План:

    Введение
  • 1 История
  • 2 Назначение
  • 3 Рецепторы
  • 4 Механизмы действия
  • 5 Гормоны человека

Введение

Гормо́ны (греч. Ορμόνη ) (греч. hormao - возбуждаю, побуждаю) - биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.


1. История

Открыты в 1902 году Старлингом и Бейлиссом.

2. Назначение

Используются в организме для поддержания его гомеостаза, а также для регуляции многих функций (роста, развития, обмена веществ, реакции на изменения условий среды).

3. Рецепторы

Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам. Рецепторы к гормонам делятся на 3 основных класса:

  • рецепторы, связанные с ионными каналами в клетке (ионотропные рецепторы)
  • рецепторы, являющиеся ферментами или связанные с белками-передатчиками сигнала с ферментативной функцией (метаботропные рецепторы, например, GPCR)
  • рецепторы ретиноевой кислоты, стероидных и тиреоидных гормонов, которые связываются с ДНК и регулируют работу генов.

Для всех рецепторов характерен феномен саморегуляции чувствительности посредством механизма обратной связи - при низком уровне определённого гормона автоматически компенсаторно возрастает количество рецепторов в тканях и их чувствительность к этому гормону - процесс, называемый сенсибилизацией (а также ап-регуляцией (up-regulation), или сенситизацией (sensitization)) рецепторов. И наоборот, при высоком уровне определённого гормона происходит автоматическое компенсаторное понижение количества рецепторов в тканях и их чувствительности к этому гормону - процесс, называемый десенсибилизацией (а также даун-регуляцией (down-regulation), или десенситизацией (desensitization)) рецепторов.

Увеличение или уменьшение выработки гормонов, а также снижение или увеличение чувствительности гормональных рецепторов и нарушение гормонального транспорта приводит к эндокринным заболеваниям.


4. Механизмы действия

Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях - только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.

Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток - как правило, в цитоплазме. К ним относятся гормоны с липофильными свойствами - например, стероидные гормоны (половые, глюко- и минералокортикоиды), а также гормоны щитовидной железы. Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слабо растворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями.

Считается, что в этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль своеобразного внутриклеточного реле - образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов. Избирательно влияя на конкретный ген, гормон изменяет концентрацию соответствующей РНК и белка, и вместе с тем корректирует процессы метаболизма.

Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. Хотя в клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1 % белков и РНК, этого оказывается вполне достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта.

Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:

  • они растворяются в воде;
  • не связываются с белками-носителями;
  • начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.

В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников - цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионы кальция.

Так, в среде, лишенной ионов кальция, или в клетках с недостаточным их количеством действие многих гормонов ослабляется; при применении веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию кальция, возникают эффекты, идентичные воздействию некоторых гормонов.

Участие ионов кальция как посредника обеспечивает воздействие на клетки таких гормонов, как вазопрессин и катехоламины.

Однако есть гормоны, у которых внутриклеточный посредник до сих пор не обнаружен. Из наиболее известных таких гормонов можно назвать инсулин, у которого на роль посредника предлагали цАМФ и цГМФ, а также ионы кальция и даже перекись водорода, но убедительных доказательств в пользу какого-нибудь одного вещества до сих пор нет. Многие исследователи считают, что в таком случае посредниками могут выступать химические соединения, структура которых полностью отличается от структуры уже известных науке посредников.

Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).


5. Гормоны человека

Список наиболее важных:

Структура Название Сокращение Место синтеза Механизм действия
триптамин мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин) эпифиз
триптамин серотонин 5-HT энтерохромаффинные клетки
производное тирозина тироксин T4 щитовидная железа ядерный рецептор
производное тирозина трийодтиронин T3 щитовидная железа ядерный рецептор
адреналин (эпинефрин) надпочечники
производное тирозина (катехоламин) норадреналин (норэпинефрин) надпочечники
производное тирозина (катехоламин) дофамин гипоталамус
пептид антимюллеровский гормон (ингибирующее вещество Мюллера) АМГ клетки Сертоли
пептид адипонектин жировая ткань
пептид адренокортикотропный гормон (кортикотропин) АКТГ передняя доля гипофиза цАМФ
пептид ангиотензин, ангиотензиноген печень IP 3
пептид антидиуретический гормон (вазопрессин) АДГ задняя доля гипофиза
пептид предсердный натрийуретический пептид АНФ сердце цГМФ
пептид глюкозозависимый инсулинотропный полипептид ГИП K-клетки двенадцатиперстной и тощей кишок
пептид кальцитонин щитовидная железа цАМФ
пептид кортикотропин-высвобождающий гормон АКГГ гипоталамус цАМФ
пептид холецистокинин (панкреозимин) CCK I-клетки двенадцатиперстной и тощей кишок
пептид эритропоэтин почки
пептид фолликулостимулирующий гормон ФСГ передняя доля гипофиза цАМФ
пептид гастрин G-клетки желудка
пептид грелин (гормон голода) Эпсилон-клетки панкреатических островков, гипоталамус
пептид глюкагон (антагонист инсулина) альфа-клетки панкреатических островков цАМФ
пептид гонадотропин-высвобождающий гормон (люлиберин) GnRH гипоталамус IP 3
пептид соматотропин-высвобождающий гормон ("гормон роста"-высвобождающий гормон, соматокринин) GHRH гипоталамус IP 3
пептид человеческий хорионический гонадотропин hCG, ХГЧ плацента цАМФ
пептид плацентарный лактоген ПЛ, HPL плацента
пептид соматотропный гормон (гормон роста) GH or hGH передняя доля гипофиза
пептид ингибин
пептид инсулин бета-клетки панкреатических островков Тирозинкиназа, IP 3
пептид инсулиноподобный фактор роста (соматомедин) ИФР, IGF Тирозинкиназа
пептид лептин (гормон насыщения) жировая ткань
пептид лютеинизирующий гормон ЛГ, LH передняя доля гипофиза цАМФ
пептид меланоцитстимулирующий гормон МСГ передняя доля гипофиза цАМФ
пептид нейропептид Y
пептид окситоцин задняя доля гипофиза IP 3
пептид панкреатический полипептид PP PP-клетки панкреатических островков
пептид паратиреоидный гормон (паратгормон) PTH паращитовидная железа цАМФ
пептид пролактин передняя доля гипофиза
пептид релаксин
пептид секретин SCT верхние отделы тонкой кишки
пептид соматостатин SRIF дельта-клетки панкреатических островков, гипоталамус
пептид тромбопоэтин печень, почки
пептид тироид-стимулирующий гормон передняя доля гипофиза цАМФ
пептид тиротропин-высвобождающий гормон TRH гипоталамус IP 3
глюкокортикоид кортизол кора надпочечников прямой
минералокортикоид альдостерон кора надпочечников прямой
половой стероид (андроген) тестостерон яички ядерный рецептор
половой стероид (андроген) дегидроэпиандростерон ДГЭА кора надпочечников ядерный рецептор
половой стероид (андроген) андростендиол яичники, яички прямой
половой стероид (андроген) дигидротестостерон множественное прямой
половой стероид (эстроген) эстрадиол фолликулярный аппарат яичников, яички прямой
половой стероид (прогестин) прогестерон жёлтое тело яичников ядерный рецептор
стерин кальцитриол почки прямой
эйкозаноид простагландины семенная жидкость
эйкозаноид лейкотриены белые кровяные клетки
эйкозаноид простациклин эндотелий
эйкозаноид тромбоксан тромбоциты

по биологии

"Химия гормонов"

1. Гонадотропины

Гонадотропины, ФСГ (фолликулостимулирующий гормон, фоллитропин) и ЛГ (лютеинизирующий гормон, лютропин) являются гликопротеидами, секретируемыми цианофильными клетками аденогипофиза (передней долей гипофиза), под действием гипоталамического релизинг-фактора. Органами-мишенями являются гонады.

Молекулярная масса ФСГ составляет 33000 дальтон, а ЛГ - 28000 дальтон. Оба гормона имеют димерную структуру, т.е. состоят из гормонально неспецифической альфа-цепи (данная цепь взаимозаменяема с ФСГ и ЛГ) и бетта-цепи определяющей гормональную специфичность. Цепи связаны нековалентной связью. Высокое содержание сахаридов до 16%, также играет важную роль в определении биологической активности. Когда сахаридная оболочка удаляется с поверхности гормона, последний частично утрачивает свою биологическую активность, в то время как иммунологическая активность сохраняется в неизменном виде (определение иммунологическими методами возможно). Структура альфа-цепи у этих гормонов очень схожа с таковой у ХГЧ и ТТГ. Изолированная альфа - или бетта-цепь практически не имеет биологической активности.

Молекулярная структура обоих гормонов гетерогенна, что обуславливается возрастом и полом и возможно индуцируется половыми стероидами. До настоящего времени не установление" имеет ли эта гетерогенность какую-либо клиническую значимость.

Рисунок 1. Механизм эффекта протеогормонов (на примере ЛГ) на плазматическую мембрану клетки-мишени. Р = мембранный рецептор; Б = белок-передатчик; А = аденилатциклаза; АТФ = аденозинтрифосфат; Циклический АМФ = Циклический 3,5-аденозинмонофосфат

ФСГ и ЛГ осуществляют свою гормональную активность посредством рецепторов на поверхности гонадальной клетки-мишени; в данном процессе соответствующий гормон выступает в роли мессенджера первого порядка. Затем, в процессе каскада последовательных реакций, гормональный импульс распространяется в клетке-мишени с помощью циклического АМФ - мессенджера второго порядка (см. рис.1). Во взаимодействии с эстрадиолом ФСГ индуцирует его рецепторы; рецепторы ЛГ также индуцируются ФСГ.

У женщин, ЛГ и ФСГ оказывают синергический эффект на биосинтез стероидных гормонов яичников. Мишенями ЛГ являются клетки оболочки яичника и желтое тело. Кроме того ЛГ вызывает овуляцию и лютеинизирует гранулезные клетки. ФСГ контролирует рост фолликулов до наступления их зрелости и готовности к овуляции, а начиная от ранних стадий биосинтеза стероидов синергическим взаимодействием ФСГ и ЛГ стимулируется также биосинтез гранулезными клетками эстрадиола.

У мужчин ЛГ стимулирует биосинтез тестостерона в клетках Лейдига семмеников. ФСГ контролирует рост и функцию семенных канальцев, в особенности сперматогенез в клетках Сертоли.

2. Пролактин

В отличии от гонадотропинов пролактин состоит из единственной пептидной цепи, включающей 198 аминокислотных остатков. Помимо прочего пространственная структура гормона стабилизируется тремя дисульфидными мостиками. Пролактин не содержит остатков сахаридов, то есть не является гликопротеидом. Молекулярная масса гормона составляет 22000 дольтон. Имеются определенные структуральные аналогии с гормоном роста (соматотропином, соматотропным гормоном, СТГ), равно как и с человеческим плацентарным лактогеном (ЧПЛ).

Циркулирующий в крови пролактин отличается молекулярным полиморфизмом, т.е. он может быть "малым", "большим" и "очень большим", при этом иммуногенность этих форм одинакова. Предполагается, что "малый" пролактин представляет собою мономерную форму, а "большой" и "очень большой", соответственно, ли - и тетрамерную. "Малый" пролактин составляет примерно 80% от всего количества гормона, иммунологически определяемого в крови, "большой" - 5-20%, а "очень большой" - 0,5-5%. Более того, сыворотка содержит расщепленный пролактин, который иммунологически активен и имеет молекулярную массу от 8000 до 16000 дальтон. В экспериментах на животных показан сильный митогенный эффект данного пролактина на ткань молочных желез.

Как и гонадотропины, пролактин оказывает свое физиологическое влияние на клетки-мишени посредством рецепторов, расположенных на мембране. Совместно с эстрадиолом, пролактин у женщин воздействует на рост и функционирование молочных желез и вызывает лактацию. По мнению некоторых исследователей, пролактин играет определенную роль в формировании и функции желтого тела.

У мужчин специфическая функция пролактина не установлена.

Пролактин синтезируется в специализированных лактогенных клетках передней доли гипофиза; его синтез и освобождение находятся под (лимуляционно-ингибиторным влиянием гипоталамуса. Кроме гипофиза, пролактин продуцируется децидуальной оболочкой (наличие пролактина в амниотической жидкости) и эндометрием.

3. Люлиберин

Люлиберин (рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона), называемый также гонадолиберин (гонадотропин-рилизинг фактор) представляет собою декапептид известной структуры. Люлиберин синтезируется в нервных клетках (нейронах) определенных областей вентрального и медиобазального гипоталамуса (Nucleus arcuatus, ventromedialis, periventricularis anterior, area preoptica suprachismatica), которые идентифицируются иммуногистохимически. Через аксоны нервных клеток гормон транспортируется к медиальной эминенции (Eminentiamediana), где освобождается в кровь специальной портальной системой, охватывающей гипоталамус, ножку гипофиза и аденогипофиз. В передней доле гипофиза, люлиберин, стимулирует синтез и освобождение ЛГ и ФСГ посредством специфического связывания с рецепторами на мембране клеток аденогипофиза. Вариации уровня гонадотропинов у женщин, как и различия в соотношении ФСГ и ЛГ в зависимости от возраста и фаз менструального цикла, вероятно, объясняются изменениями функционального состояния гонадотропных клеток передней доли гипофиза (вариациями числа рецепторов люлиберина, что определяет чувствительность к нему гонадотропов). Ингибин также оказывает моделирующее влияние на этот механизм. Люлиберин катаболизируется и инактивируется эндопептидазами аденогипофиза.

4. Ингибин

Ингибин является пептидом с молекулярной массой 23000 дальтон. У женщин гормон обнаруживается в фолликулярной жидкости, а у мужчин синтезируется в семенных канальцах яичек. Ингибин селективно ингибирует освобождение ФСГ из передней доли гипофиза.

5. Половые стероиды

В основе всех стероидных гормонов лежит структура циклопентанпергидрофенантрена, называемая также стерановой кольцевой системой, которая состоит из четырех насыщенных водородом конденсированных колец, три из которых являются шестичленными, а одно пятичленным (см. рис.2). Путем замещения атомов водорода метальной группой или кислородсодержащими оксо- или гидроксильными группами достигается значительное разнообразие физиологического действия гормонов.

В женском организме местом синтеза наиболее важных половых стероидов (т.е. эстрогенов, гестагенов и андрогенов ) являются яичники и кора надпочечников, а во время беременности - плацента. Принципиальными половыми стероидами для мужского организма являются андрогены, которые синтезируются в яичках и, в небольших количествах, в коре надпочечников. В дополнение к сказанному следует отметить, что поставщиком холестерина, производными которого являются все половые стероиды и гормоны коры надпочечников, является печень.

Рисунок 2. Классификация стероидных гормонов по субклассам и их важнейшие представители

Стероиды липофильны, это означает их низкую способность растворяться в воде. Поэтому в крови 95% стероидных гормонов находятся в связанном состоянии со специфическими транспортными белками. Равновесие между связанными и свободными стероидами подчиняется закону действующих масс. С помощью транспортных белков гормоны переносятся к своим органам-мишеням. Только свободные, не связанные с белком стероиды являются биологически активными. Секс-стероидсвязывающий глобулин (СССГ) специфично связывает эстрадиол и андро-гены с низкой емкостью и высокой афинностью, в то время как кортико-стероидосвязьшаюший глобулин (КСГ) связывает прогестерон и глюко-кортикоиды. Помимо своей транспортной функции специфические сывороточные гормон-связывающие белки защищают стероиды от метаболической инактивации по пути от секретирующей их железы к органу-мишени. СССГ и КСГ являются кислыми гликопротеидами с молекулярной массой 45000 (СССГ) и 65000 (КСГ). Синтез стероидных гормонов полностью происходит в организме человека (см. рис.3). Начальная субстанция - КоА, активирует уксусную кислоту - углеродное соединение, из которого в результате ряда превращений, дальнейшей конденсации и циклизации формируется холестерин. Холестерин состоит из 27 углеродных атомов и помимо прочих составляющих является главным компонентом начальной стадии синтеза стероидных гормонов.

Рисунок 3. Схема биосинтеза всех субклассов стероидных гормонов

Путем ферментативно-опосредованного укорочения боковой цепи, соединенной со стероидной структурой в положении 17р на 6 атомов углерода формируется прегненолон. Прегненолон является С21 стероидом, из которого в последствии путем окисления гидроксильной группы в положении 3 (3 в оксогруппу с одновременным перемещением двойной связи от D 5 к D 4 образуется прогестерон. Прогестерон является главным представителем гестагенов. В то же время прогестерон является предшественником всех глюко - и минералкортикоидов (см. рис.2), а также андрогенов, которые происходят от прогестерона в результате ферментативного отщепления боковой цепи в положении 17 (3. В данном процессе 17-гидроксипрогестерон выступает в роли промежуточного продукта. Это означает, что андрогены являются С 19 стероидами, главным представителем которых является тестостерон.

В завершении сложной синтетической цепи, которая состоит из множества промежуточных реакций, происходит синтез эстрогенов, наиболее активным представителем которых является эстрадиол. Эстрогены синтезируются из андрогенов путем удаления угловой С19 метальной группы, локализованной между кольцами А и Б с одновременной ароматизацией ("фенолизации") кольца А. Фенольное кольцо А является наиболее характерной чертой всех эстрогенов.

Все стероидные гормоны разрушаются в печени путем восстановления, добавления гидроксильных групп, с последующим коньюгированием с глюкуроновой кислотой или сульфатированием. В результате образуются водорастворимые соединения, которые могут выводиться с мочой.

В отличии от гонадотропинов, стероидные гормоны проявляют свой биологический эффект, проникая внутрь клетки по градиенту концентрации и связываясь с растворимыми рецепторными молекулами, присутствующими в цитозоле, а не путем взаимодействия с мембранными рецепторами (см. рис.4). Каждая группа стероидных гормонов имеет свои особые рецепторы. Связь с соответствующим рецептором обратима и обладает высокой афинностью.

Образовавшийся цитоплазматический комплекс стероид-рецептор постепенно активируется или трансформируется и перемещается внутрь клеточного ядра - места локализации генетического аппарата. Здесь комплекс гормон-рецептор входит во взаимодействие со специфическим молекулярным отрезком на хроматине, так называемой зоной ядерного взаимодействия, которая соответствует молекулярной области на комплексе стероид-рецептор.

Как следствие связи комплекса стероидный гормон-рецептор с нуклеарным акцептором, двойная спираль ДНК расщепляется, делая доступной генетическую информацию.

Рисунок 4. Механизм молекулярного действия стероидных гормонов в клетке-мишени

Данный сегмент ДНК транскрибируется в мРНК. Далее, отделившись, мРНК выходит в цитоплазматическое пространство. На заключительном этапе, в процессе взаимодействия мРНК (в качестве матрикса) с рибосомальным белоксинтезирующим аппаратом, происходит неосинтез белка.

6. Эстрогены

Главным представителем эстрогенов является эстрадиол (см. рис.5), который обладает наивысшей биологической активностью. Эстрон формируется из эстрадиола путем ферментативно опосредованной дегидрогенерации у С17 и не обладает выраженной биологической активностью (ввиду низкой способности связываться с рецептором и недостаточного накопления в ядре клетки). В течение беременности эстрон может определяться в сыворотке в нарастающих концентрациях. В этом случае, гормон синтезируется из дегидроэпиандростерон-сульфата (ДГЭА - S), образующегося в коре надпочечников плода. Таким образом эстрон является одним из показателей, характеризующих состояние плода.

Рисунок 5. Структура биологически наиболее значимых эстрогенов

Другой интересной группой эстрогенов являются катехолэстрогены, т.е. стероиды, производные эстрадиола и эстрона и имеющие дополнительную группу во втором положении кольца А. Это делает их сходными с катехоламинами: адреналином и норадреналином. Катехолэстрогены, помимо прочих мест, синтезируются в гипоталамусе, где они, по мнению многих исследователей, выполняют роль нейротрансмиттеров, как и катехоламины.

В женском организме эстрадиол синтезируется в яичниках, в оболочке и гранулезных клетках фолликулов. В лютеиновую фазу менструального цикла, эстрадиол синтезируется исключительно клетками оболочки фолликула, в то время как гранулезные клетки лютеинизируются и переключаются на синтез прогестерона. В случае наступления беременности массированная продукция эстрогенов осуществляется плацентой. К другим местам синтеза эстрогенов, прежде всего эстрона в постменопаузе, относится кора надпочечников и периферическая жировая ткань ввиду их способности ароматизировать андрогены.

Клинически достоверных подтверждений наличия секреции эстрогенов в мужском организме не обнаружено.

Органами-мишенями эстрогенов являются матка, влагалище, вульва, фаллопиевы трубы и молочные железы. Гормоны данной группы отвечают за развитие вторичных половых признаков и определяют характерные физические и психические особенности женщин. Эстрогены также вызывают закрытие эпифизарных точек роста и таким образом принимают участие в регуляции линейного роста. Кроме того, эстрогены оказывают индуцирующее воздействие на ряд белков плазмы, синтезируемых в печени (например СССГ, КСГ, ТСГ-тироксинсвязывающий глобулин, - липопротеиды, факторы свертывания крови). В клетках-мишенях эстрадиол индуцирует как свои рецепторы, так и рецепторы прогестерона.

7. Гестагены

Главным представителем данной группы гормонов является прогестерон (см. рис. 2). У женщин прогестерон секретируется желтым телом и, во время беременности плацентой.

Клинически достоверных подтверждений наличия синтеза прогестерона у мужчин не существует.

Для проявления прогестероном своего физиологического эффекта в женском организме требуется предварительное воздействие эстрогенов. Как и в случае с эстрадиолом, активность прогестерона в клетках-мишенях опосредуется специфическими рецепторами. Активация данной группы рецепторов происходит аналогично механизму активации эстрогенных рецепторов.

Главным органом-мишенью прогестерона является матка. Гормон вызывает секреторную трансформацию пролиферативно утолщенного эндометрия, тем самым обеспечивая его готовность к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Более того, прогестерон несет на себе важную контрольную функцию в системе гонадотропины-гонадные стероиды и вызывает стимуляцию теплового центра. Это вызывает повышение температуры тела на 0,5 градусов в лютеиновую фазу менструального цикла после овуляции.

Прогестерон блокирует синтез своих собственных рецепторов, а также блокатора эстрадиола. В эндометриальной клетке прогестерон индуцирует 17 (5-гадроксистероид дегидрогеназу, которая является ключевым ферментом метаболизма эстрадиола и переводит эстрадиол в практически неактивный эстрон. Таким образом, посредством своего рецепторного механизма, прогестерон предотвращает черезмерное образование эндогенного эстрадиола в клетке-мишени. Данный эффект прогестерона в совокупности с его отрицательным воздействием на рецепторы эстрадиола, осуществляется посредством рецепторного механизма, может быть определен как антиэстрогенный эффект прогестерона.

8. Андрогены у женщин

Главными представителями андрогенов в женском организме являются тестостерон, андростендиол и дигидроэпиандростерон - сульфат (ДГЭА-S) (см. Рис.6).

В яичниках андрогены секретируются в клетках внутренней части оболочки фолликула, его наружной стенки; андростерон и тестостерон синтезируются из холестерина под влиянием ЛГ.

Андрогены стимулируют рост волос на лобке и подмышечных впадинах, повышают либидо и оказывают влияние на размер клитора и больших половых губ. Андрогены модулируют продукцию гонадотропинов в передней доле гипофиза. Гиперандрогенемия у женщин ведет к вирилизации и нарушениям фертильности. Это обусловливает важность определения андрогенов в диагностике женского бесплодия.

Рисунок 6. Структура биологически наиболее важных представителей андрогенов

Как у всех стероидных гормонов, активность андрогенов опосредуется внутриклеточными рецепторами. Однако в контакт с рецептором вступает не тестостерон, а 5ос-дигидротестостерон (ДГТ), который образуется в клетке-мишени путем ферментативной редукции D 4 двойной связи (за счет активности 5а-редуктазы).

9. Андрогены у мужчин

В организме мужчин главными представителями андрогенов являются тестостерон и дегидротестостерон (ДГТ). В органах-мишенях (простате, семенных пузырьках и коже) тестостерон выполняет роль прегормона; это означает, что тестостерон, достигнув органа-мишени, при помощи 5а-редуктазы, превращается в дегидротестостерон, и только после этого дегидротестостерон оказывает свой биологический эффект через рецепторный механизм, описанный выше. В других органах-мишенях, таких как мышцы и почки, эффект андрогенов опосредуется напрямую, т.е. без ферментативного превращения. В настоящее время в научных кругах рассматривается вопрос наличия на уровне гипоталамуса и в других чувствительных к эндокринным влияниям областях головного мозга третьего причинно-следственного механизма; тестостерон как таковой не обладает собственной гормональной активностью, однако подвергнувшись ароматизации, трасформируется в эстрадиол, приобретая в этом случае биологическую активность, взаимодействуя с рецепторами.

В сравнении с тестостероном, биологическая активность других андрогенов, таких как андростендион, дигидроэпиандростерон, дегидроэпиандростеронсульфат, андростерон, эпиандростерон и этиохоланолон ниже в 5-20 раз. В таблице 2 представлены нормальные показатели концентраций наиболее важных андрогенов в организме мужчины.

Нормальные значения концентраций клинически наиболее значимых андрогенов у мужчин.

Этот андроген представлен в наибольшем количестве, но так же, как и тестостерон, по сути андрогенной активности не имеет. Наиболее важным источником тестостерона являются клетки Лейдига семенников, что было установлено при обследовании мужчин, подвергнутых кастрации. Только небольшие количества тестостерона синтезируются на периферии путем трансформации предшественников. Тестостерон поддерживает сперматогенез, стимулирует рост и функционирование добавочных половых желез, а также развитие полового члена и мошонки. Гормон обладает анаболическим эффектом, главным образом в отношении костей и мышц. В течение пубертатного периода, наличие тестостерона обуславливает линейный рост гортани, что ведет к понижению голоса. Под действием тестостерона формируется мужской тип оволоснения ("треугольник" в верхней части лобка, борода, волосы на груди, выпадение волос на лбу и темени). За счет непосредственного воздействия на костный мозг, а также путем активации синтеза эритропоэтина в почках тестостерон стимулирует эритропоэз. Гормон также необходим для поддержания либидо и потенции.

Гормоны – это продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму в норме вызывая определенный биологический эффект.

Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция.

Гормоны имеют различную химическую структуру. Это приводит к тому, что они имеют разные физические свойства. Гормоны разделяют на водо- и жирорастворимые. Принадлежность к какому-то из этих классов обуславливает их механизм действия. Это объясняется тем, что жирорастворимые гормоны могут спокойно проникать через клеточную мембрану, которая состоит преимущественно из бислоя липидов, а водорастворимые этого не могут. В связи с этим рецепторы(Р) для водо- и жирорастворимых гормонов имеют различное место локализации (мембрана и цитоплазма). Связавшись с мембранным рецептором гормон вызывает каскад реакций в самой клетке, но никак не влияет на генетический материал. Комплекс цитоплазматического Р и гормона может воздействовать на ядерные рецепторы и вызывать изменения в генетическом аппарате, что ведет к синтезу новых белков. Рассмотрим это поподробнее.

Механизм действия стероидных (жирорастворимых) гормонов

I. Проникновение стероида (С) в клетку

II. Образование комплекса СР

Все Р стероидных гормонов представляют собой глобулярные белки примерно одинакового размера, с очень высоким сродством связывающие гормоны

III. Трансформация СР в форму, способную связываться ядерными акцепторами [СР]

Любая клетка содержит всю генетическую информацию. Однако при специализации клетки большая часть ДНК лишается возможности быть матрицей для синтеза иРНК. Это достигается путем сворачивания вокруг белков гистонов, что ведет к препятствию транскрипции. В связи с этим генетический материал клетки можно разделить на ДНК 3-х видов:

1.транскрипционно неактивная

2.постоянно экспрессируемая

3.индуцируемая гормонами или другими сигнальными молекулами.

IV. Связывание [СР] с хроматиновым акцептором

Следует отметить, что этот этап действия С полностью не изучен и имеет ряд спорных моментов. Считается что [СР] взаимодействует со специфическими участками ДНК так, что это дает возможность РНК-полимеразе вступить в контакт к определенным доменам ДНК.

Интересным является опыт, который показал, что период полужизни иРНК при стимуляции гормоном увеличивается. Это приводит к многим противоречиям: становится непонятно ¾ увеличение количества иРНК свидетельствует, о том что [СР] повышает скорость транскрипции или увеличивает период полужизни иРНК; в то же время увеличение полужизни иРНК объясняется наличием большого числа рибосом в гормон-стимулированной клетке, которые стабилизируют иРНК или другим действием [СР] неизвестным для нас на сегодняшний момент.

V. Избирательная инициация транскрипции специфических иРНК; координированный синтез тРНК и рРНК

Можно полагать, что основной эффект [СР] состоит в разрыхлении конденсированного хроматина, что ведет к открыванию доступа к нему молекул РНК-полимеразы. Повышение количества иРНК приводит к увеличению синтеза тРНК и рРНК.

VI. Процессинг первичных РНК

VII. Транспорт мРНК в цитоплазму

VIII. Синтез белка

IX. Посттрансляционная модификация белка

Однако, как показывают исследования, это основной, но не единственно возможный механизм действия гормонов. Например, андрогены и эстрогены вызывают увеличение в некоторых клетках цАМФ что дает возможность предположить, что для стероидных гормонов имеются также мембранные рецепторы. Это показывают что стероидные гормоны действуют на некоторые чувствительные клетки как водорастворимые гормоны.

Вторичные посредники

Пептидные гормоны, амины и нейромедиаторы в отличие от стероидов ¾ гидрофильные соединения и не способны легко проникать через плазматическую мембрану клетки. Поэтому они взаимодействуют с расположенными на поверхности клетки мембранными рецепторами. Гормон-рецепторное взаимодействие иницирует высококоординированную биологическую реакцию, в которой могут участвовать многие клеточные компоненты, причем некоторые из них расположены на значительном расстоянии от плазматической мембраны.

цАМФ ¾ первое соединение, которое открывший его Сазерленд назвал «вторым посредником», потому что «первым посредником» он считал сам гормон, вызывающий внутриклеточный синтез «второго посредника», который опосредует биологический эффект первого.

На сегодняшний день можно назвать не менее 3 типов вторичных посредников: 1)циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ); 2)ионы Ca и 3)метаболиты фосфатидилинозитола.

С помощью таких систем небольшое число молекул гормона, связываясь с рецепторами, вызывает продукцию гораздо большего числа молекул второго посредника, а последние в свою очередь влияют на активность еще большего числа белковых молекул. Таким образом, происходит прогрессивная амплификация сигнала, исхдно возникающего при связывании гормона с рецептором.

Упрощенно действие гормона через цАМФ можно представить так:

1. гормон + стереоспецифический рецептор

2. активация аденилатциклазы

3. образование цАМФ

4. обеспечение цАМФ координированной реакции

Мы готовы рассмотреть не менее важную группу органических веществ, имеющих огромное биологическое значение. Эти вещества - гормоны. У людей, знакомых с биологией, функция гормонов в живых организмах ассоциируется с ролью дирижера-виртуоза в большом симфоническом оркестре. Дирижер координирует работу оркестровых групп, всего большого коллектива музыкантов, каждый из которых хорошо знает свою партию, мастерски владеет инструментом. Однако очевидно, что без дирижера исполнение музыкального произведения очень быстро превратится в бессмысленное чередование звуков, а гениальная музыка - в ужасную какофонию. Любой живой организм - сложнейшая и уникальная система органов и тканей, каждая из которых выполняет свою неотъемлемую и специфическую функцию. Как же осуществляется координация и согласование работы всех органов и систем живого организма? Что выполняет роль той самой дирижерской палочки, которая подчиняет единой цели и синхронизирует ювелирную биологическую работу каждого органа и их систем? Эту важнейшую функцию и выполняют вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции (или эндокринными, как их называют врачи), они называются гормонами (от греч. Ьогтао - приводить в движение, побуждать).

Гормоны - биологически активные органические веще-ства, которые вырабатываются железами внутренней I секреции и регулируют деятельность органов и тканей живого организма.

Как вы уже знаете из курса анатомии и физиологии, гормоны осуществляют гуморальную регуляцию деятельности органов, систем органов и всего организма в целом. Это не менее важный вид регуляции, чем хорошо известная вам нервная регуляция.

Понятно, что, выполняя столь многочисленные и разнообразные функции, гормоны обладают и соответствующим набором характерных свойств, среди которых важнейшими являются:

Чрезвычайно высокая физиологическая активность - очень малые количества гормонов вызывают весьма значительные изменения в работе органов и тканей;

Дистанционное действие - способность регулировать работу органов, удаленных от железы, вырабатывающей гормон; это становится возможным, потому что гормоны - продукты желез внутренней секреции, доставляются к этим органам с током крови;

Быстрое разрушение в тканях, так как, оказывая очень сильное влияние на работу органов и тканей, гормоны не должны накапливаться в них;

Непрерывное продуцирование (секреция) соответствующей железой вызвано необходимостью постоянного регулирования, более или менее сильного воздействия на работу соответствующего органа в каждый момент времени.

Из анализа характерных свойств гормонов , как мощного средства гуморальной регуляции, ясно, что их образование эндокринными железами должно в каждый момент времени точно соответствовать состоянию организма. Обеспечение этого соответствия осуществляется по принципу обратной связи: не только гормон влияет на контролируемую систему органов и процессы в ней, но и состояние самой системы определяет производительность соответствующей железы, скорость образования и количество вырабатываемого гормона. Например, снижение концентрации глюкозы в крови тормозит секрецию инсулина (гормона, вызывающего уменьшение содержания глюкозы) и ускоряет секрецию глюкагона (гормона, стимулирующего рост концентрации глюкозы в крови). Таким образом, благодаря принципу обратной связи именно гормоны обеспечивают го-меостаз - постоянство состава внутренней среды организма, контроль и регулирование содержания воды, углеводов, электролитов и т. п. в нем.

Очевидно, что, оказывая влияние на работу многочисленных и различных органов и тканей, регулируя производство ими различных по составу химических соединений, гормоны и сами должны быть разнообразны по своему строению и представлять разные классы органических веществ. По химическому строению гормоны делят на:

Стероидные (стероиды);

Гормоны - производные аминокислот;

Пептидные;

Белковые.

Классификация гормонов отражена в таблице 15.

Познакомившись с функцией гормонов в организме, остановимся подробнее на их химическом строении. Рассматривая формулы гормонов, не старайтесь их запомнить, а просто получите общее представление о химической природе этой группы биологически активных веществ.

Стероидные гормоны (стероиды) формально можно рассматривать как производные гипотетического углеводорода стерана.

Стероиды можно разделить на две группы: стероидные половые гормоны и гормоны коры надпочечников. Половые гормоны, в свою очередь, делят на:

Эстрогены - женские половые гормоны, или стероиды, содержащие в молекуле 18 атомов углерода (так называемые С 18 -соединения). К ним относится, например, эстрадиол С18Н24О2.

Название этого гормона отражает наличие в молекуле двух гидроксильных групп. Очевидно, что строение молекулы эстрадиола позволяет отнести его и к спиртам, и к фенолам. К эстрогенам относятся также:

Наличие карбонильной группы отражается в названии эстрона суффиксом -он, название эстриола явно подчеркивает присутствие трех гидроксильных групп в его молекуле;

Андрогены - мужские половые гормоны, или С 19 -стероиды, в основе молекулы которых лежит скелет молекулы углеводорода сложного строения - андростана:

Наиболее важными андрогенами являются тестостерон, дигид-ротестостерон и андростандиол:

(химическое название тестостерона - 17-гидрокси-4-андростен-3-он, дигидротестостерона - 17-гидроксиандростан-З-он).

Очевидно, что тестостерон является ненасыщенным кетоно-спиртом, дигидротестостерон и андростандиол можно рассматривать как продукты его гидрирования, а принадлежность андростандиола к многоатомным спиртам и его насыщенный характер отражаются в названии;

Прогестерон и его производные, как и эстрогены, являются женскими половыми гормонами и относятся к С21-стероидам.

Из анализа строения молекулы прогестерона понятно, что он является кетоном и содержит в молекуле две карбонильные группы. Помимо половых гормонов, к стероидам относятся и гормоны коры надпочечников, такие, например, как кортизол, кортикостерон и альдостерон.

Сравнив структурные формулы всех этих гормонов, нетрудно заметить, что они имеют много общего, и конечно же в первую очередь «стероидное ядро» молекулы - четыре сочлененных карбо-цикла: три шестиатомных и один пятиатомный.

Теперь, имея представление о стероидах, познакомимся с гормонами - производными аминокислот. К ним относятся известные вам тироксин, адреналин и норадреналин.

Молекулы этих гормонов содержат аминогруппу или ее производные, а молекула тироксина также содержит и карбоксильную группу, т. е. является а-аминокислотой и проявляет все характерные для аминокислот свойства.

Более сложное строение имеют пептидные гормоны, например вазопрессин (условные обозначения аминокислот приведены в таблице 7).

Вазопрессин - пептидный гормон гипофиза, имеющий относительную молекулярную массу М r = 1084 и содержащий в молекуле девять аминокислотных остатков. Еще большую относительную молекулярную массу (около 3485) имеет пептидный гормон поджелудочной железы глюкагон. Это и понятно, ведь его молекула содержит 29 аминокислотных звеньев. Обозначив остаток аминокислоты символом Am, формулу глюкагона можно записать так: H2N-(Am)29-СООН.

Очевидно, что молекула глюкагона содержит 28 пептидных групп.

Заметим, что структуры глюкагона у всех позвоночных близки или идентичны. Это позволяет получать медицинские препараты глюкагона из поджелудочных желез животных. А расшифровка структуры глюкагона человека позволила наладить его синтез в лабораторных условиях.

Белковые гормоны содержат в молекулах еще большее количество аминокислотных звеньев, объединенных в одну или несколько полипептидных цепей. Так, молекула инсулина содержит в двух полипептидных цепях 51 аминокислотный остаток, а сами цепи соединены двумя дисульфидными мостиками. Относительная молекулярная масса инсулина человека составляет 5807. Установление химической структуры этого белка позволило осуществить полный его синтез в лабораторных условиях, разработать способы трансформации инсулина животных в инсулин человека и осуществить получение этого важного гормона методами генной инженерии.

Другой белковый гормон - соматотропин имеет относительную молекулярную массу около 21 500, полипептидная цепь его молекулы содержит 191 аминокислотный остаток и два дисульфидных мостика. В настоящее время уже установлена первичная структура соматотропина человека, овцы, быка.

Необходимо отметить, что молекулы инсулина крупных млекопитающих отличаются аминокислотными остатками всего в четырех положениях из 51, в то время как строение соматотропина в ходе эволюции животных и человека претерпевало значительные изменения и этот гормон приобрел видовую специфичность.

Теперь, зная состав и химическое строение важнейших гормонов, рассмотрим их специфическое влияние на различные физиологические процессы. При этом логично будет сгруппировать гормоны по эндокринным железам , их производящим.

Гормоны поджелудочной железы. Инсулин уже знакомый вам гормон полипептидной природы (первый гормон, который удалось синтезировать химическим путем).

Инсулин резко увеличивает проницаемость стенок мышечных и жировых клеток для глюкозы и не влияет на проницаемость стенок нервных клеток - нейронов. Все процессы усвоения глюкозы происходят внутри клеток, а инсулин способствует транспорту глюкозы в них, следовательно, он обеспечивает усвоение глюкозы организмом, синтез гликогена и накопление его в мышечных волокнах.

При недостаточном образовании инсулина в организме развивается одно из тяжелейших эндокринных заболеваний - сахарный диабет, при котором печень и мышцы резко снижают способность усваивать углеводы, в первую очередь глюкозу.

Недостаток углеводов (медики говорят - «сахара») в клетках вызывает острый клеточный голод, сопровождается избыточным количеством глюкозы в крови (гипергликемия) и ее выделением с мочой. Клетки гибнут от энергетического голода, а ценнейший источник энергии - глюкоза безвозвратно теряется организмом.

Сахарный диабет может приводить к отказу работы конечностей из-за поражения периферийных нервных узлов, нарушению зрения в результате поражения сосудов сетчатки, нарушению функций почек, а также развитию атеросклероза - поражению артерий и нарушению кровообращения.

Основным средством лечения сахарного диабета является строго контролируемый лечащим врачом прием препаратов инсулина.

Увеличивая поступление глюкозы в клетки жировой ткани, инсулин способствует образованию жира в организме.

Этот гормон увеличивает проницаемость клеточных стенок и для аминокислот, а значит, стимулирует синтез белка в клетке.

Другим гормоном поджелудочной железы является глюкагон, который стимулирует расщепление, гидролиз гликогена в клетках до глюкозы и, таким образом, повышает ее содержание в крови. Кроме того, он стимулирует и расщепление жиров в клетках жировой ткани. Очевидно, что по своему действию глюкагон является антагонистом инсулина, т. е. веществом с противоположным действием на организм.

Гормоны щитовидной железы. Щитовидная железа вырабатывает такие важные гормоны, как трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин) и тиреокальцитонин. Первые два из них регулируют энергетический обмен в организме. Так, при введении в кровь всего лишь 1 мг тироксина суточный расход энергии человеком увеличивается более чем на 1000 ккал. Трииодтиронин физиологически еще более активен, поэтому его среднее содержание в крови в 20-25 раз меньше, он значительно быстрее разрушается в тканях. Стимулируя резкое увеличение производства энергии, эти гормоны ускоряют расходование клетками всех питательных веществ - жиров, углеводов, белков, увеличивают потребление тканями глюкозы из крови, что, в свою очередь, компенсируется ростом скорости гидролиза гликогена в печени. Трииодтиронин и тироксин регулируют не только энергетические процессы в организме, но и пластические, т. е. ускоряют рост организма. Кроме того, эти гормоны стимулируют и центральную нервную систему, ускоряют и делают более выраженными рефлексы, в том числе сухожильный. Понятно поэтому, почему гиперфункция щитовидной

(железы - избыточное производство гормонов - приводит к непроизвольному дрожанию (тремору) конечностей, а недостаток в пище иода, необходимого для синтеза трииодтиронина и тироксина, вызывает разрастание ткани щитовидной железы и образование зоба.

Гормоны надпочечников . Мозговое вещество надпочечников вырабатывает адреналин, который регулирует многие функции организма, в том числе и важнейшую - обмен веществ. Присутствие этого гормона ускоряет расщепление гликогена в печени и мышцах, повышая количество глюкозы в крови, что увеличивает работоспособность скелетных мышц при их утомлении, активизирует возбудимость зрительных и слуховых рецепторов. Следовательно, адреналин способен стимулировать быстрое повышение работоспособности и сопротивляемости организма в чрезвычайных условиях.

Кора надпочечников вырабатывает несколько видов гормонов: минералокортикоиды, такие, как альдостерон и кортикостерон, регулирующие минеральный (солевой) обмен; глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон), регулирующие белковый, углеводный и жировой обмен; гормоны, половые (андрогены, эстрогены, прогестерон), которые регулируют развитие половых органов в детском возрасте, когда секреция половых желез еще незначительна (до периода полового созревания).

Из минералокортикоидов наиболее активен альдостерон. Этот гормон регулирует количество и баланс ионов Nа + и К + в крови. Недостаток альдостерона снижает концентрацию хлорида натрия в крови и тканевых жидкостях, приводя к резкому снижению кровяного давления, обезвоживанию и гибели организма. Поэтому минералокортикоиды часто называют гормонами жизни. Очевидно, их избыток вызывает задержку жидкости в организме и устойчивое повышение артериального давления - гипертонию (более правильный с медицинской точки зрения термин - артериальная гипертензия).

Наиболее активный из глюкокортикоидов - гормон гидрокортизон стимулирует синтез глюкозы в печени и тем самым повышает ее содержание в крови. Содержание гликогена в печени при этом не снижается, а может даже расти. Этим действие гидрокортизона принципиально отличается от действия адреналина. Кроме того, глюкокортикоиды ускоряют извлечение жиров из жировой клетчатки и их окисление (иногда используют метафору «сгорание») с выделением необходимой организму энергии. Недостаток этих гормонов истощает силы организма, его сопротивляемость неблагоприятным внешним воздействиям и болезням. Поэтому врачи нередко называют глюкокортикоиды противовоспалительными гормонами.

Неудивительно, что под влиянием неблагоприятных факторов, вызывающих состояние нервного и физического напряжения, требующее мобилизации защитных сил (канадский исследователь Селье назвал это состояние «стресс»), организм увеличивает секрецию глюкокортикоидов. Как уже отмечалось выше, «запускает» ускорение синтеза этих гормонов адреналин (теперь понятно, почему его иногда называют гормоном двойного действия: одни процессы он регулирует сам, а для влияния на другие мобилизует минерало-кортикоиды). Таким образом, понятно, что значение адреналина трудно переоценить.

С гормонами половых желез мы уже немного знакомы. До достижения половой зрелости в необходимых количествах они синтезируются корой надпочечников. В зрелом возрасте, когда половая функция организма приобретает большее значение, синтез анд-рогенов и эстрогенов начинают осуществлять специальные мужские и женские половые железы внутренней секреции.

Андрогены, например тестостерон, регулируют формирование и развитие мужских вторичных половых признаков - особенностей скелета, голоса, распределение волосяного покрова на теле, поведение и конечно же развитие и работу мужских половых органов. Тестостерон, кроме того, стимулирует связывание азота в организме, тем самым ускоряя синтез белков и развитие мускулатуры. Поэтому тестостерон, его препараты и родственные соединения - анаболические стероиды (анаболики; от греч. - подъем) - применяются, например, для ускорения развития мышц у спортсменов.

При сравнении строения молекул тестостерона и эстрадиола - знакомых вам основных половых гормонов можно отметить, что они отличаются лишь незначительно - на одну метильную группу и несколько атомов водорода. Но как огромны последствия этих различий! Эстрадиол, как и другие эстрогены, - женские половые гормоны, направляет развитие организма по женскому типу - отвечает за формирование женских вторичных половых признаков, особенностей строения скелета тела , поведения и характера.

Помимо поджелудочной железы, надпочечников и половых желез, гормоны вырабатывает также еще одна не менее важная железа - гипофиз.

1. Подготовьте, предварительно проконсультировавшись у; своего учителя биологии и школьного врача, небольшое - сообщение об основных средствах и методах профилактики сахарного диабета.

Расскажите основные идеи своего сообщения родным и близким.

2. Каким физиологическим процессам соответствует возникновение адреналиновой гипергликемии? В каких органах и тканях протекают эти процессы? Составьте уравнение реакции гидролиза гликогена и объясните связь этой реакции с адреналиновой гипергликемией.

3. Опишите процессы, на которые оказывают влияние инсулин и адреналин. Можно ли считать эти гормоны антагонистами?

4. Что называют эндокринной системой? Назовите железы внутренней секреции и вырабатываемые ими гормоны.

5. Какие процессы регулирует гидрокортизон? Что общего в физиологическом действии этого гормона и адреналина? Что отличает их влияние на организм? Приведите уравнения реакций, соответствующих биохимическим процессам, на которые влияют эти гормоны.

6. К каким негативным последствиям может привести непрерывное продолжительное повышенное содержание адреналина в крови?

7. При диабетической коме - тяжелом осложнении сахарного диабета - человек теряет сознание, возникает угроза жизни. Симптомами приближения комы является вялость, сонливость, упадок сил, резкое ухудшение самочувствия. Предложите меры первой доврачебной помощи больному при приближении комы. Проконсультируйтесь у врача или медсестры о верности ваших предложений.

8. К каким классам веществ можно отнести тестостерон и эстрадиол? Почему отличаются суффиксы их названий?

9. Анаболики - синтетические лекарственные препараты, которые стимулируют синтез белка и кальцификацию костной ткани. Их действие проявляется в увеличении массы скелета и скелетной мускулатуры. Сравните состав и строение метандростенолона - дианабола (формула I), феноболина - дураболина (II, R=С(0)СН2СН2Рh), рета-болила (II, R=СО(СН2)8(СН3) и трианабола (III):

Выполнила ученица 9б класса
Баранова Юлия
ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА – система желез, вырабатывающих гормоны, и выделяющих их непосредственно в кровь.

Введение

Эти железы, называемые эндокринными или железами внутренней секреции, не имеют выводных протоков; они расположены в разных частях тела, но функционально тесно взаимосвязаны

ПОНЯТИЕ ГОРМОНОВ

Гормоны, органические соединения, вырабатываемые определенными клетками и предназначенные для управления функциями организма, их регуляции и координации. У высших животных есть две регуляторных системы, с помощью которых организм приспосабливается к постоянным внутренним и внешним изменениям. Одна из них – нервная система, быстро передающая сигналы (в виде импульсов) через сеть нервов и нервных клеток; другая – эндокринная, осуществляющая химическую регуляцию с помощью гормонов, которые переносятся кровью и оказывают эффект на отдаленные от места их выделения ткани и органы. Химическая система связи взаимодействует с нервной системой; так, некоторые гормоны функционируют в качестве медиаторов (посредников) между нервной системой и органами, отвечающими на воздействие. Таким образом, различие между нервной и химической координацией не является абсолютным.
Гормоны открыты в 1902 Старлингом и Бейлиссом
Гормоны есть у всех млекопитающих, включая человека; они обнаружены и у других живых организмов. Хорошо описаны гормоны растений и гормоны линьки насекомых
Физиологическое действие гормонов направлено на: 1) обеспечение гуморальной, т.е. осуществляемой через кровь, регуляции биологических процессов; 2) поддержание целостности и постоянства внутренней среды, гармоничного взаимодействия между клеточными компонентами тела; 3) регуляцию процессов роста, созревания и репродукции.

Гормоны регулируют активность всех клеток организма. Они влияют на остроту мышления и физическую подвижность, телосложение и рост, определяют рост волос, тональность голоса, половое влечение и поведение. Благодаря эндокринной системе человек может приспосабливаться к сильным температурным колебаниям, излишку или недостатку пищи, к физическим и эмоциональным стрессам. Изучение физиологического действия эндокринных желез позволило раскрыть секреты половой функции и чудо рождения детей, а также ответить на вопрос, почему одни люди высокого роста, а другие низкого, одни полные, другие худые, одни медлительные, другие проворные, одни сильные, другие слабые.
В нормальном состоянии существует гармоничный баланс между активностью эндокринных желез, состоянием нервной системы и ответом тканей-мишеней (тканей, на которые направлено воздействие). Любое нарушение в каждом из этих звеньев быстро приводит к отклонениям от нормы. Избыточная или недостаточная продукция гормонов служит причиной различных заболеваний, сопровождающихся глубокими химическими изменениями в организме.
Изучением роли гормонов в жизнедеятельности организма и нормальной и патологической физиологией желез внутренней секреции занимается эндокринология. Как медицинская дисциплина она появилась только в 20 в., однако эндокринологические наблюдения известны со времен античности. Гиппократ полагал, что здоровье человека и его темперамент зависят от особых гуморальных веществ. Аристотель обратил внимание на то, что кастрированный теленок, вырастая, отличается в половом поведении от кастрированного быка тем, что даже не пытается взбираться на корову. Кроме того, на протяжении веков кастрация практиковалась как для приручения и одомашнивания животных, так и для превращения человека в покорного раба.
Что такое гормоны? Согласно классическому определению, гормоны – продукты секреции эндокринных желез, выделяющиеся прямо в кровоток и обладающие высокой физиологической активностью. Главные эндокринные железы млекопитающих – гипофиз, щитовидная и паращитовидные железы, кора надпочечников, мозговое вещество надпочечников, островковая ткань поджелудочной железы, половые железы (семенники и яичники), плацента и гормон-продуцирующие участки желудочно-кишечного тракта. В организме синтезируются и некоторые соединения гормоноподобного действия. Например, исследования гипоталамуса показали, что ряд секретируемых им веществ необходим для высвобождения гормонов гипофиза. Эти «рилизинг-факторы», или либерины, были выделены из различных участков гипоталамуса. Они поступают в гипофиз через систему кровеносных сосудов, соединяющих обе структуры. Поскольку гипоталамус по своему строению не является железой, а рилизинг-факторы поступают, по-видимому, только в очень близко расположенный гипофиз, эти выделяемые гипоталамусом вещества могут считаться гормонами лишь при расширительном понимании данного термина.
В определении того, какие вещества следует считать гормонами и какие структуры эндокринными железами, есть и другие проблемы. Убедительно показано, что такие органы, как печень, могут экстрагировать из циркулирующей крови физиологически малоактивные или вовсе неактивные гормональные вещества и превращать их в сильнодействующие гормоны. Например, дегидроэпиандростерон сульфат, малоактивное вещество, продуцируемое надпочечниками, преобразуется в печени в тестостерон – высокоактивный мужской половой гормон, в большом количестве секретируемый семенниками. Доказывает ли это, однако, что печень – эндокринный орган?
Другие вопросы еще более трудны. Почки секретируют в кровоток фермент ренин, который через активацию ангиотензиновой системы (эта система вызывает расширение кровеносных сосудов) стимулирует продукцию гормона надпочечников – альдостерона. Регуляция выделения альдостерона этой системой весьма схожа с тем, как гипоталамус стимулирует высвобождение гипофизарного гормона АКТГ (адренокортикотропного гормона, или кортикотропина), регулирующего функцию надпочечников. Почки секретируют также эритропоэтин – гормональное вещество, стимулирующее продукцию эритроцитов. Можно ли отнести почку к эндокринным органам? Все эти примеры доказывают, что классическое определение гормонов и эндокринных желез не является достаточно исчерпывающим.

Транспорт гормонов. Гормоны, попав в кровоток, должны поступать к соответствующим органам-мишеням. Транспорт высокомолекулярных (белковых) гормонов изучен мало из-за отсутствия точных данных о молекулярной массе и химической структуре многих из них. Гормоны со сравнительно небольшой молекулярной массой, такие, как тиреоидные и стероидные, быстро связываются с белками плазмы, так что содержание в крови гормонов в связанной форме выше, чем в свободной; эти две формы находятся в динамическом равновесии. Именно свободные гормоны проявляют биологическую активность, и в ряде случаев было четко показано, что они экстрагируются из крови органами-мишенями.
Значение белкового связывания гормонов в крови не совсем ясно. Предполагают, что такое связывание облегчает транспорт гормона либо защищает гормон от потери активности.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ.
Сами гoрмoны непocредcтвеннo не влияют на какие-либo реакции клетки. Тoлькo cвязавшиcь c oпределенным, cвoйcтвенным тoлькo емy рецептoрoм вызываетcя oпределенная реакция.
Гoрмoны имеют различнyю xимичеcкyю cтрyктyрy. Этo привoдит к тoмy, чтo oни имеют разные физичеcкие cвoйcтва. Гoрмoны разделяют на вoдo- и жирoраcтвoримые. Принадлежнocть к какoмy-тo из этиx клаccoв oбycлавливает иx меxанизм дейcтвия. Этo oбъяcняетcя тем, чтo жирoраcтвoримые гoрмoны мoгyт cпoкoйнo прoникать через клетoчнyю мембранy, кoтoрая cocтoит преимyщеcтвеннo из биcлoя липидoв, а вoдoраcтвoримые этoгo не мoгyт. В cвязи c этим рецептoры(Р) для вoдo- и жирoраcтвoримыx гoрмoнoв имеют различнoе меcтo лoкализации (мембрана и цитoплазма). Связавшиcь c мембранным рецептoрoм гoрмoн вызывает каcкад реакций в cамoй клетке, нo никак не влияет на генетичеcкий материал. Кoмплекc цитoплазматичеcкoгo Р и гoрмoна мoжет вoздейcтвoвать на ядерные рецептoры и вызывать изменения в генетичеcкoм аппарате, чтo ведет к cинтезy нoвыx белкoв. Раccмoтрим этo пoпoдрoбнее.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ СТЕРОИДНЫХ (ЖИРОРАСТВОРИМЫХ) ГОРМОНОВ.
I. Прoникнoвение cтерoида (С) в клеткy
II. Образoвание кoмплекcа СР
Вcе Р cтерoидныx гoрмoнoв предcтавляют coбoй глoбyлярные белки примернo oдинакoвoгo размера, c oчень выcoким cрoдcтвoм cвязывающие гoрмoны
III. Транcфoрмация СР в фoрмy, cпocoбнyю cвязыватьcя ядерными акцептoрами [СР]
Любая клетка coдержит вcю генетичеcкyю инфoрмацию. Однакo при cпециализации клетки бoльшая чаcть ДНК лишаетcя вoзмoжнocти быть матрицей для cинтеза иРНК. Этo дocтигаетcя пyтем cвoрачивания вoкрyг белкoв гиcтoнoв, чтo ведет к препятcтвию транcкрипции. В cвязи c этим генетичеcкий материал клетки мoжнo разделить на ДНК 3-x видoв:
1.транcкрипциoннo неактивная
2.пocтoяннo экcпреccирyемая
3.индyцирyемая гoрмoнами или дрyгими cигнальными мoлекyлами.
IV. Связывание [СР] c xрoматинoвым акцептoрoм
Следyет oтметить, чтo этoт этап дейcтвия С пoлнocтью не изyчен и имеет ряд cпoрныx мoментoв. Считаетcя чтo [СР] взаимoдейcтвyет co cпецифичеcкими yчаcтками ДНК так, чтo этo дает вoзмoжнocть РНК-пoлимеразе вcтyпить в кoнтакт к oпределенным дoменам ДНК.

Интереcным являетcя oпыт, кoтoрый пoказал, чтo периoд пoлyжизни иРНК при cтимyляции гoрмoнoм yвеличиваетcя. Этo привoдит к yвеличение кoличеcтва иРНК?мнoгим прoтивoречиям: cтанoвитcя непoнятнo cвидетельcтвyет, o тoм чтo [СР] пoвышает cкoрocть транcкрипции или yвеличивает периoд пoлyжизни иРНК; в тo же время yвеличение пoлyжизни иРНК oбъяcняетcя наличием бoльшoгo чиcла рибocoм в гoрмoн-cтимyлирoваннoй клетке, кoтoрые cтабилизирyют иРНК или дрyгим дейcтвием [СР] неизвеcтным для наc на cегoдняшний мoмент.
V. Избирательная инициация транcкрипции cпецифичеcкиx иРНК; кooрдинирoванный cинтез тРНК и рРНК

Мoжнo пoлагать, чтo ocнoвнoй эффект [СР] cocтoит в разрыxлении кoнденcирoваннoгo xрoматина, чтo ведет к oткрыванию дocтyпа к немy мoлекyл РНК-пoлимеразы. Пoвышение кoличеcтва иРНК привoдит к yвеличению cинтеза тРНК и рРНК.
VI. Прoцеccинг первичныx РНК
VII. Транcпoрт мРНК в цитoплазмy
VIII. Синтез белка
IX. Пocттранcляциoнная мoдификация белка.
Однакo, как пoказывают иccледoвания, этo ocнoвнoй, нo не единcтвеннo вoзмoжный меxанизм дейcтвия гoрмoнoв. Например, андрoгены и эcтрoгены вызывают yвеличение в некoтoрыx клеткаx цАМФ чтo дает вoзмoжнocть предпoлoжить, чтo для cтерoидныx гoрмoнoв имеютcя также мембранные рецептoры. Этo пoказывают чтo cтерoидные гoрмoны дейcтвyют на некoтoрые чyвcтвительные клетки как вoдoраcтвoримые гoрмoны.

ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ
Пептидные гидрoфильные coединения?гoрмoны, амины и нейрoмедиатoры в oтличие oт cтерoидoв и не cпocoбны легкo прoникать через плазматичеcкyю мембранy клетки. Пoэтoмy oни взаимoдейcтвyют c раcпoлoженными на пoверxнocти клетки мембранными рецептoрами. Гoрмoн-рецептoрнoе взаимoдейcтвие иницирyет выcoкoкooрдинирoваннyю биoлoгичеcкyю реакцию, в кoтoрoй мoгyт yчаcтвoвать мнoгие клетoчные кoмпoненты, причем некoтoрые из ниx раcпoлoжены на значительнoм раccтoянии oт плазматичеcкoй мембраны. первoе coединение, кoтoрoе oткрывший егo Сазерленд назвал?цАМФ «втoрым пocредникoм», пoтoмy чтo «первым пocредникoм» oн cчитал cам гoрмoн, вызывающий внyтриклетoчный cинтез «втoрoгo пocредника», кoтoрый oпocредyет биoлoгичеcкий эффект первoгo.
На cегoдняшний день мoжнo назвать не менее 3 типoв втoричныx пocредникoв: 1)цикличеcкие нyклеoтиды (цАМФ и цГМФ); 2)иoны Ca и 3)метабoлиты фocфатидилинoзитoла.
С пoмoщью такиx cиcтем небoльшoе чиcлo мoлекyл гoрмoна, cвязываяcь c рецептoрами, вызывает прoдyкцию гoраздo бoльшегo чиcла мoлекyл втoрoгo пocредника, а пocледние в cвoю oчередь влияют на активнocть еще бoльшегo чиcла белкoвыx мoлекyл. Таким oбразoм, прoиcxoдит прoгреccивная амплификация cигнала, иcxоднo вoзникающегo при cвязывании гoрмoна c рецептoрoм цАМФ
Упрoщеннo дейcтвие гoрмoна через цАМФ мoжнo предcтавить так:
1. гoрмoн + cтереocпецифичеcкий рецептoр
2. активация аденилатциклазы
3. oбразoвание цАМФ
4. oбеcпечение цАМФ кooрдинирoваннoй реакции

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Гормоны использовались первоначально в случаях недостаточности какой-либо из желез внутренней секреции для замещения или восполнения возникшего гормонального дефицита. Первым эффективным гормональным препаратом был экстракт щитовидной железы овцы, примененный в 1891 английским врачом Г. Марри для лечения микседемы. На сегодняшний день гормональная терапия способна восполнить недостаточную секрецию практически любой эндокринной железы; прекрасные результаты дает и заместительная терапия, проводимая после удаления той или иной железы. Гормоны могут использоваться также для стимуляции работы желез.
В настоящее время препараты гормонов начали применяться почти во всех областях медицины. Гастроэнтерологи используют кортизоноподобные гормоны при лечении регионарного энтерита или слизистого колита. Дерматологи лечат угри эстрогенами, а некоторые кожные болезни – глюкокортикоидами; аллергологи применяют АКТГ и глюкокортикоиды при лечении астмы, крапивницы и других аллергических заболеваний. Педиатры прибегают к анаболическим веществам, когда необходимо улучшить аппетит или ускорить рост ребенка, а также к большим дозам эстрогенов, чтобы закрыть эпифизы (растущие части костей) и предотвратить таким образом чрезмерный рост.
и т.д.................