Происхождение, секреция, транспорт и действие гормонов

ОСНОВЫ НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ

Эндокринные железы или железы внутренней секреции выделяют в кровь химические вещества, предназначенные для передачи сигнала другим клеткам; эти вещества называются гормонами. Нервные клетки, как известно, тоже используют химические вещества для передачи сигналов. Разница здесь в том, что нейроны могут действовать только на такие клетки, которые образуют синапсы с его аксоном, а поэтому действие нейромедиаторов оказывается точным и быстрым. Гормоны поступают в общий кровоток и поэтому способны повлиять на многие клетки, лишь бы они имели специфические рецепторы для связывания молекул гормона. Таких клеток-мишеней может быть много и они могут находиться в разных тканях и органах.

Некоторые вещества, хорошо известные в качестве нейромедиаторов, например норадреналин, тоже могут попадать в кровь, и в таких случаях они действуют как гормоны. И нервная, и эндокринная системы регулируют обменные процессы в организме, а их активность координирует общий для обеих систем высший центр - гипоталамус. Секреция некоторых гормонов (например, инсулина или тестостерона) может изменяться под влиянием нейромедиаторов.

Всё это даёт основание говорить о единой нейроэндокринной системе регуляции.

В классической эндокринологии считалось, что гормоны образуются лишь в железах внутренней секреции (гипофиз, надпочечники, щитовидная, околощитовидные, поджелудочная, вилочковая и половые железы - рис. 12.1). В настоящее время гормонами считают все выделяемые в кровь вещества, если они способны специфически действовать на другие клетки. Такие вещества могут секретироваться не только специальными органами, но и группами клеток и даже отдельными клетками. В связи с этим список гормонов за последнее время существенно увеличился: к ним относят более 60 химических соединений.

Происхождение, секреция, транспорт и действие гормонов

В зависимости от химической структуры гормоны подразделяются на три группы: 1) производные аминокислот; 2) белки и пептиды; 3) стероиды. К производным аминокислот относятся гормоны мозгового вещества надпочечников адреналин и норадреналин, образующиеся там из тирозина, а также гормоны щитовидной железы тироксин и 3-йодтиронин, синтезирующиеся путём йодирования всё того же тирозина. Белковую природу имеют все гормоны передней доли гипофиза, гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормоны околощитовидных желёз; к пептидам относятся выделяемые в задней доле гипофиза вазопрессин и окситоцин. Стероидные гормоны образуются из молекулы холестерина: это гормоны коры надпочечников (кортизол, кортикостерон, альдостерон, дегидроэпиандростерон) и половых желёз (андрогены и эстрогены).

Образование гормонов из тирозина и холестерина происходит в несколько этапов, каждый из которых контролируют специальные ферменты, чей синтез обусловлен генетически. Белковые и пептидные гормоны, так же в несколько этапов, образуются из крупных белковых молекул прегормонов, причём их аминокислотную последовательность контролируют одни гены, а программу превращения в конечную форму - другие. Некоторые пептидные гормоны могут образовываться разными способами в результате ферментативного расщепления различных предшественников. В большинстве секретирующих клеток запасы гормонов очень невелики и лишь некоторые из них содержат специальные гранулы, в которых хранится запасённый продукт. Поэтому в кровь путём экзоцитоза или просто диффузии чаще всего поступают только что образованные молекулы. Выделение некоторых гормонов увеличивается или уменьшается в зависимости от времени суток (например, выделение соматотропина из передней доли гипофиза повышается в ночные часы), оно может зависеть от возраста и от эмоционального состояния. Некоторые гормоны, как, например, лютеинизирующий гормон передней доли гипофиза или мужской половой гормон тестостерон поступают в кровь путём пульсирующей секреции, которая происходит в течение 1-2 минут и неоднократно повторяется на протяжении суток (вследствие такого характера секреции уровень гормона в крови периодически изменяется).

Некоторые гормоны могут поступать к месту действия через лимфу или через внеклеточную жидкость, но большинство из них выделяются в кровь. Большинство пептидных гормонов, а также катехоламины там растворяются, тогда как стероидные гормоны и тиреоидные гормоны щитовидной железы связываются с транспортными белками, причём, чем меньше гормон растворим в воде, тем важнее роль этих белков.

Током крови гормоны могут быть доставлены к разным клеткам, но подействовать они способны лишь на те из них, что имеют специальные рецепторы для присоединения молекул гормона. Эти рецепторы находятся либо на клеточной мембране, либо в цитоплазме, либо в клеточном ядре. Рецепторы для гормонов, которые не могут пройти через клеточную мембрану (белковые и пептидные гормоны, а также катехоламины) обычно находятся на поверхности клеточной мембраны. После присоединения к ним молекул гормонов происходит образование вторичных посредников (таких, например, как цАМФ или кальций-кальмодулин), которые изменяют активность ферментов клетки, что, в свою очередь, вызывает направленные изменения обменных процессов в клетке и связанные с ними физиологические проявления.

Стероидные и тиреоидные гормоны, освободившись от транспортных белков, диффундируют через клеточную мембрану (в клетке некоторые из них превращаются в более активную форму: тестостерон в дигидротестостерон, тироксин в 3-йодтиронин) и присоединяются к специфическим рецепторным белкам цитоплазмы, образуя комплекс гормон-рецептор. Некоторые стероиды и 3-йодтиронин образуют такой комплекс с рецепторами, расположенными в клеточном ядре. После активации такие гормон-рецепторные комплексы присоединяются к хроматину и вызывают экспрессию определённых генов, что приводит к синтезу новых ферментов и, соответственно, длительному изменению обменных процессов в клетках и характерным физиологическим сдвигам