Гормоны участвуют в регуляции всех функций развивающегося и зрелого организма, и особо важную роль они играют в регуляции обменных процессов (поддерживают гомеостазис организма в целом), определяют рост и развитие детей и подростков. Гормоны (греч. hormao — приводить в движение, возбуждать) — БАВ, вырабатываемые эндокринными железами либо отдельными клетками или группами клеток (например, в поджелудочной железе, ЖКТ). Эндокринными называют железы, которые не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет (инкрет, гормон) путем экзоцитоза непосредственно в межклеточное пространство, откуда он попадает в кровь.
Гормоны вырабатываются также нервными клетками (нейрокриния) — это нейрогормоны, например гормоны гипоталамуса (либерины и статины), регулирующие функцию гипофиза (рис. 8.1). БАВ вырабатываются также неспециализированными клетками — это тканевые гормоны (гормоны местного действия, паракринные факторы, па-рагормоны — см. ниже). Действие БАВ непосредственно на соседние клетки, минуя кровь, называют паракринным, а действие таких веществ преимущественно на рецепторы выделившей их клетки — аутокринным (например, действие выделенного из нервного окончания медиатора на само окончание).
Действие гормонов специфично, они не могут быть заменены другими БАВ. Например, недостаток йодированных гормонов щитовидной железы сопровождается недоразвитием ЦНС, и никакое другое БАВ не может заменить гормоны щитовидной железы. Гормоны обладают чрезвычайно большой биологической активностью — их концентрация в крови измеряется пикограммами и микромолями.
Классификация гормонов
По месту действия гормоны делят на две группы: 1) эффекторные гормоны, действующие на клетки-эффекторы (например, инсулин, регулирующий обмен веществ в организме, увеличивает синтез гликогена в клетках печени, увеличивает транспорт глюкозы и других веществ через клеточную мембрану, повышает интенсивность синтеза белка); 2) тропные гормоны (тропины), действующие на другие эндокринные железы и регулирующие их функции: например, АКТГ регулирует выработку гормонов корой надпочечников, а ТТГ — функцию щитовидной железы.
По химической природе гормоны делят на три группы: 1) белки и полипептиды (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы); 2) производные аминокислот (гормоны щитовидной железы, эпифиза, катехо-ламины); 3) стероиды (кортикоиды, половые гормоны).
По эффекту различают стимулирующие и тормозящие гормоны.
По механизму действия на клетки-мишени гормоны подразделяют на: действующие посредством мембранных рецепторов (липофобные гормоны) и действующие с помощью внутриклеточных рецепторов (липофилъные гормоны). Липофильные гормоны — растворимые в жирах, но нерастворимые в воде (стероидные гормоны — кортикоиды и половые, а также гормоны щитовидной железы) — все эти гормоны проникают через клеточные мембраны; липофобные гормоны — нерастворимые в жирах, но растворимые в воде (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, катехоламины) — эти гормоны не проникают через клеточные мембраны.
Виды влияний гормонов. Гормоны ока-зывают два вида влияний на органы, ткани и системы организма: функциональное (играют весьма важную роль в регуляции функций организма) и мор-фогенетическое — обеспечивают морфогенез (рост, физическое и половое развитие, созревание структур ЦНС).
Функциональное влияние гормонов: пусковое, модулирующее и пермиссивное.
Пусковое влияние — это способность гормона запускать деятельность эффектора (например, только в присутствии АДГ стенки дистального сегмента не-фрона проницаемы для воды).
Модулирующее влияние — изменение интенсивности деятельности органа. Например, стимуляция адреналином деятельности сердца, которая осуществляется и без адреналина. Модулирующее влияние реализуется за счет изменения интенсивности протекания биохимических процессов в органах и тканях (например, угнетение секреции желудочных желез под действием сома-тостатина). Модулирующим влиянием гормонов является также изменение чувствительности ткани к действию других гормонов. Например, фолликулин усиливает действие прогестерона на слизистую оболочку матки, тиреоидные гормоны усиливают эффекты катехола-минов.
Пермиссивное влияние — способность одного гормона обеспечивать реализацию эффекта другого гормона. Например, инсулин необходим для проявления действия соматотропного гормона (СТГ), пролактин свое действие на молочную железу оказывает после предварительного влияния эстрогенов и прогестерона.
Механизм действия различных гормонов. Известны положения П. Эрлиха (1911, 1913): «Вещества не действуют, не будучи связанными» как «замок» и «ключ»; «роль замка выполняют клеточные рецепторы, роль ключа — лиганд (гормон, медиатор, фармакологический препарат)». Для каждого гормона в клетках-мишенях имеется рецептор. Влияние любого гормона на клетку-мишень начинается с его взаимодействия с рецептором (рис. 8.2). Существует два основных варианта действия гормона на клетку.
1. Если клеточная мембрана непроницаема для гор мо на, то рецепторы расположены в самой мембране (для белково-полипептидных гормонов гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, а также катехоламинов мозгового слоя надпочечников, которые растворимы в воде, но нерастворимы в липидах). Гормонрецепторный комплекс этих гормонов активирует внутриклеточные процессы, ведущие к образованию вторых посредников, реализующих свое действие в основном через ядерный аппарат клетки. Основными из них яв ляются: 1) аденилилциклаза — цАМФ; 2) гуанилилциклаза — цГМФ; 3) фос-фолипаза С — ИФ3 и ДАТ; 4) ионизированный кальций — кальмодулин (белок немышечных клеток и миоцитов гладких мышц) или тропонин С (в поперечнополосатых мышечных клетках).
2. Если клеточная мембрана проницаема для гормона (стероидные гормоны — кортикоиды и половые гормоны, а также гормоны щитовидной железы, растворимые в липидах), то он взаимодействует с внутриклеточными рецепторами. Активированные рецепторы связываются внутри клетки с последовательностями ДНК — в основном в ядре, а также в цитозоле. Рецепторы для стероидных гормонов локализуются в ядре и цитоплазме, для тирео-идных гормонов — в ядре. Рецепторы представляют собой белки, способные взаимодействовать с определенным гормоном. При взаимодействии гормона с рецептором происходит конформация G-белка, что запускает метаболические процессы.
В крови гормоны находятся в двух формах: свободной — готовой к действию (активная форма) и связанной с белками (неактивная форма) — это своеобразное депо гормонов.
Период полураспада гормонов обычно составляет около часа. Действие их прекращается с помощью тканевых ферментов и ферментов самих эндокринных желез, печени, почек. Многие продукты расщепления гормонов тоже активны и иногда вызывают сходные эффекты. Продукты распада гормонов выводятся главным образом почками, а также железами — слюнными, ЖКТ, потовыми и с желчью. Несколько процентов гормонов выводится из организма почкой в неизмененном виде.
Регуляция выработки гормонов осуществляется согласно общим принципам, ведущим из которых является принцип обратной отрицательной связи, причем на четырех уровнях: 1) ЦНС — эндокринные железы; 2) гипофиз — эндокринные железы; 3) эндокринные железы — параметры регулируемого показателя; 4) внутриклеточная саморегуляция.
Гормоны – химические соединения, обладающие высокой биологической активностью и в малых количествах значительным физиологическим эффектом.
Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках. Генетический контроль осуществляется либо на уровне образования мРНК (матричной РНК) самого гормона или его предшественников (если гормон – полипептид), либо на уровне образования мРНК белков ферментов, которые контролируют различные этапы образования гормона (если он – микромолекула).
Секреция гормонов – процесс освобождения гормонов из эндокринных клеток в межклеточные щели с дальнейшим их поступлением в кровь, лимфу. Секреция гормона строго специфична для каждой эндокринной железы. Секреторный процесс осуществляется как в покое, так и в условиях стимуляции. Секреция гормона происходит импульсивно, отдельными дискретными порциями. Импульсивный характер гормональной секреции объясняется циклическим характером процессов биосинтеза, депонирования и транспорта гормона.
Гормоны, поступая в кровь, транспортируются к органам и тканям. Связанный с белками плазмы и форменными элементами гормон аккумулируется в кровяном русле, временно выключается из круга биологического действия и метаболических превращений. Неактивный гормон легко активируется и получает доступ к клеткам и тканям. Параллельно идут два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическая инактивация.
В процессе обмена гормоны изменяются функционально и структурно. Подавляющая часть гормонов метаболизируется, и лишь незначительная их часть (0,5—10 %) выводятся в неизмененном виде. Метаболическая инактивация наиболее интенсивно протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Продукты гормонального метаболизма активно выводятся с мочой и желчью, желчные компоненты окончательно выводятся каловыми массами через кишечник. Небольшая часть гормональных метаболитов выводится с потом и слюной.
Все процессы, происходящие в организме, имеют специфические механизмы регуляции. Один из уровней регуляции – внутриклеточный, действующий на уровне клетки. Как и многие многоступенчатые биохимические реакции, процессы деятельности эндокринных желез в той или иной степени саморегулируются по принципу обратной связи. Согласно этому принципу предыдущая стадия цепи реакций либо тормозит, либо усиливает последующие. Этот механизм регуляции имеет узкие пределы и в состоянии обеспечить мало изменяющийся начальный уровень деятельности желез.
