Гормо́ны — биологически активные вещества органической природы

1. Гормоны

 

Гормо́ны (др.-греч. ὁρμάω — возбуждаю, побуждаю) — биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь, связывающиеся с рецепторами клеток-мишеней и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Общая характеристика  гормонов

 

Гормоны представляют собой биологически активные вещества, различные по химической природе, которые вырабатываются клетками эндокринных желез и специфическими клетками, рассеянными по всему организму в рабочих органах и тканях.

Все гормоны имеют несколько важных свойств, которые отличают их от других биологически активных веществ:

1. Гормоны вырабатываются  в клетках эндокринных желез и секретируются в кровь.

2. Все гормоны являются  чрезвычайно активными веществами, они вырабатываются в малых  дозировках (0,001-0,01 моль/л), но оказывают  выраженный и быстрый биологический эффект.

3. Гормоны специфически  воздействуют на органы и ткани  посредством рецепторов. Они подходят  к рецептору как ключ к замку, а потому воздействуют только  на восприимчивые клетки и ткани.

4. Гормоны отличаются  тем, что имеют определенный ритм  секреции, например, гормоны коры надпочечников имеют суточный ритм секреции, а иногда ритм является месячным (половые гормоны у женщин) или интенсивность секреции изменяется в течение более продолжительного периода времени (сезонные ритмы).

Стоит отметить, что биологически активные вещества, которые вырабатывают рассеянные по организму клетки, зачастую относят к так называемым тканевым гормонам. Их отличительными особенностями является секреция в тканевую жидкость и преимущественно местное действие, тогда как гормоны оказывают свой эффект дистанционно.

По своей химической природе все гормоны могут быть белками (пептидами), производными аминокислот или веществами стероидной природы.

Работа эндокринных желез (интенсивность синтеза гормонов) регулируется центральной нервной системой. При этом деятельность всех периферических желез внутренней секреции определяется также корригирующими влияниями из центральных структур эндокринной системы.

Существует два механизма влияния нервной системы на эндокринную: нейро-проводниковый и нейро-эндокринный. Первый заключается в непосредственном влиянии нервной системы за счет нервных импульсов на периферические железы. Например, интенсивность синтеза гормонов может изменяться за счет снижения или увеличения тонуса сосудов железы, т.е. изменения интенсивности ее кровоснабжения. Второй механизм заключается во влиянии нервной системы на гипоталамус, который посредством рилизинг факторов (стимуляторы – либерины, и подавляющие секрецию - статины) определяет работу гипофиза. Гипофиз, в свою очередь, продуцирует тропные гормоны, регулирующие деятельность периферических желез.

Все железы внутренней секреции связаны с центральными структурами по механизму обратной отрицательной связи – повышение концентрации гормонов в крови ведет к уменьшению стимулирующего влияния со стороны нервной системы и центральных структур эндокринной системы.

Большинство гормонов синтезируется эндокринными железами в активной форме. Некоторые поступают в плазму в виде неактивных веществ – прогормонов. Например, проинсулин, который становится активным только после отщепления от него небольшой части - так называемого С-пептида.

Секреция гормонов – это всегда активный процесс, который строго регулируется нервными и эндокринными механизмами. При необходимости может не только снижаться продукция гормона, но и происходить его депонирование в клетках эндокринных желез, например, за счет связывания с белком, РНК, двухвалентными ионами.

Транспорт гормона осуществляется исключительно кровью. При этом большая его часть в крови находится в связанной форме с белками (около 90%). Стоит отметить, что почти все гормоны связываются со специфическими белками, тогда как с неспецифическим белком (альбумином) связано лишь 10% пула. Связанные гормоны являются неактивными, они переходят в активную форму лишь после выхода из комплекса. Если гормон не понадобился организму, то со временем он выходит из комплекса и метаболизируется.

Связывание гормона с рецептором является важнейшим этапом гуморальной передачи сигнала. Именно рецепторное взаимодействие обуславливает специфическое действие гормона на клетки-мишени. Большая часть рецепторов представляет собой гликопротеиды, которые встроены в мембрану, т.е. находятся в специфическом фосфолипидном окружении.

Взаимодействие рецептора и гормона происходит по закону действующих масс согласно кинетике Михаэлиса. В ходе взаимодействия возможно проявление как положительного, так и отрицательного кооперативного эффектов. Иными словами, связывание гормона с рецептором может улучшить связывание с ним всех последующих молекул, либо сильно затруднить его.

Взаимодействие гормона и рецептора может приводить к разным биологическим эффектам, во многом они определяются типом рецептора, а именно его расположением. В связи с этим выделяют следующие варианты локализации рецепторов:

1. Поверхностные. При взаимодействии  с гормоном меняют свою структуру (конформацию), за счет чего увеличивается проницаемость мембраны, и в клетку проходят определенные вещества.

2. Трансмембранные. Поверхностная  часть взаимодействует с гормоном, а противоположная ей (внутри  клетки) - с ферментом (аденилатциклаза или гаунилатциклаза), способствует выработке внутриклеточных медиаторов (циклический аденин- или гаунинмонофосфат). Последние являются так называемыми внутриклеточными мессенджерами, они усиливают синтез белка или его транспортировку, т.е. оказывают определенный биологический эффект.

3. Цитоплазматические. Находятся  в цитоплазме в свободном виде. С ними связывается гормон, комплекс  поступает в ядро, где усиливает синтезинформационной РНК и, таким образом, стимулирует образование белка на рибосомах.

4. Ядерные. Это негистоновый белок, который связан с ДНК. Взаимодействие гормона и рецептора приводит к усилению синтеза белка клеткой.

Эффект гормона зависит от множества факторов, в частности, от его концентрации, от количества рецепторов, плотности их расположения, аффинности (сродства) гормона и рецептора, а также наличия антагонистического или потенцирующего воздействия на эти же клетки или ткани других биологически активных веществ.

Чувствительность рецепторов имеет не только академическое, но и большое клиническое значение, поскольку, например, рецепторная резистентность к инсулину лежит в основе развития сахарного диабета второго типа, а блокирование рецепторов при гормончувствительных опухолях (в частности, молочной железы) значительно увеличивает эффективность лечения.

Гормоны могут подвергаться метаболизму в самих эндокринных железах, если в них нет необходимости, в крови, а также в органах-мишенях после того, как они выполнили свою функцию.

Метаболизм гормонов может осуществляться несколькими путями:

1. Расщепление молекулы (гидролиз).

2. Изменение структуры  активного центра за счет присоединения  дополнительных радикалов, например, метилирование или ацетилирование.

3. Окисление или восстановление.

4. Связывание молекулы  с остатком глюкуроновой или серной кислоты с образованием соответствующей соли.

Разрушение гормонов является не только средством их утилизации после того, как они справились со своей функцией, но и важным механизмом регуляции уровня гормонов в крови и их биологического эффекта. Стоит отметить, что усиление катаболизма повышает пул свободных гормонов, делая их, таким образом, более доступным для органов и тканей. Если достаточно долгое время сохраняется повышенным катаболизм гормонов, то происходит снижение уровня транспортных белков, что также повышает биодоступность.

Гормоны могут выводиться всеми без исключения путями, в частности, почками с мочой, печенью через желчь, желудочно-кишечным трактом с пищеварительными соками, дыхательными путями с выдыхаемыми парами, кожей с потом. Пептидные гормоны гидролизируются до аминокислот, которые попадают в общий пул и могут быть снова использованы организмом. Преимущественный способ выведения того или иного гормона определяется его растворимостью в воде, структурой, особенностями метаболизма и так далее.

По количеству гормонов или их метаболитов в моче зачастую удается отследить общую величину секреции гормона за сутки. Поэтому моча является одной из основных сред для функционального изучения эндокринной системы, не меньшее значение для лабораторной диагностики имеет и исследование плазмы крови.

Подводя итог, стоит отметить, что эндокринная система – это сложная и многокомпонентная система, все процессы в которой тесно связаны между собой, а нарушение функционирования может быть связано с патологией на каждом из вышеуказанных этапов: от образования гормона до его выведения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Классификация гормонов

 

Химическая природа гормонов различна. От сложности строения гормона зависит продолжительность его биологического действия, например, от долей секунды у медиаторов и пептидов до часов и суток у стероидных гормонов и йодтиронинов. Анализ химической структуры и физико-химических свойств гормонов помогает понять механизмы их действия, разрабатывать методы их определения в биологических жидкостях и осуществлять их синтез.

          Классификация гормонов по химической структуре:

1. Производные аминокислот: производные тирозина: тироксин, трийодтиронин, дофамин, адреналин, норадреналин;производные триптофана: мелатонин, серотонин;производные гистидина: гистамин.
2. Белково-пептидные гормоны:полипептиды: глюкагон, кортикотропин, меланотропин, впзопрессин, окситоцин, пептидные гормоны желудка и кишечника;простые белки (протеины): инсулин, соматотропин, пролактин, паратгормон, кальцитонин;
3. Сложные белки (гликопротеиды): тиреотропин, фоллитропин, лютропин.
4. Стероидные гормоны:кортикостероиды (альдостерон, кортизол, кортикостерон);
5. половые гормоны: андрогены (тестостерон), эстрогены и прогестерон.
6. Производные жирных кислот: арахидоновая кислота и ее производные: простагландинм: простациклины, тромбоксаны, лейкотриены.

Функциональная классификация гормонов:

1. Эффекторные гормоны — гормоны, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень.

2. Тропные гормоны — гормоны, основной функцией которых является       регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов. Выделяются аденогипофизом.

3. Рилизинг-гормоны — гормоны, регулирующие синтез и выделение гормонов аденогипофиза, преимущественно тропных. Выделяются нервными клетками гипоталамуса.

 

 

 

 

1. Гормоны гипофиза

 

Гипофиз – небольшой, но крайне важный мозговой придаток, отвечающий за синтез целого ряда гормонов пептидной и белковой природы. Он считается главным органом эндокринной системы, имеет тесные взаимосвязи с гипоталамусом. Гипофиз служит неким связующим звеном между эндокринными и нервными элементами координирующей системы организма. Гормоны гипофиза и их функции очень интересный фактор.

И хоть средняя масса гипофиза всего около полу грамма, он имеет довольно сложную структуру и состоит из трёх взаимосвязанных долей: передней, задней и промежуточной – средней.

Каждая из этих частей гипофиза играет особую роль и выделяет разнообразные гормоны. Именно о них и пойдёт речь в этом материале.

Передняя доля гипофиза: гормоны

Переднюю долю гипофиза ещё называют аденогипофиз, она ответственна за синтез тропных, соматотропных и лютеотропных гормонов. Остановимся подробней на каждом из них.

Тиреотропный гормон гипофиза, он же тиреотропин – регулятор выработки таких гормонов щитовидной железы, как Т3 и Т4. Которые, в свою очередь, отвечают за обменные процессы, нормальную работу ЖКТ, сердечнососудистой и психической систем человека. Для этого гормона характерен суточный ритм колебания секреции.