Выведение гормонов из клеток продуцентов. Обзор литературы

Ряд гормонов продуцируется совокупностью клеток или отдельными клетками, не организованными анатомически в виде железы. Эти клетки находятся в различных тканях и органах (рис. 27–1). К ним относятся нейросекреторные клетки гипоталамуса, эндокринные клетки островков Лангерханса поджелудочной железы (a‑, b‑, d ‑клетки), эндокринные клетки ЖКТ (продуцирующие гастрин, глюкагон, мотилин, секретин, соматостатин, холецистокинин, гастрин‑рилизинг гормон), интерстициальные клетки почек (вырабатывающие ПгE 2 и эритропоэтин), интерстициальные клетки Лейдига яичка (продуцирующие андрогены), фолликулярные клетки яичника (образующие эстрадиол, эстрон, эстриол, Пг) и его жёлтое тело (продуцирующее прогестерон и эстрогены), кардиомиоциты правого предсердия (синтезируют атриопептин - натрийуретический фактор), эндокринные клетки лёгких (продуцирующие кальцитонин, бомбезин, Пг, лейцин‑энкефалин), эпителиальные клетки вилочковой железы (тимуса), вырабатывающие пептидные гормоны тимопоэтин и тимозины.

Гормон

Термин «гормон» применяют для обозначения секретируемого клетками во внутреннюю среду организма БАВ, связывающегося с рецепторами клеток–мишеней и изменяющего режим их функционирования. Таким образом, гормоны выступают в роли регуляторов активности клеток.

К гормонам относятся продуцируемые эндокринными клетками БАВ.

В широком смысле гормонами являются и некоторые другие БАВ: вырабатываемые иммунной системой, факторы роста, цитокины.

Химическая структура БАВ различна. Основные их классы: олигопептиды (например, нейропептиды), полипептиды (например, инсулин), гликопротеины (например, ТТГ), стероиды (например, альдостерон и кортизол), производные тирозина (например, йодсодержащие гормоны щитовидной железы: трийодтиронин - Т 3 и тироксин - T 4), производные ретиноевой кислоты, эйкозаноиды (например, Пг и простациклины).

Рецепторы гормонов и вторые посредники

Рецептор гормона - белковая молекула, расположенная на поверхности цитолеммы, в цитоплазме или в ядре, которая специфически взаимодействует с определённым гормоном и передает сигнал вторым посредникам. Подробнее о рецепторах и гормонах см. раздел «Межклеточные информационные сигналы» в главе 4 «Патология клетки», а также в приложении «Справочник терминов».

Варианты воздействия гормонов на клетки–мишени

По расстоянию от клетки–продуцента гормона до клетки–мишени различают эндокринный, паракринный и аутокринный варианты регуляции.

Эндокринная , или дистантная регуляция. Секреция гормона происходит во внутреннюю среду. Клетки– мишени могут отстоять от эндокринной клетки сколь угодно далеко. Пример: секреторные клетки эндокринных желёз, гормоны из которых поступают в систему общего кровотока.

Паракринная регуляция. Продуцент биологически активного вещества и клетка–мишень расположены рядом. Молекулы гормона достигают мишени путём диффузии в межклеточном веществе. Например, в париетальных клетках желёз желудка секрецию H + стимулируют гастрин и гистамин, а подавляют соматостатин и Пг, секретируемые рядом расположенными клетками.

Аутокринная регуляция. При аутокринной регуляции клетка–продуцент гормона имеет рецепторы к этому же гормону (другими словами, клетка–продуцент гормона в то же время является его мишенью). Примеры: эндотелины, вырабатываемые клетками эндотелия и воздействующие на эти же эндотелиальные клетки; Т‑лимфоциты, секретирующие интерлейкины, имеющие мишенями разные клетки, в том числе и Т‑лимфоциты.

Признаки гормона. Классическое определение гормона предусматривает наличие специализированного органа, продуцирующего данный гормон (эндокринная железа), дистантность его действия (т.е. транспорт кровотоком) и способность вызывать специфическое действие в тканях-мишенях при незначительных его концентрациях в крови. В настоящее время незыблемой остается только третья характеристика гормона. Многочисленными исследованиями установлено, что физиологические концентрации гормонов в крови составляют от 10"6 до 10"12 моль/л. Первые же две характеристики подверглись пересмотру и трактуются теперь значительно шире.
Выяснилось, что гормоны могут синтезироваться не только в эндокринных железах. Широко применяющиеся иммуноцитохимические методы позволили обнаружить некоторые гормоны в ЦНС, желудочно-кишечном тракте и других тканях организма. Более того, была подробно исследована и описана так называемая АПУД-система, которая представляет собой диффузно располагающиеся в организме клетки, продуцирующие те или иные гормоны. Таким образом, уникальность желез внутренней секреции как обособленных продуцентов гормонов была поставлена под сомнение. Показано, например, что у гипофизэктомированных животных в крови продолжают циркулировать, хотя и в небольших количествах, некоторые гормоны передней доли гипофиза. Гипоталамические гормоны - либерины и

стагины обнаружены в больших количествах в поджелудочной железе, кишечнике и т.д. Разумеется, жизненно важна роль каждой эндокринной железы, и другие источники ее гормонов лишь в очень редких случаях могут компенсировать дефицит последних при удалении. Тем не менее присутствие гормонов в неэндокринных тканях является установленным фактом и заставляет проводить углубленные исследования их функций.
Кроме того, в последние десятилетия идентифицирована большая группа биологически активных соединений, которые синтезируются не в классических железах внутренней секреции, но по своим свойствам могут быть отнесены к группе, обозначаемой понятием “гормоны”. Примером служат гормоны иммунной системы, инсулиноподобные ростовые факторы (ИФР-1, ИФР-П), эндорфины, энкефалины, лейкотриены и др.
Дистантность действия гормонов как необходимый критерий также пересматривается в настоящее время. Обязательное использование кровотока для передачи гормональной информации клеткам-мишеням соблюдается, например, при транспорте гипоталамических гормонов в переднюю долю гипофиза. Однако расстояние между этими двумя образованиями настолько мало, а пребывание рилизинг-гормонов в крови воротных вен гипофиза настолько мимолетно, что “дистантность действия” в этом случае носит чисто условный характер. Еще более показательным является использование внутриорганной капиллярной системы для обмена гормональными сигналами между разными клетками одной и той же эндокринной железы. Такого рода общение показано между а-, (3- и 6-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, различными тропными элементами аденогипофиза, клетка ми трех зон коры и мозговым слоем надпочечника. Обнаружены альтернативные пути транспорта гормонов, не связанные с сосудистой системой. Так, гормоны, синтезирующиеся в нейронах гипоталамуса, достигают срединного возвышения и задней доли гипофиза по нервным волокнам. Более того, химическая, в том числе и гормональная, информация может передаваться соседним клеткам непосредственно через тканевую жидкость, заполняющую межклеточное пространство, или через межклеточные щелевые контакты.
Количество биологически активных веществ, причисляемых к семейству гормонов, многократно возросло и постоянно пополняется за счет вновь открываемых (преимущественно пептидных) соединений. Этому способствует разработка методов определения аминокислотной последовательности белков и пептидов и в большей степени - методов определения нуклеотидной последовательности, что послужило основой исследования генов, кодирующих биосинтез белковых и пептидных гормонов. В настоящее время создаются компьютерные банки данных о структуре вновь выявляемых гормонов и гормоноподобных соединений. Значительно расширился ареал продуцирующих гормоны клеточных элементов.
С современных позиций, с известной долей условности гормон можно характеризовать как эндогенное химическое соединение, вызывающее в очень низких концентрациях конкретную биохимическую или биофизическую реакцию в клетке-мишени посредством связывания со специфическим белком-рецептором и передающее регуляторный сигнал к внутриклеточным эффекторам либо непосредственно, либо через систему “вторых посредников” и каскад ферментных реакций.

1. Кгассификация гормонов

время другие гормоны гипофиза (пролактин, гормон роста, (3-липотропин) не имеют зависимых от них эндокринных желез. Следует, однако, иметь в % виду, что под влиянием гормона роста в печени и других органах синтезируются соматомедины, которые также обладают гормональными свойствами. С помощью клеточных культур было показано, что ГР ускоряет и
секрецию инсулжи --«стетклми поджелудочной железы. Помимо “классических” желез внугреш*ей секреции - гипофиза, щитовидной железы, надпочечников. половых желез, островков Лангерганса поджелудочной железы, по мере открытая 3sct новых и новых гормонов и гормоноподобных соединений к энлокгенньсм образованиям стали причислять и другие органы. Гипоталамус секреткрует нейрогормоны: либерины и статины, поступающие в кровь воротньп: вен гипофиза, тимус и эпифиз, также образующие и выделяющие свои, гормоны в сосудистую систему, и даже почки и печень, вырабатываю Line ссютветственно ренин и соматомедины, могут с полным правом называться железами внутренней секреции, независимо от выполнения своих неэндокринных функций. Активным эндокринным органом является желудочно-кишечный тракт (ЖКТ); в нем продуцируется большое количество так называемых гастроинтестинальных гормонов - гастрин, хо- лецистокинин, секретин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), со- матостатнн. бомбезин, субстанция Р, нейротензин и др. Все эти вещества также могут поступать в кровоток. Многие из них обнаруживаются в различных отделах нервной системы, где выполняют роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов.
К.гассификация гормонов в зависимости от способа их доставки к клеткам-мишеням:

• гормоны, транспортирующиеся классическим эндокринным путем, т.е. от эндокринных органов с кровью (гормоны гипофиза, периферических эндокринных желез);
• гормоны, осуществляющие свое действие паракринным путем, когда секретирующийся гормон действует на соседние клетки, используя внутриорганную микроциркуляцию, или непосредственно через межклеточную жидкость;
• гормоны, воздействующие на свою клетку-продуцент (аутокринный путь);
• гормоны, выделяющиеся нервными окончаниями нейрокринным путем и осуществляющие регуляторное воздействие (норадреналин, серотонин, ацетилхолин). Такой тип регуляции представлен в организме очень широко, в том числе и в эндокринной системе (гипоталамус, задняя доля гипофиза).

Например, некоторые гормоны паракринного или нейрокринного действия определяются в обшей циркуляции и осуществляют свое действие также эндокринным путем. Так, инкрет гастроинтестинальных клеток распространяется эндокринно-циркуляторным, паракринно"локальным и невральным путями. Соматостатин, например, в ЦНС может рассматриваться как нейромедиатор, в системе воротных вен гипофиза как классический гормон, а в поджелудочной железе, желудке и кишечнике как паракринный регулятор.
Биосинтез гормонов. Особенности синтеза гормонов определяются их химической структурой. Белковые и пептидные гормоны, как и все другие белки, синтезируются на рибосомах путем считывания информации с соответствующей мРНК. Как правило, первичная пептидная цепь значительно Х1иннее будущего гормона. Она содержит ряд аминокислотных фрагментов, которые отщепляются по мере преобразования начальной пептидной цепи, называемой препрогормоном, в конечную форму гормона. В ходе так называемого процессинга препрогормон превращается в прогормон, освобождаясь от аминокислотной последовательности, облегчавшей проникновение молекулы через эндоплазматические мембраны. Затем происходит отщепление других участков молекулы и конечный продукт выделяется в кровоток или концентрируется в секреторных гранулах.

Гормоны – биологически активные соединения, вырабатываемые в кровь железами внутренней секреции и влияющие на обмен веществ. Известно более 50 гормонов. 10 – 10 ммоль/л – физиологическая концентрация гормонов. -6 —

Секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС. Сигналы поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез рилизинг-гормонов: либеринов (7), статинов (3). Рилизинг-гормоны стимулируют или тормозят синтез тропных гормонов гипофиза, которые стимулируют синтез и секрецию гормонов эндокринных желёз. Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях подавляет синтез гормонов, действуя на эндокринные железы либо на гипоталамус. Синтез тропных гормонов подавляется гормонами периферических желёз.

Особенности действия гормонов на органы и ткани дистантность, высокая биологическая активность 10 М, специфичность, действуют на органы – мишени, у органов-мишеней есть рецепторы (гликопротеины). -7 Рецептор для инсулина

Конечные эффекты действия гормонов изменение проницаемости клеточных мембран, изменение активности внутриклеточных ферментов, изменение интенсивности синтеза белков (через регуляцию их синтеза).

Скорость выделения гормонов меняется в течение суток (суточные ритмы). Больше гормонов выделяется зимой, меньше летом. Имеются возрастные особенности выделения гормонов. Выделение гормонов может измениться в любом возрасте, что ведёт к нарушению обмена веществ и развитию патологии. Недостаток тироксина приводит к кретинизму, избыток – к токсическому зобу. Недостаток инсулина ведёт к развитию сахарного диабета, избыток – к гиперинсулинизму.

Нарушения гормональной регуляции могут возникать в результате расстройства высшей нейрогормональной регуляции деятельности эндокринной железы (нарушение управления), из-за прямого поражения железы (инфекция, опухоль, интоксикация, травма), как проявление недостаточности субстрата (нарушается синтез гормона). как нарушение секреции, транспорта гормона, из-за изменений условий действия гормонов (электролитная среда ткани) нарушения рецепторов: — появление антител против рецепторов, -при отсутствии или дефиците рецепторов, -при нарушени регуляции рецепторов, при усиленном выведении гормонов (с мочой, желчью).

Гипосекреция гормонов зависит от генетических факторов (отсутствие фермента синтеза гормона), диетических факторов (гипотиреоз из-за недостаточности йода в диете), токсических факторов (некроз коры надпочечников под действием производных инсектицидов), иммунологических факторов (появление антител, разрушающих железу), наличия инфекции, туберкулёза, опухоли.

Гиперсекреция гормонов при гормонально активных опухолях (акромегалия при опухоли гипофиза), при аутоиммунные процессах (при тиреотоксикозе).

Период полужизни – время существования гормона в крови адреналин существует в крови секунды, стероидные гормоны – часы, тиреоидные гормоны – дни. В периферических тканях некоторые гормоны превращаются в более активные соединения.

Классификация гормонов по месту выработки, по химической природе, по влиянию на обмен веществ, по типу гуморального влияния.

Классификация гормонов по влиянию на обмен веществ По отношению к обмену белков выделяют катаболики и анаболики. По действию на углеводный обмен — гипергликемические и гипогликемические. По отношению к обмену липидов – липолитические и липогенетические.

Классификация гормонов по типу гуморального влияния Гормональное влияние. Из клетки-продуцента гормон поступает в кровь и с током крови подходит к органу-мишени, действуя дистантно. Паракринное влияние. Из клетки-продуцента гормон поступает во внеклеточное пространство и действует на клетки-мишени, которые расположены вблизи. Изокринное влияние. Из клетки-продуцента гормон поступает во внеклеточное пространство и в тесно контактирующую с ним клетку-мишень. Нейрокринное влияние. Гормон секретируется в синаптическую щель. Аутокринное влияние. Клетка-продуцент является и клеткой-мишенью.

Классификация гормонов по химической природе Белки: простые – инсулин, СТГ, сложные – ТТГ, ФСГ, Пептиды: вазопрессин, окситоцин, глюкагон, тиреокальцитонин, АКТГ, соматостатин. Производные АМК: адреналин, тироксин. Гормоны стероидной природы. Производные жирных кислот: простагландины.

Классификация гормонов по локализации рецепторов Гормоны, связывающиеся с внутриклеточными рецепторами в клетках-мишенях. К ним относятся стероидные и тиреоидные гормоны. Все они липофильны. После секреции связываются с транспортными белками, проходят сквозь плазматическую мембрану и связываются с рецептором в цитоплазме или ядре. Образуется комплекс гормон-рецептор. Он транспортируется в ядро, взаимодействует с ДНК, активируя или ингибируя гены, что приводит к индукции или репрессии синтеза белка, изменению количества белков (ферментов). Основной эффект достигается на уровне транскрипции генов.

Механизм действия липофильных гормонов Секреция гормона Связывание с транспортными белками Транспорт сквозь плазматическую мембрану Связывание с рецептором в цитоплазме или ядре Образование комплекса гормон-рецептор Транспорт комплекса в ядро Взаимодействие с ДНК Индукция синтеза белка Изменение количества белков (ферментов) Активация генов Ингибирование генов Репрессия синтеза белка

Гормоны, связывающиеся с рецепторами на поверхности клетки водорастворимые, белковой природы, Гормон действует на рецептор, а затем действие идёт через вторичных посредников: ц. АМФ, ц. ГМФ, кальций, инозитол-3 -фосфат (И-3 -Ф), диацилглицерол (ДАГ). Так действуют гормоны: СТГ, пролактин, инсулин, окситоцин, фактор роста нервов.

Циклические нуклеотиды – универсальные посредники действия различных факторов на клетки и организм. АТФ ц. АМФ + ФФн ГТФ ГМФ + ФФн гуанилатциклаза аденилатциклаза

Аденилатциклаза имеет две субъединицы: рецепторную, каталитическую. Гормон взаимодействует с рецепторной субъединицей, что переводит каталитическую в активное состояние.

Белок G встроен в мембрану и в комплексе с ионами магния и ГТФ активирует аденилатциклазу. Преобразование сигнала G -белками

Рецептор гормона, белок G , аденилатциклаза – 3 независимых белка, которые сопряжены функционально.

ц. АМФ вторичный посредник для АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, МСГ, вазопрессина, катехоламинов, глюкагона, паратгормона, кальцитонина, секретина, тиролиберина, липотропина.

Гормоны, ингибирующие аденилатциклазу ацетилхолин, соматостатин, ангиотензин II , фосфодиэстераза катализирует превращение циклических нуклеотидов в нециклические 5 -нуклеозидмонофосфаты.

Гуанилатциклаза – гем-содержащий фермент. NO при взаимодействии с гемом гуанилатциклазы способствует быстрому образованию ц. ГМФ, который снижает силу сердечных сокращений. ц. ГМФ действует через протеинкиназу.

Механизм действия Содержание кальция внутри клеток мало. 1. Гормон действует на рецептор G -белок Са поступает в клетку Са действует на активность ферментов, ионных насосов, каналов проницаемости.

2. Механизм действия: Са-кальмодулин Инициация Фосфорилирование протеинкиназы белков

Комплекс Са-кальмодулин изменяет активность ферментов двумя способами: 1. путём прямого взаимодействия с ферментом-мишенью, 2. через активируемую этим комплексом протеинкиназу. активирует аденилатциклазу только при низких концентрациях кальция, а при дальнейшем повышении концентрации кальция происходит ингибирование аденилатциклазы. способен активировать фосфодиэстеразу млекопитающих.

Ферменты, регулируемые Са-кальмодулином аденилатциклаза, фосфодиэстераза, гликогенсинтаза, гуанилатциклаза, пируваткиназа, пируватдегидрогеназа, пируваткарбоксилаза, фосфолипаза А 2 , миозинкиназа. Са-кальмодулин – вторичный посредник для вазопрессина и катехоламинов.

Фосфатидилинозитол-4, 5 -бисфосфат предшественник двух вторичных посредников (диацилглицерола, инозитол-3 -фосфата), находится с внутренней стороны плазматической мембраны и подвергается гидролизу в ответ на сигнал от рецептора.

Диацилглицерол и инозитол-3 -фосфат — вторичные посредники для вазопрессина, брадикинина, ангиотензина II , серотонина.

Инозитол-3 -фосфат повышает концентрацию кальция: 1. кальций высвобождается из эндоплазматического ретикулума клетки, митохондрий, 2. регулирует вход кальция через канал.

Диацилглицерол повышает сродство протеинкиназы С и кальция. Протеинкиназа С фосфорилирует многие белки. Диацилглицерол – вторичный посредник для: АКТГ, серотонина, ЛГ.

В структуре мембранных рецепторов выделяют 3 функционально разных участка 1. Обеспечивает узнавание и связывание гормона. 2. Трансмембранный. 3. Цитоплазматический участок. У инсулина это тирозинкиназа.

Простагландины – гидроксилированные продукты превращения полиненасыщенных жирных кислот. представляют собой тканевые гормоны, не являются истинными гормонами, но служат вторичными посредниками, состоят из 20 атомов углерода и включают циклопентановое кольцо. В организме человека существует 14 простагландинов.

В зависимости от структуры пятичленного кольца простагландины делят на 4 группы: А, Б, Е, Ф. Число двойных связей указывают в виде индекса: ПГА 1 Субстрат для образования простагландинов – арахидоновая кислота. Ингибиторы биосинтеза простагландинов: группа салициловой кислоты, сульфаниламиды.

Биологическая роль простагландинов способствуют сокращению матки во время родов, антиадгезивное действие, препятствуют тромбозам, провоспалительное действие, антилиполитический эффект, инсулиноподобное действие на обмен глюкозы в жировой ткани, регулируют почечный кровоток, повышают диурез, ПГЕ и ПГФ расслабляют дыхательную мускулатуру, седативное действие, усиливают сократительную способность миокарда, антисекреторный эффект, антиульцерогенное действие, медиаторы лихорадки

Применение простагландинов при астме, для лечения тромбов, для снижения артериального давления, для стимуляции родовой деятельности.

Тромбоксаны синтезируются в — тромбоцитах, — ткани мозга, — лёгких, — селезёнке, — почках. вызывают: — агрегацию тромбоцитов, — мощное сосудосуживающее действие

Простациклины синтезируются в: — эндотелии сосудов, — миокарде, — матке, — слизистой желудка.

Лейкотриены способствуют сокращению гладкой мускулатуры дыхательных путей, ЖКТ, регулируют тонус сосудов, обладают сосудосуживающим действием. Основные биологические эффекты лейкотриенов связаны с воспалением, аллергией, анафилаксией, иммунными реакциями.

Гормоны белковой и пептидной структуры гормоны гипофиза, гормоны поджелудочной железы, гормоны гипоталамуса. гормоны щитовидной железы, гормоны паращитовидных желёз.

Химическая природа гормонов передней доли гипофиза СТГ – белок, ТТГ – гликопротеин, АКТГ – пептид, ГТГ: пролактин – белок, ФСГ – гликопротеин, ЛГ — гликопротеин. β-липотропин – пептид.

Соматотропный гормон анаболик: стимулирует синтез ДНК, РНК, белка, усиливает проницаемость клеточных мембран для АМК, усиливает включение АМК в белки протоплазмы, уменьшает активность внутриклеточных протеолитических ферментов, обеспечивает энергией синтетические процессы, усиливает окисление жиров, вызывает гипергликемию, которая связана с активацией, а затем с истощением инсулярного аппарата, стимулирует мобилизацию гликогена, повышает глюконеогенез. под влиянием СТГ период роста костей увеличивается, стимулируются клеточные деления, образование хрящей.

Регуляция синтеза СТГ Регуляция секреции СТГ по типу обратной связи осуществляется в вентромедиальном ядре гипоталамуса. Соматолиберин – стимулирующий регулятор секреции. Соматостатин – тормозящий регулятор, ингибирует мобилизацию кальция. Ростостимулирующее действие СТГ опосредуется ИФР-1 (инсулиноподобный фактор роста 1), который образуется в печени. ИФР-1 регулирует секрецию СТГ, подавляя высвобождение соматолиберина и стимулирует высвобождение соматостатина. Лица с дефицитом ИФР-1 лишены способности к нормальному росту.

Стимулы для секреции СТГ гипогликемия, поступление избытка белка в организм, эстрогены, тироксин. Выделению СТГ способствуют: физические нагрузки, сон (в первые 2 часа после засыпания).

Подавляют секрецию СТГ избыток углеводов и жиров в пище, кортизол. При недостатке СТГ возникает гипофизарный нанизм (карликовость).

Акромегалия возникает, если избыток СТГ наблюдается после периода полового созревания (после зарастания эпифизарных хрящей).

Тиреотропный гормон гликопротеин, молекулярная масса около 30 000, синтез и секреция ТТГ контролируются тиролиберином, связывается с рецепторами плазматических мембран и активирует аденилатциклазу, ТТГ стимулирует все стадии биосинтеза и секрецию трииодтиронина (Т 3) и тироксина (Т 4), повышает синтез белков, фосфолипидов и нуклеиновых кислот в клетках щитовидной железы.

Адренокортикотропный гормон (АКТГ) пептид, синтез и секреция АКТГ контролируются кортиколиберином, регулирует эндокринные функции надпочечников, АКТГ стимулирует синтез и секрецию кортизола.

АКТГ стимулирует: 1. захват ЛПНП, 2. гидролиз запасенных эфиров холестерина в коре надпочечников и увеличение количества свободного холестерина, 3. транспорт холестерина в митохондрии, 4. связывание холестерина с ферментами, превращающими его в прегненолон.

Лютеинизирующий гормон (ЛГ) гликопротеин, продукция ЛГ регулируется гонадолиберином, регулирует синтез и секрецию половых гормонов и гаметогенез, связывается со специфическими рецепторами плазматических мембран и стимулирует образование прогестерона клетками желтых тел и тестостерона клетками Лейдига, Роль внутриклеточного сигнала действия ЛГ играет ц. АМФ.

ФСГ гликопротеин, продукция ФСГ регулируется гонадолиберином, регулирует синтез и секрецию половых гормонов и гаметогенез, стимулирует секрецию эстрогенов в яичниках.

Пролактин белок, продукция пролактина регулируется пролактолиберином, участвует в инициации и поддержании лактации, поддерживает активность желтого тела и продукцию прогестерона, действует на рост и дифференцировку тканей.

β-липотропин пептид, действует через ц. АМФ, оказывает жиромобилизующее, кортикотропное, меланоцитостимулирующее действие, обладает гипокальциемической активностью, оказывает инсулиноподобный эффект.

Вазопрессин и окситоцин синтезируются в нейронах гипоталамуса, связываются с белками нейрофизинами и транспортируются в нейросекреторные гранулы гипоталамуса, затем вдоль аксона в заднюю долю гипофиза, где происходит пострибосомальная достройка. Гормоны задней доли гипофиза

Вазопрессин стимулятор аденилатциклазы: ц. АМФ образуется в мембране эпителия почечных канальцев, в результате повышается проницаемость для воды, повышает артериальное давление из-за стимуляции сокращения гладкой мускулатуры сосудов, способствует уменьшению диуреза из-за воздействия на канальцевый аппарат нефрона, повышения реабсорбции воды.

Несахарный диабет возникает из-за нарушения: синтеза, транспорта, секреции вазопрессина. При заболевании с мочой теряется до 40 л воды в сутки, возникает жажда. Несахарный диабет бывает при атрофии задней доли гипофиза. Синдром Пархана возникает из-за повышенной секреции вазопрессина. усиливается реабсорбция воды в почках, появляются отёки.

Окситоцин стимулирует сокращения гладкой мускулатуры матки, гладких мышц кишечника, уретры, стимулирует сокращение мышц вокруг альвеол молочных желёз, способствуя молокоотдаче. Окситоциназа разрушает гормон. При родах её активность падает в 100 раз.

Гормоны поджелудочной железы Инсулин – первый гормон, для которого расшифрована белковая природа. Его удалось получить синтетическим путём. Инсулиноподобные вещества вырабатываются в печени, почках, эндотелии сосудов головного мозга, слюнных железах, гортани, сосочках языка.

Инсулин – простой белок. Состоит из двух полипептидных цепей: а- и в-. а-цепь содержит 21 аминокислотный остаток, в-цепь – 30. Инсулин синтезируется в виде неактивного предшественника проинсулина, который путём ограниченного протеолиза превращается в инсулин. При этом от проинсулина отщепляется С-пептид из 33 аминокислотных остатков.

Основной эффект инсулина – повышение проницаемости клеточных мембран для глюкозы. Инсулин активирует: гексокиназную реакцию, синтез глюкокиназы, гликолиз, все фазы аэробного распада, пентозный цикл, синтез гликогена, синтез жира из глюкозы. Инсулин ингибирует: распад гликогена, глюконеогенез. Инсулин является анаболиком. способствует синтезу гликогена, жира, белка. оказывает белоксберегающий эффект, так как тормозит глюконеогенез из аминокислот.

Органы – мишени инсулина и характер метаболического влияния Антикатаболический эффект Анаболический эффект печень торможение гликогенолиза и глюконеогенеза активация синтеза гликогена и жирных кислот жировая ткань торможение липолиза активация синтеза глицерина и жирных кислот мышцы торможение распада белков активация синтеза белка и гликогена. Орган -мишень

Глюкагон вырабатывается а-клетками островков Лангерганса, состоит из 29 АМК, молекулярная масса 3500. Органы-мишени: печень, жировая ткань. Действует глюкагон через ц. АМФ. Рецепторами являются липопротеины мембран.

Биологическая роль глюкагона стимулирует фосфоролиз гликогена печени, стимулирует глюконеогенез, усиливает липолиз в жировой ткани и печени, увеличивает клубочковую фильтрацию, ускоряет ток крови, способствует экскреции соли, мочевой кислоты, стимулирует протеолиз, увеличивает кетогенез, стимулирует транспорт АМК в печени, снижает концентрацию калия в печени.

Соматостатин пептид, подавляет секрецию СТГ, ингибирует секрецию инсулина и глюкагона, выделен из гипоталамуса, секретируется в поджелудочной железе, желудке.

Катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин) гормоны мозгового слоя надпочечников, производные тирозина. Органы-мишени: печень, мышцы. Секреция гормонов возбуждается симпатическими нервами.

Механизм действия через ц. АМФ, в клетку не проникают, через изменение концентрации ионов кальция. Оба гормона вызывают гипертонию.

Различия адреналина и норадреналина Адреналин Норадреналин Свободная СН 3 группа Свободная NH 2 группа Возбуждает в-рецепторы Возбуждает а-рецепторы Расширяет бронхи Сужает бронхи Расширяет сосуды мозга, мышц Сужает сосуды мозга, мышц Стимуляция коры, возбуждает ЦНС Действует слабее Тахикардия Брадикардия Расслабляет гладкие мышцы, расширяет зрачок Действует слабее

Биохимическое действие адреналина усиливает распад гликогена в печени, вызывая гипергликемию, усиливает распад гликогена в мышцах, при этом увеличивается концентрация молочной кислоты, стимулирует фосфорилазу, ингибирует гликогенсинтазу, угнетает секрецию инсулина (сбережение глюкозы для ЦНС)

Норадреналин в 4 -8 раз слабее адреналина действует на а-адренергические рецепторы через изменение концентрации кальция (влияет на сокращения гладких мышц),

Катехоламины не проникают через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ). Их присутствие в мозге объясняется местным синтезом. При некоторых заболеваниях ЦНС (болезни Паркинсона) наблюдается нарушение синтеза дофамина в мозге. ДОФА легко проходит через ГЭБ и служит эффективным средством для лечения болезни Паркинсона. α-метил-ДОФА конкурентно ингибирует ДОФА-карбоксилазу и используется для лечения гипертонии.

Термин предложен С. Кохеном в 1974г.

Цитокины - группа гормоноподобных белков и пептидов, с молекулярной массой от 8 до 90 кДа, часто гликозилированных, синтезируемых и секретируемых клетками иммунной системы и другими типами клеток.

От гормонов цитокины отличаются лишь частично: они продуцируются не железами внутренней секреции, а различными типами клеток; кроме того, они контролируют гораздо более широкий спектр клеток-мишеней по сравнению с гормонами.

Разнообразные биологические функции цитокинов подразделяются на группы [Перцева Т.А., Конопкина Л.И. Интерфероны и их индукторы // Український хіміотерапевтичний журнал. - 2001. _ №2. - С. 62-67.]:

· они управляют развитием и гомеостазом иммунной систем;

· осуществляют контроль за ростом и дифференцировкой клеток крови (системой гемопоэза);

· принимают участие в неспецифических защитных реакциях организма, оказывая влияние на воспалительные процессы, свертывание крови, кровяное давление;

· цитокины принимают участие в регуляции роста, дифференцировки и продолжительности жизни клеток, а также в управлении апоптозом.

По структуре выделяют несколько разновидностей молекул цитокинов, каждый из которых кодируется собственными генами. Состоят цитокины из одной - двух, реже более, полипептидных (гомо- и гетерологичных) цепей (мономеры, димеры, тримеры)‚ с молекулярной массой от 8 до 90 кДа, в основном 15-35 кДа. Подавляющее большинство из них в качестве характерного структурного элемента содержит 4 б-спирали и лишь для немногих (ИЛ-1, ФНОв, трансформирующий фактор роста) характерно преобладание в-слоистой структуры.

Клетки-продуценты цитокинов

Можно выделить 3 относительно автономные группы клеток - продуцентов цитокинов (табл. 1). Это

· стромальные соединительнотканные клетки, которые вырабатывают цитокины и ответственны преимущественно за гемопоэз;

· моноциты/макрофаги, которые являются продуцентами цитокинов - медиаторов воспаления;

· лимфоциты, вырабатывающие лимфокины, которые обеспечивают развитие антигенспецифической составляющей иммунного ответа.

Таблица 1.

Основные типы клеток - продуцентов цитокинов

Все клетки-продуценты цитокинов характеризуются своим собственным типом ответа на активирующие воздействия и природой активаторов, а также собственным, хотя и значительно перекрывающимся набором продуцируемых ими цитокинов (табл. 1) и теми процессами, реализацию которых они обеспечивают.

В норме уровень продукции цитокинов стромальными клетками невысок. Стимулами для выработки этих цитокинов в отсутствие повреждающих и патогенных факторов служат, по-видимому, контакты с кроветворными клетками. Бактериальные продукты существенно усиливают выработку указанных цитокинов, причем это происходит не только в кроветворных органах, но и в очагах агрессии, что приводит к формированию экстрамедуллярных очагов кроветворения. В условиях активации аналогичную активность проявляют эпителиальные клетки кожи и слизистых оболочек.

Выработка цитокинов (монокинов) клетками миелоидно-моноцитарного происхождения индуцируется главным образом под воздействием бактериальных продуктов. Вызвать ее могут также многие метаболиты, сами цитокины, пептидные факторы, полиэлектролиты, а также контакты с окружающими клетками, процессы адгезии и фагоцитоза. Активация цитокиновых генов происходит в моноцитах и макрофагах в пределах 1ч, и в ближайшие часы цитокин уже можно обнаружить в среде. Среди выделяемых этими клетками цитокинов преобладают факторы, участвующие в развитии воспаления. Их называют монокинами .

Третью группу клеток - продуцентов цитокинов (лимфокинов ) составляют лимфоциты . Практически все разновидности лимфоцитов способны выделять цитокины, однако «профессиональными» продуцентами их являются СD4 + -клетки-хелперы. Покоящиеся лимфоциты не продуцируют гуморальных факторов. Активация клеток осуществляется в результате связывания антигенраспознающих рецепторов и корецепторов. Самый ранний из лимфокинов - ИЛ-2 - появляется в цитоплазме Т-клеток через 2 часа после стимуляции; остальные лимфокины вырабатываются значительно позже и в определенной последовательности: ИЛ-4 через 4 часа, ИЛ-10 через 6 часа, ИЛ-9 через 24 часа. Пик выработки различных лимфокинов варьирует: 12 ч для ИЛ-2, 48 ч для ИЛ-4 и 5, 72 ч для ИЛ-9 и ИФНг. Эта последовательность отражает процессы дифференцировки Т-хелперов.

Цитокины начинают синтезироваться клетками только при наличии чужеродного агента в организме. Это способствует развитию иммунной реакции, охраняющей постоянство внутренней среды организма от всего генетически чужеродного (рис. 1).

Рис. 1.

После выделения клетками-продуцентами цитокины имеют короткий период полувыведения из кровотока. До 50% циркулирующих цитокинов интернализуется в течение 30 минут. Выведение катаболизированных цитокинов из организма осуществляется печенью и почками. Секреция цитокинов - краткосрочный процесс. Кодирующая цитокины мРНК нестабильна, что в сочетании с краткосрочностью транскрипции генов цитокинов приводит к краткосрочности их биосинтеза. [Кольман Я., Рём К. - Г., Наглядная биохимия, издательство «Мир», стр.378-379].

Говоря об особенностях цитокинов, нужно учитывать следующее:

1. Один цитокин может продуцироваться более чем одним типом клеток;

2. Одна клетка может продуцировать более чем один цитокин;

3. Один цитокин может действовать на более чем один тип клеток;

4. Более чем один цитокин может индуцировать одинаковую функцию у конкретно взятого типа клеток. [Дранник Г. Н. Клиническая иммунология и аллергология, МИА, Москва 2003г. С. 98-99. ].

Обладая широким спектром биологической активности, они определяют не только адекватный уровень иммунного ответа, но и регулируют взаимодействия главных биологических интегративных систем организма - нервной, иммунной и эндокринной.

Цитокины взаимосвязаны и образуют цельную систему взаимодействующих элементов - цитокиновую сеть.

Гормоны – биологически активные соединения, вырабатываемые в кровь железами внутренней секреции и влияющие на обмен веществ.

Механизм регуляции действия гормонов основан на отрицательной обратной связи.

Регуляция действия гормонов

Особенности действия гормонов на органы и ткани

Конечные эффекты действия гормонов

Скорость выделения гормонов меняется в течение суток (суточные ритмы).

Нарушения гормональной регуляции могут возникать

Гипосекреция гормонов зависит от

Гиперсекреция гормонов

Орган-мишень способен связывать гормон и отвечать на него специфическим изменением функции

Период полужизни – время существования гормона в крови

Классификация гормонов

Классификация гормонов по влиянию на обмен веществ

Классификация гормонов по типу гуморального влияния

Классификация гормонов по химической природе

Классификация гормонов по локализации рецепторов

Рецепторы липофильных гормонов

Механизм действия липофильных гормонов

Механизм действия гормонов на процессы транскрипции и синтеза белка на примере тироксина

Механизм действия липофильных гормонов

Гормоны, связывающиеся с рецепторами на поверхности клетки

Принцип действия гидрофильных гормонов

Механизм действия гидрофильных гормонов

Циклические нуклеотиды – универсальные посредники действия различных факторов на клетки и организм.

Аденилатциклаза имеет две субъединицы:

Механизм действия

Схема строения протеинкиназы

Белок G встроен в мембрану и в комплексе с ионами магния и ГТФ активирует аденилатциклазу.

Рецептор гормона, белок G, аденилатциклаза – 3 независимых белка, которые сопряжены функционально.

цАМФ вторичный посредник для

Гормоны, ингибирующие аденилатциклазу

Гуанилатциклаза – гем-содержащий фермент.

Кальций -вторичный посредник для

Механизм действия

Механизм действия

Кальмодулин – белок, связывающий кальций.

Комплекс Са-кальмодулин

Ферменты, регулируемые Са-кальмодулином

Фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат

Образование диацилглицерола и инозитол-3-фосфата

Диацилглицерол и инозитол-3-фосфат - вторичные посредники для

Механизм действия

Инозитол-3-фосфат

Диацилглицерол

В структуре мембранных рецепторов выделяют 3 функционально разных участка

Пути и механизмы трансмембранного проведения гормонального сигнала

Простагландины – гидроксилированные продукты превращения полиненасыщенных жирных кислот.

В зависимости от структуры пятичленного кольца простагландины делят на 4 группы:

Биологическая роль простагландинов

Применение простагландинов

Биосинтез эйкозаноидов

Синтез эйкозанойдов

Тромбоксаны

Простациклины

Действие простациклинов

Лейкотриены

Гормоны белковой и пептидной структуры

Гормоны гипоталамуса

Химическая природа гормонов передней доли гипофиза

Соматотропный гормон

Регуляция синтеза СТГ

Стимулы для секреции СТГ

Подавляют секрецию СТГ

Гигантизм развивается, если в детстве повышена выработка СТГ.

Акромегалия возникает, если избыток СТГ наблюдается после периода полового созревания (после зарастания эпифизарных хрящей).

Тиреотропный гормон

Тиреоидные гормоны: транспорт и метаболизм в клетке

Адренокортикотропный гормон (АКТГ)

АКТГ стимулирует: 1. захват ЛПНП, 2. гидролиз запасенных эфиров холестерина в коре надпочечников и увеличение количества свободного холесте

Лютеинизирующий гормон (ЛГ)

ФСГ

Пролактин

β-липотропин

Гормоны задней доли гипофиза

Вазопрессин

Механизм действия АДГ

Несахарный диабет возникает из-за нарушения:

Окситоцин

Гормоны поджелудочной железы

Инсулин

Структура инсулина

Схема синтеза инсулина в-клетками поджелудочной железы

Образование инсулина из проинсулина

Основной эффект инсулина – повышение проницаемости клеточных мембран для глюкозы.

Схема строения инсулинового рецептора

Органы – мишени инсулина и характер метаболического влияния

Последствия дефицита инсулина

Глюкагон

Биологическая роль глюкагона

Соматостатин

Катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин)

Синтез катехоламинов

Механизм действия

Различия адреналина и норадреналина

Действие адреналина

Биохимическое действие адреналина