Транспорт і метаболізм гормонів

Гормони циркулюють в крові у вільному і зв'язаному стані. Зв'язування з білками, як правило, переводить гормон в неактивну форму. Наприклад, під час вагітності рівень тироксину в крові підвищений, але основний обмін при цьому знаходиться в межах норми. Обумовлено це тим, що значна частина гормону під час вагітності пов'язана з білками і тому знаходиться в неактивній формі.

Тиреоїдні гормони (тироксин Т4 і трийодтиронін ТЗ) циркулюють в крові у зв'язаному з білком вигляді - тироксинзв'язуючого глобуліном і лише в дуже невеликих кількостях - у вільному вигляді, і тільки вільні ТЗ і Т4 є біологічно активними.

Гормони тропів гіпофіза ТТГ, АКТГ, ГнТГ, пролактин знаходяться в крові у вільному стані. Гормон росту циркулює в крові в зв'язку з білком, який ідентичний його рецептора. Гормони задньої частки гіпофіза: антидіуретичний гормон (вазопресин) і окситоцин циркулюють в крові у зв'язаному з нейрофізін вигляді.

Кортизол циркулює в крові в зв'язку з кортізолсвязивающім глобуліном (транскортином) і лише у вкрай малих кількостях знаходиться у вільному, біологічно активному стані.

Статеві гормони циркулюють в крові у зв'язаному стані з статевим гормонсвязивающім глобуліном і лише в украй малій кількості знаходяться у вільному біологічно. Прогестерон циркулює в крові в зв'язку з транскортином. Взаємодіє з рецептором тільки не пов'язаний з білками гормон (рис. 1.2).

Транспорт гормонів забезпечує механізми зворотного зв'язку з ланкою управління, оскільки містяться в крові гормони можуть, як прямо впливати на ланка управління, наприклад, гіпоталамус або гіпофіз, так і дратувати хеморецептори судинного русла, що викликає передачу інформаційних сигналів в гипоталамические ядра.

Секретуються в кров гормони можуть метаболизироваться, в результаті чого вони або активуються, або втрачають свою активність. Прикладами активації гормонів є гормони щитовидної залози.

Секретуються в щитовидній залозі Т3 і Т4 мають неоднакову активність: Т3 в 4-5 разів активніший, ніж Т4. Тому в тканинах Т4 переходить в Т3 і біологічну дію тиреоїдних гормонів більш ніж на 90-92% здійснюється за рахунок Т3.

Синтезується в гонадах тестостерон конвертується в дегидротестостерон, який і взаємодіє з клітиною-мішенню.

Концентрація гормонів в плазмі залежить не тільки від рівня секреції в ендокринних клітинах, а й від швидкості виділення його з крові і метаболічних перетворень. Оскільки рівень екскреції багатьох гормонів і їх метаболітів прямо пропорційно рівню їх секреції, цей показник може бути використаний для оцінки секреторної активності залози.

Найважливішими органами, в яких инактивируются і виводяться гормони, є нирки і печінку. Крім того, гормони можуть метаболизироваться клітинами, з якими вони взаємодіють. Наприклад, ендоцитоз гормон-рецепторного комплексу веде до його швидкого руйнування, метаболізму гормону і поверненням рецептора на плазматичну мембрану.

Види дії гормонів

Розрізняють п'ять видів дії гормонів на тканини-мішені: метаболічну, морфогенетическое, кінетичне, коригуючий та реактогенність.

метаболічну дію # 8213; гормон викликає зміна обміну речовин в тканинах. Воно відбувається за рахунок трьох основних гормональних впливів. По-перше, гормони змінюють проникність мембран клітини та органоїдів, що змінює умови мембранного транспорту субстратів, ферментів, іонів і метаболітів і, відповідно, всі види метаболізму. По-друге, гормони змінюють активність ферментів в клітці, приводячи до зміни їх структури і конфігурації, полегшуючи зв'язку з кофакторами, зменшуючи або збільшуючи інтенсивність розпаду ферментних молекул, стимулюючи або пригнічуючи активацію проферментов. По-третє, гормони змінюють синтез ферментів, індукуючи або пригнічуючи їх освіту за рахунок впливу на генетичний апарат ядра клітини, як прямо втручаючись в процеси синтезу нуклеїнових кислот і білка, так і опосередковано через енергетичне і субстратної-ферментна забезпечення цих процесів. Зрушення метаболізму, викликані гормонами, лежать в основі зміни функції клітин, тканини або органу. Наприклад, інсулін викликає зниження рівня глюкози в крові, адреналін, глюкоген, глюкокортикоїди - його зростання.

Морфогенетическое дію - вплив гормонів на процеси формоутворення, диференціювання і зростання структурних елементів. Здійснюються ці процеси за рахунок змін генетичного апарату клітини і обміну речовин. Прикладами може служити вплив соматотропіну на зростання тіла і внутрішніх органів, статевих гормонів - на розвиток вторинних статевих ознак.

Кінетичне дію - здатність гормонів запускати діяльність ефектора, включати реалізацію певної функції. Наприклад, окситоцин викликає скорочення мускулатури матки, адреналін запускає розпад глікогену в печінці і вихід глюкози в кров, вазопресин включає зворотне всмоктування води в збірних трубочках нефрона, без нього не відбувається.

Коригуючий дію - зміна діяльності органів або процесів, які відбуваються і під час відсутності гормону. Прикладом коригуючого дії гормонів є вплив адреналіну на частоту серцевих скорочень, активація окислювальних процесів тироксином, зменшення зворотного всмоктування іонів калію в нирках під впливом альдостерону. Різновидом коригуючого дії є нормалізує ефект гормонів, коли їх вплив направлено на відновлення зміненого або навіть порушеного процесу. Наприклад, при вихідному превалювання анаболічних процесів білкового обміну глюкокортикоїди викликають катаболический ефект, але якщо початково переважає розпад білків, глюкокортикоїди стимулюють їх синтез.

Реактогенність дію гормонів - здатність гормону міняти реактивність тканини до дії того ж гормону, інших гормонів або медіаторів нервових імпульсів. Так, наприклад, кальційрегулюючих гормони знижують чутливість дистальних відділів нефрона до дії вазопресину, фолликулин підсилює дію прогестерону на слизову оболонку матки, тиреоїднігормони посилюють дію катехоламінів. Різновидом реактогенність дії гормонів є пермісивними дію, що означає здатність одного гормону давати можливість реалізуватися ефекту іншого гормону. Так, наприклад, глюкокортикоїди володіють пермісивними дією по відношенню до катехоламінів, тобто для реалізації ефектів адреналіну необхідна присутність малих кількостей кортизолу, інсулін володіє пермісивними дією для соматотропіну (гормону росту) і ін. Особливістю гормональної регуляції є те, що реактогенність дію гормони можуть реалізувати не тільки в тканинах-мішенях, де концентрація рецепторів до них висока, але і в інших тканинах і органах, що мають одиничні рецептори до гормону.

Гормони-агоністи і гормони-антагоністи. Один і той же гормон в залежності від його ефектів може мати синергічний ефект з іншим гормоном і одночасно антагоністичний ефект з тим же гормоном в іншому випадку.

1. Інсулін і гормон росту. Їх дія на синтез білка синергично - обидва гормону стимулюють синтез білка. У той же час за дією на жирову тканину інсулін і гормон росту - антагоністи. Інсулін стимулює синтез жиру (липогенез) і гальмує ліполіз. Гормон росту стимулює ліполіз.

2. Кортизол і інсулін. У дії на синтез глікогену в печінці і м'язах кортизол і інсулін - синергисти. По дії на метаболізм білка інсулін і кортизол - антагоністи. Інсулін стимулює синтез білка; кортизол, навпаки, стимулює катаболізм білка.

3. Катехоламіни і кортизол. Надають сінергічное дію на глюконеогенез в печінці. Обидва гормону стимулюють синтез глюкози в печінці з амінокислот. На синтез глікогену в печінці вони надають антагоністичну дію. Кортизол стимулює синтез глікогену, катехоламіни викликають глікогеноліз (розпад глікогену до глюкози).

Такі ефекти гормонів в одних випадках синергічна, в інших - антагоністичні, біологічно обумовлені і дозволяють підтримувати нормальну кількість жиру, білка, глікогену в організмі, нормальні рівні глюкози і електролітів в крові, т. Е. Зберігати постійність внутрішнього середовища в організмі.

Хімічна природа гормонів

Більшість вивчених гормонів відноситься до одного з 5 відомих класів речовин - це можуть бути білки, поліпептиди, похідні амінокислот, ліпіди або стероїди.

I. Білки і поліпептиди

Число амінокислот в молекулах різних гормонів, тобто їх м.в. сильно варіюють. Гормони, молекули яких містять менше сотні амінокислот прийнято відносити до поліпептидів. Найбільш «малі» поліпептидні гормони - оксітоціт і вазопресин складається з 8 амінокислот, гістогормони - каллидин (I) (брадикінін - 9 амін. Каллидин II - інсулін - 51 амін. Вазопрессин, виявлений у клоачних, сумчастих і більшості плацентарних тварин, має структуру, дуже близьку до структури окситоцину. Різниця лише в тому, у вазопресину замість изолейцина в положенні 3 варто фенілаланін, а замість лейцину в положенні 8 - аргінін. Незважаючи на настільки разюча схожість в структурі обох гормонів, їх дія на організм по-різному. Окситоцин регулює скорочення м'язів матки, а вазопресин (АДГ) діє на ниркові канальці.

Деякі гормони являють собою складні білки. Такі гормони передньої долі гіпофіза - пролактин; фолликулостимулирующий, лютеїнізуючий, тиреотропний, АКТГ і соматотропні гормони. Наприклад, молекули СТГ бика являють собою довгі поодинокі ланцюги, що складаються з 396 амінокислот.

II. Гормони - похідні амінокислот - мають сильно вираженою фізіологічною активністю. Багато гормони, які стосуються цій групі сполук, мають потужну дію на гладку мускулатуру.

III. Норадреналін, адреналін - похідні амінокислот тирозину і диоксифенилаланина (ДОФА).

IV. Стерини - Дуже важлива група біологічно активних речовин ліпідної природи. Їх екстрагують з тваринних тканин за допомогою ліпофільних розчинників. Першим з цієї групи сполук був ідентифікований холестерин. У крові і у всіх тварин тканинах холестерин зустрічається як у вільному, так і в етерифіковані формі. Холестерин служить сировиною для біосинтезу багатьох стероїдних гормонів, до яких відносяться чоловічі і жіночі статеві гормони і гормони кори надниркових залоз.

V. Ліпіди. Ліпідну природу мають порівняно недавно відкриті гістогормони, що отримали назву простегландінов.