрує по аксонах гіпоталамо-гіпофізарного тракту в нейрогіпофіз, накопичуючись у ньому. Секреція контролюється меланоцитрегуляторными гормонами (меланолиберин і меланостатин).

Мішені вазопресину - артеріоли і капіляри легеневих і коронарних судин. Гормон викликає їхнє звуження, що супроводжується підвищенням артеріального тиску і пов'язаним із цим розширенням мозкових і ниркових судин (вторинне розширення). Ще одна мішень - дистальні звиті канальці і збірні трубочки нефрону. Ефект реалізується через аденілатциклазну систему. Це проявляється активацією гіалуронідази, посиленим розщепленням гіалуронової кислоти і пов'язаним із цим ростом проникності канальцевого епітелію. У результаті збільшення проникності прискорюється реабсорбція води, що веде до зменшення об’єму кінцевої сечі. При введенні вазопресину ззовні його ефект чітко проявляється зниженням діурезу. Це визначило другу назву гормону - антидіуретичний. Дефіцит гормону проявляється збільшенням діурезу (поліурія), що супроводжується підвищеною спрагою (полідипсія).

2. Окситоцин, як і вазопресин, нонапептид. По місцю утворення не відрізняється від вазопресину, тим же шляхом надходить у нейрогіпофіз, де і депонується. Секреція контролюється меланоліберином і меланостатином.

Органи мішені - гладка мускулатура кишечника, жовчного міхура і сечоводів, а також міометрій. Викликає виділення молока.

Діє через аденілатциклазну систему, як і вазопресин.

3. Меланоцитстимулюючі гормони (МСГ) існують у двох варіантах — α- і β-МСГ (коротколанцюгові поліпептиди), продукція контролюється меланоліберином і меланостатином. Мішень — меланофорні клітини, ефект — розосередження чорного пігменту (меланіна). У людей при введенні може підсилюватися пігментація вже пигментованої шкіри, депігментовані ділянки на введення не реагують.

4. Когерін - маловивчений гормон нейрогіпофізу, введення якого викликає ритмічні гармонічні скорочення худої кишки, що тривають до 5 г.

Контрольні запитання до теми

1. Що назвивають гормонами?

2. Які спільні властивості мають гормони?

3. Яка роль функції гормонів в організмі людини?

4. Як діють гормони на клітини-мішені.

5. Який механізм передачі гормонального сигналу?

6. Як класифікують гормони за хімічною будовою.

7. Як класифікують гормони за біохімічною будовою.

8. Як відбувається регуляція синтезу і секреції гормонів в організмі людини?

9. Які гормони синтезуються в гіпоталамусі? Яка їх хімічна природа?

10. Які гормони синтезуються в гіпофізі? Чому вони називаються тропними?

11. Які клітини є мішенями для дії:

    1. тіріотропного гормону ТТГ;

    2. арденокортікотропного гормону АКТГ;

    3. гонадотропного гормону ГТГ;

    4. соматотропного гормону СТГ;

    5. ліпотропінів.

12. Які гормони синтезуються у нейрогіпофізі і яку фізіологічну дію вони мають?