Хімічна природа і класифікація гормонів

Гормони слід класифікувати за трьома основними ознаками.

1. За хімічною природою

2. За ефектом (знаку дії) - збуджують і гальмують.

3. За місцем дії на органи - мішені або інші залози: 1) ефекторні; 2) тропів.

В даний час описано і виділено понад півтори сотні гормонів з різних багатоклітинних організмів.

За хімічною природою гормони поділяються на такі групи: білково-пептидні, похідні амінокислот і стероїдні гормони. Перша група - це гормони гіпоталамуса і гіпофіза, підшлункової та паращитовидної залоз і гормон щитовидної залози кальцитонін. Деякі гормони, наприклад фолікулостимулюючий і тиреотропний, являють собою глікопротеїди - пептидні ланцюжка, "прикрашені" вуглеводами. Пептидні і білкові гормони зазвичай діють на внутрішньоклітинні процеси через специфічні рецептори, розташовані на поверхневій мембрані клітин-мішеней. Гормонів мають білкову або полипептидную природу називають Тропіних, так як вони надають спрямоване стимулюючу дію на процеси росту і обміну речовин організму і на функцію периферичних ендокринних залоз. Розглянемо деяких гормонів білково-пептидної природи.

Тиреотропного гормону (тиреотропин) являє собою складний білок глюкопротеідамі з молекулярною вагою близько 10000. Він стимулює функцію щитовидної залози, активує ферменти протеази і тим сприяє розпаду тиреоглобуліну в щитовидній залозі. В результаті протеолізу звільняються гормони щитовидної залози - тироксин і трііодтіронін, які надходять в кров і з нею до відповідних органів і тканин. Тиреотропін сприяє накопиченню йоду в щитовидній залозі, при цьому в ній збільшується число клітин і активується їх діяльність.

Тиреотропін виділяться гіпофізом безперервно в невеликих кількостях. Виділення його регулюється нейросекреторну речовинами гіпоталамуса.

Фолікулостимулюючий гормон забезпечує розвиток фолікул в яєчниках і сперматогенез в сім'яниках. Являє собою білок глюкопротеідамі з молекулярною вагою 67000.

Похідні амінокислот - це аміни, які синтезуються в мозковому шарі надниркових залоз (адреналін і норадреналін) і в епіфізі (мелатонін), а також іодсодержащіе гормони щитовидної залози трііодтіронін і тироксин (тетрайодтиронин), з амінокислоти тирозину, яка, в свою чергу, синтезується з незамінної амінокислоти фенілаланіну. До них відносяться гормони мозкового шару надниркових залоз норадреналін і адреналін, і гормони щитовидної залози - трііодтіронін і тироксин.

Біохімічне вивчення щитовидної залози почалося з відкриття змісту в ній значної кількості йоду (Бауман, 1896). Освальдом (1901) був виявлений іодсодержащій білок тиреоглобулін. У 1919р. Кендалл при гідролізі тиреоглобуліну виділив кріссталіческое речовина, що містить близько 60% йоду. Цю амінокислоту він назвав тироксином (тетрайодтиронин). Утворений в щитовидній залозі тиреоглобулін не надходить в кров як такої. Він піддається спочатку ферментативному розщепленню, отримані при цьому іодсодержащіе тироксину і є продуктами, які виділяються в кров. У тканинах організму тироксину зазнають хімічні перетворення, які утворюються при цьому продукти, очевидно, і надають свою дію на ферментативні системи, що локалізуються в мітохондріях. Було знайдено, що тироксин розподіляється в клітинах наступним чином: в клітинному ядрі - 47 мг /%, в мітохондріях - 34 мг /%, микросомах - 43мг /% і цитоплазмі - 163 мг /%.

Гормони щитовидної залози є похідними тіроніна. У 1927р. Харрінгтон і Барджер встановили структуру тироксину, який можна вважати як похідне L - тіроніна. Тіроніна в організмі утворюється з амінокислоти L - тирозину. 199

Крім тироксину, в щитовидній залозі і плазмі крові є інше, подібний до нього з'єднання - трііодтіронін.

Корковий і мозковий шар наднирників ссавців секретують гормони, різні як за хімічною природою, так і за фізіологічною дією.

Гормоном мозкового шару є адреналін. Адреналін - це продукт окислення і декарбоксилювання амінокислоти тирозину. Крім адреналіну, мозковий шар надниркових залоз виробляє також норадреналін, що відрізняється від адреналіну відсутністю в його молекулі метильної групи:

Адреналін і норадреналін виробляються різними клітинами мозкового шару. Біосинтез адреналіну починається з окислення фенілаланіну, який перетворюється в тирозин; тирозин під впливом ферменту ДОФА - оксидази перетворюється в 3,4-дегідрооксіфенілаланін (ДОФА). Останній декарбоксилируется, і утворюється амін, і з нього норадреналін. Адреналін виникає вже як продукт метилювання норадреналіну.

Третя група якраз і відповідає за легковажну репутацію, яку гормони придбали в народі: це стероїдні гормони. які синтезуються в корі надниркових залоз і в статевих залозах. Поглянувши на їх загальну формулу, легко здогадатися, що їх біосинтетичний попередник - холестерин. Стероїди відрізняються за кількістю атомів вуглецю в молекулі: С21 - гормони кори надниркових залоз і прогестерон, С19 - чоловічі статеві гормони (андрогени і тестостерон), С18 - жіночі статеві гормони (естроген). Багато гормонів є членами родин з подібною структурою, що відбиває процес молекулярної еволюції. Стероїдні гормони розчиняються в жирах і легко проникають через клітинні мембрани. Їх рецептори знаходяться в цитоплазмі або ядрі клітин-мішеней.

В даний час з кори надниркових залоз виділено в чистому вигляді кілька десятків стероїдів. Багато з них біологічно неактивні, крім таких, як альдостерол, гідрокортизон, кортизон, кортикостероид, 11- дегідрокортікостерон, 11- дезоксикортикостерон, 17-окси-11-дезоксикортикостерон і 19- оксікортікостерон і деякі інші. Стероїди мають широке застосування в лікувальній практиці. Багато з них синтезовані і застосовуються при лікуванні хвороб крові, ревматизму, бронхіальної астми та ін.

В даний час вважають, що з перерахованих вище кортикостероїдів надниркові залози в основному секретують 17- оксікортікостерон, кортикостерон і альдостерон. Всі вони мають тетрациклічні структуру циклопентанпергідрофенантрену. Структурна основа такого циклічного типу з'єднання характерна і для багатьох інших з'єднань типу стероїдів (холестерин, жовчні кислоти, провітамін Д, статеві гормони). Багато з таких стероїдів містять 21 атом вуглецю і можуть розглядатися як похідні прегнана або його ізомери - аллопрегнана.

Стероїди кори надниркових залоз розрізняються наявністю або відсутністю карбоксильних і гідроксильних груп, а також подвійних зв'язків між четвертим і п'ятим атомами вуглецю.

Кортизол (гідрокортизон) найбільш активний з природних глюкопротеидов, регулює вуглеводний, білковий і жировий обмін, викликає розпад лімфоїдної тканини і пригнічення синтезу сполучної тканини.

Кортикостерон не містить гідроксильної групи у сімнадцятого атома вуглецю, і дія його відрізняється від дії гідрокортизону. Він не володіє антизапальною дією, майже не діє на лімфоїдну тканину і не ефективний при захворюваннях, при яких з успіхом використовується гідрокортизон. У різних видів тварин секретується неоднакова кількість цих гормонів.

До стероїдних гормонів також відносяться статеві гормони. Це стероїди андрогенної (чоловічі) і естрогенної (жіночі) природи.

З природних андрогенних гормонів найбільш ефективними є тестостерон і андростерон. Андростерон - це кортикостероид, так як у сімнадцятого атома вуглецю знаходиться кетогруппу. Тестостерон є просто стероїдів. Він за своєю будовою близький до поліциклічнівуглеводні андростану. Андрогени відрізняються від кортикостероїдів, що містять двадцять один атом вуглецю, відсутністю бічного ланцюга у сімнадцятого атома вуглецю.

Тестостерон відрізняється від андростан тим, що має подвійний зв'язок в положенні чотири і п'ять, кетогруппу в положенні три і гідроксильну групу в положенні сімнадцять. В організмі він розщеплюється, і в ході його розпаду поряд з іншими метаболітами утворюється андростерон.

Чоловічі статеві гормони є анаболічними гормонами, вони стимулюють синтез і накопичення білка в м'язах, найбільш виражені ці зміни в молодому віці. У андростерона проявляється тільки статевий дію, але немає анаболічного.

Андрогени є синергистами (підсилюють дію) деяких інших гормонів (наприклад, кортикостероїдів, гормону росту і інших). У медичній практиці, тваринництві при імпотенції і проявах недостатності чоловічих статевих залоз застосовується препарат метилтестостерон. Він відрізняється від тестостерону тим, що містить метильную групу у сімнадцятого атома вуглецю. Штучно синтезований метілтестостеронв кілька разів активніше природного тестостерону.

Жіночі статеві гормони, або естрогени. утворюються в фолікулах яєчників, в жовтому тілі і під час вагітності в плаценті. Вони є похідними естрана, складаються з вісімнадцяти атомів вуглецю і відрізняються від ціклопентанопергідрофенантрена тим, що містять тільки одну метильную групу тринадцятого атома вуглецю. Властивостями жіночих статевих гормонів - викликання тічки у тварин і розростання слизової оболонки матки - мають кілька похідних естрана. Найбільш ефективними з них є: естрадіол, естрон (Фолікул) і естріол (яєчник жінки секретує приблизно 1 мг естрадіолу за добу).