Текст книги "Биологическая химия"
Автор книги: Владимир Лелевич
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 17 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]
Н2О2 + •О2- → •ОН + ОН- + О2 (1)
Н2О2 + Fe2+ → •ОН + ОН- + Fe3+ (2)
Кислородные радикалы обладают высокой реакционной способностью и легко вступают в химические реакции с органическими молекулами для приобретения недостающего электрона. Кислородные радикалы оказывают воздействие на различные структурные компоненты клеток: ДНК (повреждение азотистых оснований); белки (окисление аминокислотных остатков, образование ковалентных «сшивок»); липиды; мембранные структуры.
Активные формы кислорода могут отщеплять электроны от многих соединений, превращая их в новые свободные радикалы, и инициируют тем самым цепные окислительные реакции. Если в реакцию с АФК вступают ненасыщенные жирные кислоты плазматических мембран, говорят о перекисном окислении липидов.
Перекисное окисление липидов (ПОЛ)
Реакции ПОЛ являются свободнорадикальными и постоянно протекают в организме, также как и реакции образования АФК.
В норме они поддерживаются на определенном уровне и выполняют ряд функций:
1. индуцируют апоптоз (запрограммированную гибель клеток);
2. регулируют структуру клеточных мембран и тем самым обеспечивают функционирование ионных каналов, рецепторов, ферментных систем;
3. обеспечивают освобождение из мембраны арахидоновой кислоты, из которой синтезируются биорегуляторы (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены);
4. ПОЛ может выступать в качестве вторичного мессенджера, участвуя в трансформации сигналов из внешней и внутренней среды организма, обеспечивая их внутриклеточную передачу;
5. АФК участвуют в клеточном иммунитете и фагоцитозе.
Механизм ПОЛ:
1. Инициация. Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2– групп ненасыщенной жирной кислоты L, что приводит к образованию липидного радикала L•:
L + •OН → L•
2. Развитие цепи. Развитие цепи происходит при присоединении кислорода, в результате чего образуется пероксидный радикал LOO• или пероксид липида LOOH (гидроперекиси липидов)
L• + O2 → LOO•
LOО• + LH → LOOH + LR∙•
3. Обрыв цепи. Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами (витамином Е), которые являются донорами электронов:
LOO•∙ + L• → LOOH + LH
L∙•+ Витамин Е → LH + Витамин Е•∙
ВитаминТ Е• + L• → LH + Витамин Е окисл
В результате ПОЛ происходит преобразование обычных липидов в первичные продукты ПОЛ (гидроперекиси липидов). Это приводит к появлению в мембранах участков («дыр»), через которые наружу выходит содержимое как самих клеток, так и их органелл.
Первичные продукты ПОЛ разрушаются с образованием вторичных продуктов ПОЛ: альдегидов, кетонов, малонового диальдегида, диеновых коньюгатов. Накоплением в крови малонового диальдегида (МДА) объясняется синдром интоксикации, сопровождающий многие заболевания внутренних органов. Реагируя с SH– и СН3-группами белков, МДА подавляет активность цитохром-оксидаз (угнетая тем самым тканевое дыхание) и гидроксилаз. МДА обуславливает также ускоренное развитие атеросклероза.
При взаимодействии МДА с аминогруппами фосфолипидов образуются конечные продукты ПОЛ – Шиффовы основания. Примером этих соединений является пигмент липофусцин, появляющийся на оболочке глаза, на коже с возрастом. Липофусцин представляет собой смесь липидов и белков, связанных между собой поперечными ковалентными связями и денатурированными в результате взаимодействия с химически активными группами продуктов ПОЛ. Этот пигмент фагоцитируется, но не гидролизуется ферментами лизосом, накапливается в клетках, нарушая их функцию.
Негативные последствия активации ПОЛ:
1. Повреждение липидного бислоя мембран, в результате чего в клетки проникает вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению.
2. Преждевременное старение клеток и организма в целом.
3. Взаимодействие высокореактивных продуктов ПОЛ с аминогруппами белков с образованием Шиффовых оснований.
4. Изменение текучести (вязкости) мембран, в результате чего нарушается транспортная функция мембран (функционирование ионных каналов).
5. Нарушение активности мембраносвязанных ферментов, рецепторов.
Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний и патологических состояний:
1. атеросклероз и другие сердечнососудистого заболевания;
2. поражения ЦНС (болезнь Паркинсона, Альцгеймера);
3. воспалительные процессы любого генеза;
4. дистрофия мышц (болезнь Дюшенна);
5. онкологические заболевания;
6. радиационные поражения;
7. бронхолегочные патологии.
Антиоксидантные системы организма
В организме токсическое действие активных форм кислорода предотвращается за счет функционирования систем антиоксидантной защиты. В норме сохраняется равновесие между окислительными (прооксидантными) и антиоксидантными системами. Антиоксидантная система защиты представлена ферментными и неферментативными компонентами.
Ферменты антиоксидантной системы:
1. супероксиддисмутаза,
2. каталаза,
3. пероксидаза (глутатионпероксидаза),
4. глутатионредуктаза.
Наиболее активны эти ферменты в печени, почках и надпочечниках.
Супероксиддисмутаза превращает супероксидные анионы в пероксид водорода:
2•О2- + 2Н+ → Н2О2 + О2
Супероксидисмутаза является мощным ингибитором свободнорадикального окисления в организме, защищающим биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты и др.) от окислительной деструкции. Супероксидисмутаза – индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется ПОЛ.
Каталаза является гемопротеином и катализирует реакцию разложения пероксида водорода:
2Н2О2 → 2Н2О + О2
В клетках каталаза локализована в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий «респираторного взрыва».
Глутатионпероксидаза – важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию пероксида водорода и пероксидных радикалов. Он катализирует восстановление пероксидов при участии трипептида глутатиона. SH-группа глутатиона служит донором электронов и, окисляясь образует дисульфидную форму глутатиона:
Н2О2 + 2НS-глутатион → 2Н2О + глутатион-S-S-глутатион
Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:
глутатион-S-S-глутатион + НАДФН+Н+ → 2HS-глутатион + НАДФ+
Глутатионпероксидаза в качестве кофермента использует селен. При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.
Неферментативные антиоксиданты:
1. Природные водорастворимые антиоксиданты (витамин С; карнозин; таурин; восстановленные тиолы, содержащие SH-группы; цистеин; НS-КоА; белки, содержащие селен). Витамин С участвует в ингибировании ПОЛ с помощью двух механизмов. Во-первых, он восстанавливает окисленную форму витамина Е и поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С взаимодействует как восстановитель с водорастворимыми активными формами кислорода и инактивирует их.
2. Липофильные низкомолекулярные антиоксиданты, локализованные в мембранах клеток (витамин Е; β-каротин; КоQ; нафтахоиноны). Витамин Е – наиболее распространенный антиоксидант в природе, способен инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и тем самым предотвращать развитие цепи перекисного окисления. b-каротин, предшественник витамина А, также ингибирует ПОЛ. Уменьшение содержания этого антиоксиданта в тканях приводит к тому, что продукты ПОЛ начинают производить вместо физиологического патологический эффект.
Растительная диета, обогащенная витаминами Е, С, каротиноидами, уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний сердечно-сосудистой системы, обладает антиканцерогенным действием. Действие этих витаминов связано с ингибированием ПОЛ и кислородных радикалов и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.
Глава 12. Биохимия гормонов
Гормоны (от греческого hormaino – побуждаю) – это биологически активные вещества, которые выделяются эндокринными клетками в кровь или лимфу и регулируют в клетках-мишенях биохимические и физиологические процессы.
В настоящее время предложено расширить определение гормонов: гормоны – это специализированные межклеточные регуляторы рецепторного действия.
В этом определении слова «специализированные регуляторы» подчеркивают, что регуляторная – главная функция гормонов; слово «межклеточные» означает, что гормоны вырабатываются одними клетками и извне действуют на другие клетки; рецепторное действие – первый этап в эффектах любого гормона.
Биороль гормонов.
Гормоны регулируют многие жизненные процессы – метаболизма, функции клеток и органов, матричные синтезы (транскрипцию, трансляцию) и другие процессы, определяемые геномом (пролиферацию, рост, дифференцировку, адаптацию, клеточный шок, апоптоз и др.)
Рис. 12.1. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма.
Эндокринная система функционирует в тесной взаимосвязи с нервной системой как нейроэндокринная.
1. Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС.
2–3. Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (либеринов и статинов), которые стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза.
4–5. Гормоны передней доли гипофиза (тропные гормоны) стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые поступают в кровь и взаимодействуют с клетками-мишенями.
Уровень гормонов в крови поддерживается благодаря механизмам саморегуляции (регуляция по принципу обратной связи). Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях подавляет синтез гормонов в эндокринной железе или в гипоталамусе (6, 7). Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных желез (8).
Классификация гормонов
Гормоны классифицируются по химическому строению, биологическим функциям, месту образования и механизму действия.
Классификация по химическому строению.
По химическому строению гормоны делят на 3 группы (табл. 12.1):
1. пептидные или белковые;
2. производные аминокислот;
3. стероидные
4. производные арахидоновой кислоты – эйкозаноиды (оказывают местное действие)
Классификация гормонов по химическому строению
Пептидные (белковые)
1. Кортикотропин
2. Соматотропин
3. Тиреотропин
4. Пролактин
5. Лютропин
6. Лютеинеизирующий гормон
7. Фолликулостимули-рующий гормон
8. Мелоноцитстимули-рующий гормон
9. Вазопрессин
10. Окситоцин
11. Паратгормон
12. Кальцитонин
13. Инсулин
14. Глюкагон
Производные аминокислот
1. Адреналин
2. Норадреналин
3. Трийодтиронин (Т3)
4. Тироксин (Т4)
Стероиды
1. Глюкокортикоиды
2. Минералокорти-коиды
3. Андрогены
4. Эстрогены
5. Прогестины
6. Кальцитриол
Клетки некоторых органов, не относящихся к железам внутренней секреции (клетки ЖКТ, клетки почек, эндотелия и др.), также выделяют гормоноподобные вещества (эйкозаноиды), которые действуют в местах их образования.
Классификация гормонов по биологическим функциям
По биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп (табл. 12.2.)
Таблица 12.2. Классификация гормонов по биологическим функциям.
Регулируемые процессы
Гормоны
Обмен углеводов, липидов, аминокислот.
Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол,тироксин,соматотропин.
Водно-солевой обмен.
Альдостерон, вазопрессин.
Обмен кальция и фосфатов.
Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол.
Репродуктивная функция.
Эстрогены, андрогены, гонадотропные гормоны.
Синтез и секреция гормонов эндокринных желез.
Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса.
Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции. Например, адреналин участвует в регуляции обмена липидов и углеводов и, кроме этого, регулирует артериальное давление, частоту сердечных сокращений, сокращение гладких мышц. Эстрогены регулируют не только репродуктивную функцию, но и оказывают влияние на обмен липидов, индуцируют синтез факторов свертывания крови.
Классификация по месту образования
По месту образования гормоны делятся на гормоны:
1. гипоталамуса
2. гипофиза
3. щитовидной железы
4. паращитовидных желез
5. поджелудочной железы
6. надпочечников
7. половых желез.
Классификация по механизму действия
По механизму действия гормоны можно разделить на 3 группы:
1. Гормоны, не проникающие в клетку и взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные, белковые гормоны, адреналин). Сигнал передается внутрь клетки с помощью внутриклеточных посредников (вторичные мессенджеры). Основной конечный эффект – изменение активности ферментов;
2. гормоны, проникающие в клетку (стероидные гормоны, тиреоидные гормоны). Их рецепторы находятся внутри клеток. Основной конечный эффект – изменение количества белков-ферментов через экспрессию генов;
3. гормоны мембранного действия (инсулин, тиреоидные гормоны). Гормон является аллостерическим эффектором транспортных систем мембран. Связывание гормона с мембранным рецептором приводит к изменению проводимости ионных каналов мембраны.
Основные свойства и особенности действия гормонов
1. Высокая биологическая активность. Гормоны регулируют метаболизм в очень малых концентрациях – 10–8 – 10–11М.
2. Дистантность действия. Гормоны синтезируются в эндокринных железах, а биологические эффекты оказывают в других тканях-мишенях.
3. Обратимость действия. Обеспечивается адекватным ситуации дозированным освобождением и последующими механизмами инактивации гормонов. Время действия гормонов различно:
• пептидные гормоны: сек – мин;
• белковые гормоны: мин – часы;
• стероидные гормоны: часы;
• йодтиронины: сутки.
4. Специфичность биологического действия.
5. Плейотропность (многообразие) действия. Например, катехоламины рассматривались как краткосрочные гормоны стресса. Затем было выявлено, что они участвуют в регуляции матричных синтезов и процессов, определяемых геномом: памяти, обучения, роста, деления, дифференциации клеток.
6. Дуализм регуляций (двойственность). Так, адреналин как суживает, так и расширяет сосуды. Йодтиронины в больших дозах увеличивают катаболизм белков, в малых – стимулируют анаболизм.
Рецепторы гормонов
Биологическое действие гормонов проявляется через их взаимодействие с рецепторами клеток-мишеней. Клетки, наиболее чувствительные к влиянию определенного гормона, называют клеткой-мишенью. Специфичность гормонов по отношению к клеткам-мишеням обусловлена наличием у клеток специфических рецепторов, которые входят в состав плазматических мембран.
Рецепторы – это специфические структуры клетки, обладающие высоким сродством по отношению к одному определенному гормону.
Рецепторы по химической природе являются, сложными белками (гликопротеинами). Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности мембраны и содержат три домена. Первый домен расположен на внешней стороне клеточной мембраны, содержит гликозилированные участки и обеспечивает узнавание и связывание гормона. Второй домен – трансмембранный. Третий (цитоплазматический) домен создает химический сигнал в клетке.
Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов содержат три функциональные области:
1. домен узнавания и связывания гормона;
2. домен связывания с ДНК;
3. домен, отвечающий за связывание с другими белками, вместе с которыми участвует в регуляции транскрипции.
Механизм передачи гормональных сигналов через мембранные рецепторы
Гормоны (первичные посредники) связываются с рецепторами на поверхности клеточной мембраны и образуют комплекс гормон-рецептор. Этот комплекс трансформирует сигнал первичного посредника путем изменения концентрации внутри клетки вторичных посредников. Вторичными посредниками являются: циклический АМФ (цАМФ), цГМФ, инозитолтрифосфат (ИФ3), диацилглицерол (ДАГ); Са2+, NO (оксид азота II).
Аденилатциклазная система.
Гормоны, взаимодействие которых с рецептором клетки-мишени приводит к образованию цАМФ действуют через систему, включающую: белок-рецептор, G-белок и фермент аденилатциклазу.
Известно более 200 различных G-белков. В отсутствие гормона G-белок связан с ГДФ и неактивен. Образование комплекса гормон-рецептор приводит к конформационным изменениям G-белка, замене ГДФ на ГТФ и активации G-белка. Существуют GS-стимулирующий и GI-ингибирующий аденилатциклазу белки.
Последовательность событий, приводящих к изменению активности аденилатциклазы:
1. связывание гормона с рецептором;
2. комплекс гормон-рецептор взаимодействует с G-белком, изменяя его конформацию;
3. вследствие изменения конформации G-белка происходит замена ГДФ на ГТФ;
4. комплекс GS-белок•ГТФ активирует аденилатциклазу (комплекс GI-белок•ГТФ ингибирует аденилатциклазу);
5. активация аденилатциклазы приводит к увеличению скорости образования цАМФ из АТФ.
Далее образовавшийся под действием аденилатциклазы цАМФ активирует протеинкиназу А. Активированная протеинкиназа А фосфорилирует ферменты и другие белки, что сопровождается изменением функциональной активности белков-ферментов (активацией или ингибированием).
Протеинкиназа – это внутриклеточный фермент, который может существовать в двух формах. В отсутствие цАМФ протеинкиназа представлена тетрамером, состоящим из двух каталитических (2С) и двух регуляторных (2R) субъединиц (неактивный фермент). В присутствии цАМФ протеинкиназный комплекс обратимо диссоциирует на одну 2R-субъединицу и две свободные каталитические субъединицы С. Субъединицы С обладают ферментативной активностью.
Гуанилатциклазная система.
Эта система, генерирующая цГМФ как вторичный посредник, сопряжена с гуанилатциклазой. Этот фермент катализирует реакцию образования цГМФ из ГТФ (подобно аденилатциклазе). Молекулы цГМФ могут активировать транспортные системы мембран клеток или активируют цГМФ-зависимую протеинкиназу G, которая участвует в фосфорилировании других белков в клетке.
Циклические нуклеотиды запускают каскады реакций аденилатциклазного или гуанилатциклазного механизмов регуляции активности ферментов. Одна молекула гормона, активирующая рецептор, может «включать» несколько G-белков. Каждый из них в свою очередь активирует несколько молекул аденилатциклазы с образованием тысяч молекул цАМФ или цГМФ. Образующийся вторичный посредник усиливает сигнал в тысячу раз. Суммарное усиление сигнала равно 106 – 107 раз.
Снятие гормонального сигнала достигается уменьшением концентрации вторичного посредника. Реакции превращения цАМФ или цГМФ в неактивные метаболиты АМФ или ГМФ катализируют ферменты фосфодиэстеразы.
Оксид азота.
Оксид азота образуется из аминокислоты аргинина при участии сложной Са2+-зависимой ферментной системы, названной NO-синтазой, которая присутствует в нервной ткани, эндотелии сосудов, тромбоцитах и других тканях. В клетках-мишенях NO взаимодействует с входящим в активный центр гуанилатциклазы ионом железа и способствует быстрому образованию цГМФ. Образовавшийся цГМФ вызывает расслабление гладклй мускулатуры сосудов. Однако действие NO кратковременно, несколько секунд. Подобный эффект, но более длительный оказывает нитроглицерин, который медленнее освобождает NO.
Са2+-мессенджерная система.
Ионам Са2+ принадлежит центральная роль в регуляции многих клеточных функций: регуляция метаболизма, сократительная и секреторная активность, адгезия и клеточный рост. Содержание ионов Са2+ в клетке в 5000 – 10 000 раз ниже, чем во внеклеточной жидкости, и этот Са2+ связан с митохондриями или эндоплазматическим ретикулумом. Гормональный сигнал приводит к резкому повышению концентрации Са2+, поступающего через мембраны из внеклеточной жидкости или из внутриклеточных источников (митохондрии и ЭПР). Са2+ связывается с внутриклеточным регуляторным белком кальмодулином, имеющим 4 центра для связывания Са2+. Комплекс Са2+-кальмодулин, активирует специфическую Са2+-кальмодулинзависимую протеинкиназу, которая фосфорилирует ферменты и регулирует их активность. Отмена эффектов, опосредованных ионами Са2+, осуществляется с помощью кальцийсвязывающих белков типа кальциневрина.
Инозитолтрифосфатная система.
Функционирование инозитолтрифосфатной системы передачи гормонального сигнала обеспечивают: рецептор, фосфолипаза С, белки и ферменты мембран и цитозоля:
1. связывание гормона с рецептором приводит к активации фосфолипазы С;
2. фосфолипаза С катализирует расщепление мембранного фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата на два вторичных посредника – диацилглицерол и инозитолтрифосфат (ИФ3);
3. ИФ3 усиливает поступление Са2+ в цитозоль и обеспечивает его регуляторные эффекты (см. раздел 4);
4. диацилглицерол активирует протеинкиназу С;
5. конечный эффект обоих посредников – фосфорилирование внутриклеточных белков и ферментов и изменение их активности.
Механизм передачи гормонального сигнала через внутриклеточные рецепторы
Передача сигнала гормонов с липофильными свойствами (стероидные гормоны) и тироксина возможна при прохождении их через плазматическую мембрану клеток-мишеней. Рецепторы гормонов находятся в цитозоле или ядре. Ядерные и цитозольные рецепторы содержат ДНК – связывающий домен.
Последовательность событий, приводящих к активации транскрипции:
1. проникновение гормона через билипидный слой мембраны в клетку;
2. образуется комплекс гормон-рецептор, который перемещается в ядро клетки и взаимодействует с регуляторным участком: ДНК-энхансером или сайленсером;
3. при взаимодействии с энхансером увеличивается (при взаимодействии с сайленсером – уменьшается) доступность промотора для РНК-полимеразы;
4. соответственно увеличивается (уменьшается) скорость транскрипции структурных генов и скорость трансляции;
5. изменяется количество белков (в том числе ферментов), которые влияют на метаболизм и функциональное состояние клетки.
Эффекты гормонов, которые передают сигнал посредством внутриклеточных рецепторов, реализуются через определенный промежуток времени, так как на протекание матричных процессов (транскрипция и трансляция) требуется несколько часов.
Передача сигналов через рецепторы, сопряженные с ионными каналами
Рецепторы, сопряженные с ионными каналами, являются интегральными мембранными белками, состоящими из нескольких субъединиц. Они действуют одновременно как ионные каналы и как рецепторы, которые способны специфически связывать с внешней стороны эффектор, изменяющий их ионную проводимость. Эффекторами такого типа могут быть гормоны (например, инсулин) и нейромедиаторы (ацетилхолин и др.).
Глава 13. Особенности действия гормонов
Гормоны гипоталамуса
ЦНС оказывает регулирующее действие на эндокринную систему через гипоталамус. В клетках нейронов гипоталамуса синтезируются пептидные гормоны двух типов. Одни через систему гипоталамо-гипофизарных сосудов поступают в переднюю долю гипофиза, где стимулируют (либерины) или ингибируют (статины) синтез тропных гормонов гипофиза. Другие (окситоцин, вазопрессин) поступают через аксоны нервных клеток в заднюю долю гипофиза, где они хранятся и секретируются в кровь в ответ на соответствующие сигналы. В настоящее время известно 7 либеринов и 3 статина.
Таблица 13.1. Гормоны гипоталамуса и гипофиза
Либерины
Статины
Тропные гормоны гипофиза
Тиреолиберин
–
Тиреотропин
Кортиколиберин
–
Кортикотропин
Соматолиберин
Соматостатин
Соматотропин
Люлиберин
–
Лютропин
Фоллилиберин
–
Фоллитропин
Пролактолиберин
Пролактостатин
Пролактин
Меланолиберин
Меланостатин
Меланотропин
По химическому строению гормоны гипоталамуса являются низкомолекулярными пептидами. Они освобождают тропные гормоны гипофиза через аденилатциклазный механизм и быстро инактивируются в крови (время полужизни 2–4 мин). Синтез и секреция гормонов гипоталамуса подавляется гормонами эндокринных периферических желёз по принципу отрицательной обратной связи.
Гормоны гипофиза
В передней доле гипофиза (аденогипофизе) синтезируются тропные гормоны, стимулирующие синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз. По химическому строению гормоны гипофиза являются пептидами или гликопротеинами.
Кортикотропин (АКТГ, адренокортикотропный гормон). Полипептид из 39 аминокислотных остатков. Стимулирует синтез и секрецию гормонов коры надпочечников путем активации превращения холестерола в прегненолон. Мишенями действия АКТГ являются также клетки жировой ткани (активация липолиза) и клетки нейрогипофиза (активация образования меланотропинов).
Тиреотропин (ТТГ, тиреотропный гормон). Гликопротеид, состоящий из двух субъединиц.
Стимулирует синтез и секрецию йодтиронинов (Т3 и Т4) в щитовидной железе:
1. ускоряет поглощение йода из крови;
2. увеличивает включение йода в тиреоглобулин;
3. ускоряет протеолиз тиреоглобулина, т. е. высвобождение Т3 и Т4 и их секрецию.
Пролактин (лактотропный гормон).
Белок, состоящий из 199 аминокислотных остатков. Стимулирует развитие молочных желёз и лактацию, стимулирует секрецию желтого тела и материнский инстинкт. В жировой ткани пролактин активирует липогенез (синтез триацилглицеролов).
Фоллитропин (фоликулостимулирующий гормон) и лютропин (лютеинизирующий гормон)
Образуют группу гонадотропных гормонов. Оба гормона являются гликопротеидами, состоят из двух субъединиц. Фоллитропин регулирует созревание фолликулов у женщин и сперматогенез у мужчин. Лютропин стимулирует секрецию эстрогенов и прогестерона, созревание фолликула, овуляцию и образование желтого тела у женщин; стимулирует образование тестостерона и рост интерстициальных клеток в семенниках у мужчин.
Соматотропин (СТГ, соматотропный гормон) – гормон роста.
Пептид, состоящий из 191 аминокислотного остатка. Единственный гормон, обладающий видовой специфичностью.
Рецепторы гормона роста находятся в плазматической мембране клеток печени, жировой ткани, скелетных мышцах, хрящевой ткани, мозге, легких, поджелудочной железе, кишечнике, сердце, почках.
Основное действие соматотропина – ростстимулирующее.
1. Регуляция обмена белков и процессов, связанных с ростом и развитием организма:
• стимулирование синтеза белка в костях, хрящах, мышцах и других внутренних органах;
• усиление транспорта аминокислот в клетки мышц;
• увеличение общего количества РНК, ДНК и общего количества клеток;
• увеличение ширины и толщины костей;
• ускорение роста соединительной ткани, мышц, внутренних органов.
2. Регуляция обмена липидов:
• усиление липолиза в жировой ткани;
• увеличение концентрации жирных кислот в крови;
• активация β-окисления в клетках (выделяющаяся энергия используется на анаболические процессы);
• увеличение содержания кетоновых тел в крови (при недостаточности инсулина).
3. Регуляция обмена углеводов:
• увеличение содержания гликогена в мышцах;
• активация глюконеогенеза в печени и повышение уровня глюкозы в крови (диабетогенный эффект).
Под влиянием различных факторов (стресс, физические упражнения, голодание, белковая пища) уровень гормона роста может возрастать даже у нерастущих взрослых людей.
Гиперсекреция соматотропина (при опухолях клеток гипофиза):
1. у детей и подростков – гигантизм – пропорциональное увеличение костей, мягких тканей и органов, высокий рост;
2. у взрослых – акромегалия – диспропорциональное увеличение размеров лица, черепа, кистей рук, стоп, увеличение размеров внутренних органов;
3. соматотропный диабет – в крови повышается концентрация глюкозы (гипергликемия).
Гипосекреция соматотропина (при врожденном недоразвитии гипофиза) – нанизм или карликовость – пропорциональное недоразвитие всего тела, низкий рост, отклонений в развитии психической деятельности не наблюдается.
β-липотропин
β-липотропин содержит 93 аминокислотных остатка. Он является предшественником природных опиатов эндофинов. β-липотропин оказывает липолитическое действие.
Меланоцитстимулирующий гормон
В промежуточной доле гипофиза синтезируется меланоцитстимулирующий гормон. Этот гормон стимулирует биосинтез кожного пигмента меланина.
Вазопрессин и окситоцин
В задней доле гипофиза накапливаются в гранулах и секретируются в кровь вазопрессин и окситоцин. Это цикличесие пептиды, состоящие из девяти аминокислотных остатков.
Вазопрессин (АДГ, антидиуретический гормон) Синтезируется в супраоптическом ядре гипоталамуса. Вазопрессин контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс организма человека. Основное биологическое действие гормона заключается в повышении реабсорбции воды в дистальных канальцах и собирательных трубочках почек (антидиуретическое действие). Кроме этого вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов и сужение просвета сосудов, что сопровождается повышением артериального давления. При недостатке вазопрессина развивается несахарный диабет – заболевание, характеризующееся выделением 4–10 л мочи низкой плотности в сутки (полиурия) и жаждой. В отличие от сахарного диабета отсутствует глюкозурия.
Окситоцин синтезируется в паравентрикулярном ядре гипоталамуса.
Биологическое действие гормона:
1. стимулирует сокращение гладких мышц матки (используется для стимуляции родов);
2. усиливает синтез белка в молочной железе и секрецию молока (за счет сокращения мышечных волокон вокруг альвеол молочных желёз).
Гормоны щитовидной железы
Основные гормоны щитовидной железы – тироксин (тетрайодтиронин, Т4) и трийодтиронин (Т3), которые являются йодированными производными тирозина.
Биологическое действие.
Клетки-мишени йодтиронинов имеют 2 типа рецепторов:
1. внутриклеточные рецепторы, связанные с ДНК. В отсутствие гормона они ингибируют экспрессию генов, с которыми они связаны. При связывании с гормоном они активируют транскрипцию;
2. рецепторы, расположенные в плазматической мембране клеток.
Действие физиологических концентраций йодтиронинов:
1. Рост:
• ускорение белкового синтеза в результате активации танскрипции в клетках-мишенях;
• стимуляция процессов роста (являются синергистами гормона роста) и клеточной дифференцировки;
• ускорение транскрипции гена гормона роста.
2. Основной обмен:
• повышение основного обмена и потребления кислорода клетками во всех органах кроме мозга и гонад;
• повышение теплообразования при охлаждении организма за счет разобщения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования;
• активация АТФ-зависимых процессов; в частности, йодтиронины стимулируют работу Na+, K+-АТФазы, на что затрачивается около 50% энергии, накапливающейся в виде АТФ в процессе тканевого дыхания.
3. Центральная нервная система:
• йодтиронины необходимы для структурного и функционального созревания мозга;
• усиление процессов возбуждения в коре больших полушарий;
• при недостатке йодтиронинов развивается тяжелая необратимая задержка умственного развития.
