Всякое / биохимия(методичка)

цАМФ является аллостерическим регулятором протеинкиназы А (существуют разные типы этих ферментов). Протеинкиназы — это гетеромеры, состоящие из двух каталитических и двух регуляторных субъединиц. Присоединение цАМФ к регуляторной субъединице высвобождает каталитические субъединицы. Последние переносят фосфорный остаток с

посредников: диацилглицерола (ДАГ) и ино- зитол-1,4,5-трифосфата (ИТФ).

ИТФ связывается с рецептором кальцисом (место аккумуляции Са2+), что приводит к открытию лиганд-зависимых кальциевых каналов кальцисом. В результате в цитозоле резко увеличивается концентрация Са2+. Высвободившийся Са2+ захватывается специальными кальций-связывающими белками, например, кальмодулином. Когда уровень внутриклеточного Са2+ повышается, кальций-кальмодулиновый комплекс присоединяется к различным бел- кам-мишеням, что сопровождается изменением их активности. Кальмодулин-зависимые протеинкиназы регулируют активность многих ферментов. Они также способны проникать в ядро клетки, где фосфорилируют белки, ответственные за активацию транскрипции. Таким образом, ИТФ повышает концентрацию Са2+ в цитозоле.

ДАГ либо гидролизуется с образованием арахидоновой кислоты (необходимой для синтеза простагландинов), либо активирует протеинкиназу С. При низком внутриклеточном уровне Са2+ и отсутствии ДАГ протеинкиназа С находится в цитоплазме в неактивном состоянии. При связывании ДАГ конформация протеинкиназы С изменяется, увеличивается еѐ сродство к Са2+ и она начинает активировать разнообразные белки-мишени (так, С-киназа фосфорилирует и тем самым активирует Na+/H+ обменный насос плазматической мембраны, контролирующий внутриклеточный рН). Активная С-киназа способна усиливать транскрипцию генов.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ

С1-ТМС-РЕЦЕПТОРАМИ

К1-TMС-(R) относятся гуанилатциклазы, катализирующие образование цГМФ из ГТФ. Первый тип гуанилатциклаз, локализующийся в плазматической мембране, активируется внеклеточными лигандами (предсердным натрийуретическим фактором); второй — цитозольный фермент, активируемый оксидом азота (NO). Оксид азота вызывает расслабление гладкой мускулатуры сосудов, в том числе коронарных.

Гормон, присоединившись к 1-TMС-(R), активирует его. Этот гормон-рецепторный комплекс проявляет гуанилатциклазную активность, катализируя образование цГМФ из ГТФ. цГМФ (вторичный посредник) активирует протеинкиназу G, которая начинает фосфорилировать остатки Сер и Тре в белках-мишенях, что приводит эти белки в функционально активное состояние. цГМФ является также активатором фосфодиэстераз, катализирующих распад цАМФ (т. е. цГМФ и цАМФ — антагонисты). Конечный эффект цГМФ проявляется в

89

изменении транспорта ионов и воды в почках и кишечнике; в сердечной мышце цГМФ способствует мышечному расслаблению; в палочках и колбочках сетчатки глаза цГМФ стимулирует открытие ионных каналов.

Самой распространѐнной группой 1-TMС-(R) являются рецепторные тирозинкиназы. В их структуре имеется 4 домена: внеклеточный (связывает гормон), трансмембранный, внутриклеточный с тирозинкиназной активностью, внутриклеточный регуляторный. Важнейшей тирозинкиназой является рецептор инсулина. Присоединение инсулина вызывает аутофосфорилирование киназного домена рецептора. При этом ускоряется фосфорилирование остатков тирозина в особом белке — IRS-1 (инсулин-рецепторный субстрат). Активный IRS-1 включает целый каскад реакций, усиливающих гормональный сигнал. Это протеинкиназные реакции с участием, в первую очередь, МАП-киназ (митоген-активируемые протеин-

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ С ВНУТРИКЛЕТОЧНЫМИ РЕЦЕПТОРАМИ

Кальцитриол, ретиноевая кислота, стероидные и тиреоидные гормоны взаимодействуют непосредственно с внутриклеточными рецепторами, поскольку они, будучи гидрофобными, свободно диффундируют через плазматическую мембрану. Эти рецепторы делятся на цитозольные: рецепторы стероидных гормонов (глюкокортикоидов, минералокортикои-

дов, андрогенов, прогестерона, исключение — эстрогены) и ядерные: рецепторы тиреоидных гормонов, кальцитриола, ретиноевой кислоты, эстрогенов.

Цитозольные рецепторы образуют комплексы с белками теплового шока hsp (heat shock proteins), которые присоединяются к рецептору таким образом, что закрывают его ДНК-связывающий домен. Когда гормон взаимодействует с рецептором, то белок-ингибитор hsp отделяется от рецептора, в результате чего рецептор активируется. Активированный гормон-рецепторный комплекс перемещается в ядро, где он взаимодействует со строго опре-

деленными гормон-узнающими элементами ДНК (hormone response element).

Ядерные рецепторы находятся в связанном с хроматином состоянии (за исключением рецепторов эстрогенов, которые в ядре образуют комплексы с hsp). После взаимодействия с гормоном изменяется конформация рецепторов, что повышает его сродство к ДНК, т. е. рецептор может связываться со специфическими генами в ядре, регулируя их экспрессию.

90

Тема 23. ГОРМОНЫ — ПРОИЗВОДНЫЕ БЕЛКОВ, ПЕПТИДОВ И АМИНОКИСЛОТ

ГОРМОНЫ ГИПОТАЛАМУСА

Нейроны гипоталамуса синтезируют гормоны (табл. 23.1) и секретируют их в капиллярную сеть, доставляющую гормоны к клеткам гипофиза. Эти гормоны являются пептидами. Они делятся на: 1) гормоны, усиливающие (высвобождающие, либерины) секрецию и выделение соответствующих тропных гормонов передней доли гипофиза; 2) угнетающие (ингибирующие, статины) эти процессы.

Таблица 23.1

Либерины действуют на клетки гипофиза, мембраны которых имеют 7-ТМС-(R). После связывания 7-ТМС-(R) с гормоном активируется аденилатциклазный каскад передачи сигнала в клетку. Таким образом, либерины стимулируют синтез и высвобождение тропных гормонов гипофиза посредством цАМФ (может включаться также ИТФ-механизм).

Гормон роста (СТГ). Многие эффекты СТГ опосредуются соматомединами (инсулиноподобными факторами) — тканевыми факторами, секретируемыми под влиянием гормона роста. Соматомедины-факторы сульфатирования усиливают использование сульфата и синтез коллагена хрящевой тканью; соматомедины-факторы роста активируют рост клеток и тканей.

Гормон роста оказывает разнообразное влияние на метаболизм. Основное действие СТГ — обеспечить рост и развитие организма. Под влиянием гормона усиливается синтез белков и нуклеиновых кислот в костях, хрящах, мышцах, печени и других внутренних орга-

91

нах; ускоряется транспорт аминокислот внутрь клеток. Одновременно тормозится катаболизм белков, что проявляется снижением уровня остаточного азота и мочевины в крови, положительным азотистым балансом.

СТГ стимулирует липолиз. Образующаяся при этом энергия используется на процессы анаболизма. СТГ участвует в регуляции уровня глюкозы в крови — это «контринсулярный» гормон (он снижает использование глюкозы жировыми и мышечными клетками и активирует глюконеогенез в печени). Секреция СТГ увеличивается при преимущественно белковом питании и голодании, физических упражнениях, стрессе, вскоре после засыпания.

Избыточная секреция СТГ у детей и подростков приводит к развитию гигантизма (рост костей пропорционален). У взрослых избыток СТГ проявляется акромегалией (диспропорциональным ростом хрящей, костей скелета, мягких тканей).

Тиреотропин — основной регулятор функции щитовидной железы. Синтезируется базофильными клетками передней доли гипофиза.

Гонадотропины, как и тиреотропин, являются гликогликопротеинами. К гонадотропинам относятся фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин), лютеинизирующий гормоном (ЛГ, лютропин), а также хорионический гонадотропин. Мембраны гонадотрофов содержат 7-ТМС-(R), взаимодействующие с гонадолиберином гипоталамуса. Последний стимулирует высвобождение гонадотропинов гипофиза.

Гонадотропины у мужчин и женщин выполняют разные функции. ФСГ у женщин обеспечивает созревание фолликулов яичников, которые начинают активно синтезировать эстрадиол. Повышение секреции эстрадиола оказывает тормозящее действие на образование и секрецию ФСГ передней долей гипофиза (механизм отрицательной обратной связи). После овуляции фолликул развивается в желтое тело, продолжительность функции которого зависит от стимулирующего эффекта ЛГ. Падение уровня ЛГ приводит к снижению стероидогенеза, что становится причиной наступления менструации. У мужчин ФСГ и ЛГ активируют сперматогенез и увеличивают образование тестостерона.

АКТГ (кортикотропин) — это пептид, содержащий 39 остатков аминокислот. АКТГ регулирует стероидогенез и поддерживает оптимальную массу надпочечников. Рецептор кортикотропина относятся к 7-ТМС-(R), включающим механизм синтеза цАМФ. цАМФ, активируя протеинкиназу А, влияет на ключевую реакцию синтеза стероидных гормонов из холестерола. Влияние на поддержание массы надпочечников также опосредуется 7-ТМС- рецеторным действием АКТГ, что в итоге приводит к активации протеинкиназ. Протеинкиназы через факторы транскрипции влияют на биосинтез нуклеиновых кислот и активируют стероидогенез.

АКТГ стимулирует липолиз, вызывает гипогликемию вследствие ускорения высвобождения инсулина из поджелудочной железы. АКТГ усиливает пигментацию кожи, поэтому при заболеваниях, сопровождающихся высоким содержанием АКТГ в плазме крови (болезнь Аддисона), наблюдается избыточная пигментация.

Секреция АКТГ изменяется в течение суток и регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Она усиливается при действии стрессовых факторов.

Меланоцит-стимулирующие гормоны синтезируются клетками промежуточной доли гипофиза млекопитающих. У человека эта доля редуцирована, но единичные клетки, характерные для средней доли, локализуются в дистальной части гипофиза.

Липотропины. На С-конце молекулы β-липотропина расположены пептидные фрагменты, обладающие особой биологической активностью. Это предшественники эндогенных опиоидов. В ходе протеолиза β-липотропина из них образуются энкефалины и эндорфины, которые оказывают обезболивающее и спазмолитическое действие, участвуют в половом поведении, процессах питания, обучения, формирования памяти.

92

ГОРМОНЫ ЗАДНЕЙ ДОЛИ ГИПОФИЗА

Окситоцин и вазопрессин (антидиуретический гормон) принято считать гормона-

ми задней доли гипофиза, хотя они образуются и секретируются нейронами гипоталамуса. Эти нонапептиды схожи по строению.

Вазопрессин оказывает сосудосуживающее действие и обеспечивает сохранение воды в организме, стимулируя еѐ реабсорбцию в почечных канальцах. Регулятором секреции гормона является изменение осмотического давления и объѐма циркулирующей крови.

Окситоцин усиливает сокращение мышц матки во время родов, стимулирует лактацию, регулирует поведенческую активность, связанную с беременностью, лактацией и уходом за потомством. Обнаружено участие окситоцина в механизмах памяти. Главными стимулами высвобождения окситоцина являются эстрогены и нервные импульсы, возникающие при раздражении грудных сосков. Прогестерон ингибирует продукцию окситоцина. У мужчин окситоцин стимулирует семявыносящие протоки (эякуляцию), влияет на поведенческую активность, связанную с половой функцией.

Недостаточность вазопрессина проявляется в форме несахарного диабета, главными симптомами которого являются жажда и полиурия, но, в отличие от сахарного диабета, моча при недостаточности вазопрессина имеет низкий удельный вес.

ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Тиреоидные гормоны оказывают влияние на фундаментальные физиологические процессы: клеточную дифференцировку, рост и метаболизм тканей.

В фолликулах щитовидной железы (ЩЖ) образуются 2 основных гормона: Т3 и Т4, которые действуют на клетки через внутриклеточные ядерные рецепторы.

Особенностью гормонов ЩЖ является присутствие в их молекуле йода. В основе их структуры лежит тирониновое ядро, состоящее из двух конденсированных молекул L- тирозина. В ядро могут включаться 3 или 4 атома йода: 3,5,3’,5'-тетрайодтиронин (Т4, тироксин) и 3,5,3'-трийодтиронин (Т3). Третье производное тиронина — 3,3',5-T3 — не обладает гормональной активностью. Это «обратный Т3». Несмотря на то, что Т3 намного активнее, чем Т4, в ЩЖ синтезируется главным образом Т4. Трийодтиронин образуется из Т4 путѐм дейодирования последнего в периферических тканях. Т3 обладает на порядок более высоким сродством к рецепторам периферических тканей, чем Т4.

Синтез гормонов ЩЖ осуществляется в 4 этапа. Во-первых, включение йода в ЩЖ с помощью йодного насоса, в работе которого принимает участие Na+-K+-зависимая АТФ-аза. Во-вторых, синтез тиреоидных гормонов, который начинается с включения йода в молекулы тирозинов, входящих в состав тиреоглобулина. Тиреоглобулин — главный белок коллоида, заполняющего фолликулы. Процесс йодирования тирозинов осуществляется с помощью тиреопероксидазы и H2О2 и стимулируется ТТГ. В-третьих, конденсация моно- и дийодтиронинов с образованием Т3 из Т4 под влиянием тиреопероксидазы. По мере йодирования остатков тирозина молекулы тиреоглобулина перемещаются в просвет фолликула, где они накапливаются «про запас». В-четвертых, секреция гормонов, которые освобождаются из тиреоглобулина при участии гидролаз лизосом эпителиальных клеток.

Регуляция синтеза гормонов ЩЖ осуществляется гипоталамо-гипофизарной системой по принципу обратной связи: повышение уровня Т3 ингибирует высвобождение и синтез тиреотропина в гипофизе и тиреолиберина в гипоталамусе.

Влияние на метаболизм. Гормоны ЩЖ необходимы для нормального роста и развития организма. Они контролируют образование тепла, скорость поглощения кислорода, участвуют в поддержании нормальной функции дыхательного центра, оказывают инотропный и хронотропный эффекты на сердце, увеличивают количество β-адренергических рецепторов в сердечной и скелетной мыщцах, жировой ткани и лимфоцитах, увеличивают образование эритропоэтина и повышают эритропоэз, стимулируют моторику желудочно-

93

кишечного тракта, стимулируют синтез многих структурных белков в организме. Суммарный эффект T4 и T3 оценивается по изменению скорости потребления O2 тканями, отражающей интенсивность метаболических процессов в них. Повышение потребления О2 под действием тиреоидных гормонов связано с усилением активности мембраносвязанной Na+-K+- ATФазы клеток. Увеличивая активность данной Na+-K+-ATФазы, гормоны ЩЖ влияют и на механизмы активного транспорта веществ. Известен разобщающий эффект высоких концентраций T4 на процесс тканевого дыхания в митохондриях, что отмечается при гипертиреозе.

Зоб. Увеличение ЩЖ — это «попытка» организма компенсировать сниженное образование тиреоидных гормонов. Гипотиреоз — это состояние, развивающееся при нарушении синтеза или транспорта гормонов ЩЖ (особенно характерно снижение основного обмена). Гипотиреоз у плода и новорожденного приводит к нарушению роста, тяжелой необратимой задержке умственного развития (кретинизму). Гипотиреоз у детей старшего возраста проявляется отставанием в росте без задержки умственного развития. Гипертиреоз (тиреотоксикоз) возникает при гиперпродукции гормонов ЩЖ. Наиболее известная патология — базедова болезнь.

ГОРМОНЫ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Инсулин — анаболический гормон, способствующий сохранению глюкозы, жирных кислот и аминокислот. Глюкагон, наоборот, — катаболический: он мобилизует глюкозу, жирные кислоты и аминокислоты из тканевых запасов в кровоток. Эти два гормона функционально взаимосвязаны.

Инсулин — полипептид, состоящий из двух цепей: А-цепь содержит 21 аминокислотный остаток, B-цепь — 30. Обе цепи связаны двумя S-S-мостиками. Синтез инсулина проходит по законам синтеза секретируемых белков. Инсулин человека отличается от инсулина свиньи только одной аминокислотой.

Эффекты инсулина многообразны, имеют временную зависимость: 1) быстрый (секунды) — ускорение транспорта глюкозы, аминокислот и калия в инсулинзависимые ткани; 2) промежуточный (минуты) — стимуляция синтеза белков и торможение их распада, активирование ферментов гликолиза и гликогенсинтазы, угнетение ферментов глюконеогенеза и фосфорилазы; 3) длительный (часы) — увеличение синтеза иРНК, ферментов липогенеза и др. Результирующий эффект влияния инсулина — накопление углеводов, белков и жиров. Эффекты инсулина тканеспецифичны.

Комплекс нарушений, вызванных недостаточностью инсулина, называется сахарным диабетом. Диабет характеризуется полиурией, полидипсией, потерей веса (при увеличенном аппетите), гипергликемией, глюкозурией, кетозом, ацидозом, которые нередко заканчиваются комой. Избыток внеклеточной глюкозы сопровождается еѐ внутриклеточным дефицитом

— «голодание среди изобилия», уменьшением поступления аминокислот в мышцы и увеличением скорости липолиза. Характерный признак диабета — гипергликемия, которая заметно проявляется после еды, поэтому после глюкозной нагрузки концентрация глюкозы в плазме у больного диабетом значительно выше, чем у здорового, а возвращение к начальному уровню проходит медленнее. Гипергликемия >10 ммоль/л превышает реабсорбционные возможности почек и становится причиной глюкозурии. Выделение oсмотически активных молекул глюкозы влечет за собой потерю больших количеств воды (осмотический диурез). Длительная гипергликемия способствует неферментативному гликозилированию белков. Определение уровня гликозилированной формы гемоглобина HbA1С используется для оценки эффективности лечения инсулином. Основные нарушения обмена липидов при диабете: усиление катаболизма липидов, увеличение образования кетоновых тел, снижение синтеза жирных кислот и триацилглицеролов. В силу недостаточности инсулина нарушается гликолиз и стимулируется образование глюкозы из белков (глюконеогенез). Потребности в энергии удовлетворяются катаболизмом белков и жиров. Развивается белковая недостаточность. Больной теряет вес. В кровотоке накапливаются кетоновые тела, так как скорость их образо-

94

вания превышает возможности клеток по их использованию. Это приводит к развитию метаболического ацидоза. К дегидратации добавляются потери Na+ и K+.

Выделяют две формы диабета:

1)инсулин-зависимый сахарный диабет (диабет 1-го типа), развивается вследствие дефицита инсулина, вызываемого аутоиммунным разрушением β-клеток поджелудочной железы;

2)инсулин-независимый сахарный диабет (диабет 2-го типа), характеризуется устойчивостью к инсулину и его сниженной секрецией. Он встречается чаще, развивается у пожилых лиц.

Глюкагон — пептид из 29-ти аминокислотных остатков, синтезируемый α-клетками поджелудочной железы. Он действует через 7-TMС-(R). Гормон усиливает распад гликогена

за счѐт активации гликоген-фосфорилазы (с участием цАМФ) и фосфолипазы C (увеличивая уровень цитоплазматического Ca2+). Гликогенолиз стимулируется в печени, но не в мышцах. Глюкагон — мощный стимулятор липолиза. Повышая содержание цАМФ в адипоцитах, он активирует гормон-чувствительную липазу. Образующиеся при этом в большом количестве жирные кислоты могут использоваться в качестве источников энергии или превращаться в кетоновые тела. Глюкагон стимулирует глюконеогенез.

Основной регулятор секреции глюкагона — глюкоза: секреция глюкагона увеличивается в ответ на гипогликемию и снижается при повышении уровня глюкозы в крови; секреция гормона возрастает также при потреблении белков.

Тема 24. СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ

Структурные особенности различных стероидных гормонов можно иллюстрировать следующей схемой (рис. 24.1):

Стероидные гормоны

Радиал в положении С17

Рис. 24.1. Особенности химического строения стероидных гормонов

Синтез гормонов коры надпочечников. В клубочковой зоне синтезируются минералокортикоиды, в пучковой — глюкокортикоиды, в ретикулярной сосредоточены ферменты для синтеза андрогенов. Общими в синтезе всех стероидных гормонов являются первые две реакции:

95

1. Превращение холестерола в прегненолон в результате отщепления 6С-фрагмента от боковой цепи (фермент С20-22 десмолаза). Десмолаза — ключевой фермент в биосинтезе стероидов. Его фосфорилирование (активацию) стимулирует АКТГ.

Гидроксилирование прогестерона в положении С-21 или С-11 приводит к образованию минералокортикоидов, в С-17 — глюкокортикоидов.

Функция минералокортикоидов (альдостерона) заключается в реабсорбции Na+ в дистальных канальцах почек (о механизмах рецепции стероидных гормонов см. выше).

Глюкокортикоиды (кортизол, кортизон, кортикостерон) оказывают катаболическое влияние на скелетные мышцы и анаболическое — на печень, где они стимулируют синтез ферментов глюконеогенеза, в результате чего уровень глюкозы в крови повышается. Кроме того, глюкокортикоиды регулируют реакции иммунитета и в терапевтических дозировках оказывают выраженное противовоспалительное действие.

Регуляция синтеза кортикостероидов: как указывалось, ключевой фермент синтеза стероидов — С20–22 десмолаза. Важнейшим регулятором синтеза альдостерона является ангиотензин II — пептид, образующийся из ангиотензиногена (α2-глобулина плазмы крови) в результате отщепления от него двух олигопептидов: вначале под действием ренина образует-

ся ангиотензин I, затем под действием ангиотензинпревращающего фермента из ангиотен-

зина I образуется ангиотензин II. Ангиотензин II связывается с поверхностью клеток клубочковой зоны коры надпочечников и стимулирует фосфорилирование С20–22 десмолазы.

На секрецию кортизола влияют АКТГ, физический и эмоциональные стрессы, состояние тревоги, страха, волнения и боль. Эти реакции могут нивелировать воздействия системы отрицательной обратной связи и суточного ритма. Свободные глюкокортикоиды ингибируют секрецию АКТГ.

96

Глюкокортикоиды в высоких концентрациях нашли широкое применение для лечения аутоиммунных заболеваний или для подавления реакции отторжения при пересадке тканей. Высокие дозы глюкокортикоидов подавляют воспалительную реакцию.

Недостаточность ферментов, катализирующих синтез кортикостероидов, ведет к гиперплазии надпочечников. При избытке глюкокортикоидов развивается синдром Кушинга. Основные проявления этого синдрома вызваны усилением распада белков. Отмечается своеобразное отложение жира: ожирение туловища и «лунообразное» лицо, в то время как подкожножировая клетчатка конечностей атрофируется. Недостаточность надпочечников проявляется Аддисоновой болезнью (внешнее проявление — гиперпигментация кожи).

ПОЛОВЫЕ ГОРМОНЫ

Изменения секреции половых гормонов оказывают существенное влияние на интенсивность метаболических процессов и лежат в основе развития организма и механизмов старения. Половые гормоны действует через внутриклеточные рецепторы.

Синтез андрогенов в яичках. Вначале из прегненолона (или прогестерона) при участии 17-гидроксилазы образуется С17-ОН производное — 17-ОН прегненолон (17-ОН прогестерон).

Затем от Д-кольца отщепляется боковая цепь с помощью С17–20 лиазы. При этом образуются мужские половые гормоны дигидроэпиандростерон, андростендион и тестостерон, которые могут взаимопревращаться друг в друга под действием изомеразы. Важнейшим мужским половым гормоном является тестостерон. Однако в большинстве периферических тканей основным активным андрогеном является дигидротестостерон, рецепторы для которого обнаружены в простате, семенных пузырьках, коже гениталий (рис. 24.1). Фермент, катализирующий превращение тестостерона в дигидротестостерон, называется 5- -редуктазой.

Синтез мужских половых гормонов стимулирует лютеинизирующий гормон гипофиза, синтез и секреция которого, в свою очередь, регулируется гонадолиберином.

Рис. 24.1. Синтез дигидротестостерона

Мужские половые гормоны влияют на дифференцировку тканей, развитие вторичных половых структур, участвуют в процессах сперматогенеза. Они оказывают выраженное анаболическое действие, усиливая процессы синтеза белков, что выражается в увеличении мышечной массы, росте костей; способствуют задержке натрия, калия, воды, кальция, сульфата и фосфата.

Синтез эстрогенов в клетках яичников. Субстратами для синтеза эстрогенов являются андрогены. Синтез эстрогенов регулируют лютеинизирующий гормон и гонадолиберин.

К эстрогенам относятся эстрон, эстрадиол и эстриол:

ОН

97

Эстрогены также оказывают анаболическое действие, но менее выраженное, чем андрогены. Они вызывают рост матки, молочных желез, способствуют распределению жира по женскому типу, усвоению кальция костной тканью, препятствуют развитию атеросклероза.

Транспорт стероидных гормонов осуществляется с помощью белков-переносчиков, синтезируемых в печени. Это — транскортин (белок, связывающий кортикостероиды) и секс- стероид-связывающий белок. Неспецифический транспорт осуществляется альбуминами.

Катаболизм стероидных гормонов. В клетках организма отсутствуют ферменты, которые раскрывали бы стероидную циклическую структуру, но имеются механизмы, посредством которых циклическая структура приобретает растворимость в водной среде и за счет этого становится возможным еѐ экскреция из организма. Таковыми механизмами являются: 1) восстановление двойных связей в составе циклической структуры; 2) реакции конъюгации с УДФ-глюкуроновой кислотой или ФАФС (глюкуроновая кислота или активный сульфат связываются с ОН-группой в составе стероидной циклической структуры — конъюгаты становятся растворимыми).

Тема 25. БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ. МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Все минеральные вещества в зависимости от их концентрации подразделяются на макро- и микроэлементы. Содержание макроэлементов превышает 50 мг/кг массы тела (натрий, калий, кальций, магний, фосфат, хлорид, сульфат). Содержание микроэлементов составляет менее 50 мг/кг массы тела (медь, цинк, селен, кобальт, йод и др.). К микроэлементам относят также и железо, хотя его концентрация превышает указанную величину.

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ

Электролиты К+ и Na+ важны для поддержания электролитного баланса, надлежащего осмотического давления, участвуют в регуляции кислотно-основного состояния, механизмах нервно-мышечной возбудимости, влияют на обменные процессы путѐм активирования или ингибирования ферментов, используются в процессах минерализации костей скелета и зубов.

Концентрация электролитов вне и внутри клетки существенно различается: натрий и кальций преобладают во внеклеточном пространстве, калий и магний — внутри клетки.

Кальций

Общее содержание кальция в плазме крови — 2,2–2,7 ммоль/л. Половину составляет диффузионный Са2+ (способен проходить через биомембраны), часть Са2+ связана с белками крови (недиффузионный кальций), некоторое количество находится в составе цитратов и фосфатов плазмы крови. Основное депо кальция — Са-апатиты костной ткани. Кальций всасывается из кишечника в кровь с помощью специального Са2+-связывающего протеина, синтезируемого слизистой кишечника. Этот белок осуществляет свою функцию совместно с Са2+-зависимой АТФазой. Стимулятором синтеза Са2+-связывающего протеина является 1,25(ОН)2-Д3 (1,25-дигидроксихолекальциферол, кальцитриол, активная форма витамина Д3).

Роль кальция в организме. Соли кальция составляют основу скелета и зубов. Ионы кальция принимают участие в многочисленных процессах: регуляции нервно-мышечной возбудимости, сократительной и секреторной активности, проницаемости клеточных мембран. Са2+ активирует процесс свѐртывания крови, адгезию и рост клеток. Наряду с циклическими нуклеотидами Са2+ считается вторичным посредником в реализации механизма действия гормонов.

Поступление кальция в клетку регулируется нейрогормональными сигналами, одни из которых увеличивают скорость вхождения Са2+ в клетку из межклеточного пространства, другие — скорость высвобождения его из внутриклеточных депо. Из внеклеточного про-

98