В последние десятилетия достигнуты большие успехи в расшифровке молекулярных механизмов действия гормонов. Этому в немалой степени способствовали такие важные события, как открытие вторичных внутриклеточных посредников (цикло-АМФ, цикло-ГМФ, фосфоинозитидов и ионов кальция), разработка радиоизотопных методов исследования гормональных рецепторов, а также открытие ГТФ-связывающих белков, обеспечивающих передачу сигналов вовнутрь клетки. Несмотря на большое количество гормонов, обладающих к тому же разнообразными функциями и имеющих различные структуры, механизмы их действия в значительной мере унифицированы. Можно выделить два основных механизма действия гормонов на клетки-мишени: мембрано-опосредованный, характерный для водорастворимых гормонов, нс проникающих в клетку, а также цитозольный, по которому функционируют липофильные, водонерастворимые гормоны, легко пересекающие плазматические мембраны.

Мембрано-опосредованный механизм. Основные циклы первого этапа передачи гормонального сигнала протекают в плазматической мембране. Они связаны с узнаванием и трансформацией гормонального сигнала и осуществляются при помощи сложной надмолекулярной системы в несколько этапов. М. Родбелл, формализуя проблему с точки зрения кибернетики, так обозначил эти этапы: дискриминатор (рецептор) узнает сигнал, далее происходит преобразование его при помощи соответствующего преобразователя и, наконец, усилитель усиливает его на несколько порядков уже внутри клетки. Ниже приведена схема передачи информационного сигнала (по Rodbell).

Рецептор (дискриминатор ). Он селекционирует и узнает соответствующий гормон и создает условия для каскадного усиления гормонального сигнала. Рецептор представляет собой гликопротеин, причем гликозидная часть его принимает непосредственное участие в связывании гормона.

Фермент аденшатцшиаза (усилитель ). Это компонент рецепторной системы, который воспринимает и многократно усиливает гормональный сигнал. Это гликопротеин с молекулярной массой около 150 kDa, локализованный в цитоплазматической мембране. Аденилатциклаза имеет две активные SH-группы и несколько аллостерических центров.

Регулятор (преобразователь ). Он представляет собой белки, связанные и с рецептором, и с аденилатциклазой. Фактически это два белка, имеющие сродство к ГТФ, поэтому их называют G-белки. Один из этих белков является активатором (стимулятором) аденилатциклазы (G st), другой - ингибитором (G ing). Каждый G-бслок состоит из трех полипептидных цепей (а, р и у). В состоянии «покоя» тример G-белка ассоциирован с ГДФ. Молекулярные механизмы, связанные с трансляцией и усилением сигнала, заключаются в следующем. Гормон, взаимодействуя с рецептором, изменяет его конформацию, при этом происходит диссоциация комплекса С 51 -белок-ГДФ. Кроме того, сам G-белок диссоциирует на Р,у-димер и а-субъсдиницу, к которой присоединяется ГТФ. Этот комплекс взаимодействуете сульфгидрильной группой аденилатциклазы и активирует данный фермент. Активная аденилатциклаза катализирует процесс синтеза цАМФ из АТФ. Ингибиторное действие Gj -белка

обусловлено тем, что его 3,5-димер препятствует взаимодействию ГТФ с а-субъединицей G^-белка (рис. 11.1).

Активация аденилатциклазы сопровождается распадом ГТФ, при этом происходит ассоциация полипептидных цепей G-белка в тримср в комплексе с ГДФ. В процессе активации аденилатциклазы участвуют Mg 2+ , Са 2+ и Мп 2+ , способствующие регуляции активности фермента.

Циклические аденинмононуклеотиды в цитоплазме взаимодействуют с ферментом протеинкиназой А или С, которая в отсутствие цАМФ находится в неактивном состоянии. Протеинкиназа представляет собой тетрамер, состоящий из двух каталитических (С 2) и двух регуляторных (R 2) субъединиц, который под действием цАМФ диссоциирует на два димера (рис. 11.2).

После диссоциации протеинкиназы ее каталитические субъединицы осуществляют процесс фосфорилирования белков. Присоединение фосфатной группировки происходит по ОН-группам аминокислотных остатков тирозина, треонина или серина, при этом структура и биологическая активность фосфо- рилированного белка может существенно изменяться. В качестве примера можно привести активацию фосфорилазы Ь , которая под действием киназы фосфорилазы b фосфорилируется и превращается в активную фосфорилазу а>

Рис. 11.1.

АЦ - аленилатииклаза: G y - белок, стимулирующий активацию аленилатииклазы: G II4 - белок, ингибирующий действие аденилатциклазы

Рис. 11.2.

Рис. 11.3.

катализирующую процесс отщепления от гликогена и фосфорилирования глюкозы (рис. 11.3).

Процесс дефосфорилирования белков происходит под действием ферментов группы фосфопрогеинфосфатаз. Фосфорилирование белков пАМФ-зави- симыми протеинкиназами не ограничивается цитоплазмой. С-Каталитические субъединицы протеинкиназ способны пересекать ядерные мембраны и, фосфорилируя ядерные белки - гистоны, регулировать генную активность клеток.

Избыточное количество цАМФ разрушается под действием фосфодиэсте- разы. Имеются две формы этого фермента: растворимая, активируемая ионами Са 2+ , и мембраносвязанная, каталитическое действие которой не связано с Са 2+ . Для активации растворимой фосфод и эстеразы кроме ионов кальция необходим специальный кальций-связывающий белок - кальмодулин. Комплекс Са 2+ -кальмодулин присоединяется к фосфодиэстеразе и активирует ее:

Гуанилатциклазная система , подобно вышеописанной, основана на активации гуанидатциклазы и образовании цГМФ. Обнаружены две изоформы гу- анилатциклазы - растворимая и мембранно-связанная. Последняя в результате гормонального сигнала или действия специфичных пептидов активируется и катализирует синтез цГМФ по схеме:

Имеется семейство цГМФ-зависимых протеинкиназ (протеинкиназы G), которые осуществляют фосфорилирование белков, подобно протеин киназам А или С. Однако цАМФ- и цГМФ-зависимое фосфорилирование белков строго специфично, обусловлено различными ферментными системами и реализует различные биологические эффекты.

Са-внутримешочный посредник гормонов. Поступление Са 2+ в цитоплазму клетки регулируется гормонами, селективно изменяющими проницаемость мембран, Са 2+ /Н + -АТФ-зависимым насосом, а также освобождением Са 2+ , депонированного в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме. Белок кальмодулин присоединяет четыре иона Са 2+ , что приводит к резкому изменению его конформации в основном за счет увеличения степени а-спирализа- ции. В результате кальмодулин-зависимые ферменты могут активироваться (инактивироваться) и изменять скорость зависимых биохимических процессов в клетке (рис. 11.4).

Из множества ферментов, регулируемых Са 2+ , следует отметить протеин- киназы С, фосфорилирующие растворимые белки цитозоля, фосфод и эстеразы и аденилатциклазы, которые, в свою очередь, являются регуляторами процессов фосфорилирования белков. Связь Са 2+ с гормонами очевидна, так как при его дефиците действие гормонов прекращается. В приведенном выше примере фосфорилирования фосфорилазы b и перевода ее в активную форму существенную роль играет Са 2+ -кальмодулин.

Цитозольный механизм. Он характерен для липофильных гормонов, легко проникающих в клетку. К ним относятся стероидные гормоны и некоторые гормоны, производные ароматических аминокислот. Рецепторы этих гормонов локализованы в цитоплазме или в ядре и представляют собой первый молекулярный элемент, воспринимающий внеклеточный информационный сигнал посредством специфического связывания и включающий цепь последующих событий.

Внутриклеточные рецепторы относятся к сложным глобулярным белкам - гликопротеинам с молекулярной массой от 60 до 250 kDa. Они имеют трехдоменную структуру (рис. 11.5).

Неактивированные рецепторы или апорецепторы в своем составе содержат белки теплового шока: hsp 90, hsp 70 и hsp 56, которые также присосдиня-

Рис. 11.4. Образование активного комплекса фермент - кальмодулин-Са 2+

Рис. 11.5.

/ - /V-концевой домен, связывающий рецептор с определенными участками ДНК; 2 - центральный ДНК-связываю шин домен; 3 - С-конисвой гормон - связывающий домен

ются к С-концевому домену и в отсутствие лиганда поддерживают рецептор в неактивном состоянии. Белок теплового шока hsp 90 увеличивает аффинность связывания рецептора с гормоном, подавляя вместе с тем его сродство к компонентам ядра клетки. Присоединение к рецептору комплементарного гормона приводит к диссоциации белков теплового шока, после чего гормон-рецеп- торный комплекс фосфорилируется и приобретает аффинность к ядрам, т. е. активируется (табл. 11.1).

Механизм передачи и трансформации гормонального сигнала осуществляется в несколько этапов (рис. 11.6).

Транспорт гормона в клетку. Широко распространенное ранее мнение о том, что липофильные гормоны проходят через бислойные мембраны клеток посредством простой диффузии, подвергается сомнению из-за наличия гидрофильного слоя гликопротеинов на клеточной поверхности. Более вероятным

Рис. 11.6.

Рис. 11.7.

представляется наличие специальных переносчиков гормонов, переносящих их вовнутрь клетки методом облегченной диффузии.

• Образование гормон-рецепторного комплекса. Гормон присоединяется к своему рецептору, при этом происходит фосфорилирование рецептора и отделение от него белков теплового шока.
• Транслокация комплекса в ядро. Активированный гормон-рсцспторный комплекс связывается с ядерными мембранами и перемещается в ядро клетки.
• Взаимодействие гормон-рецепторного комплекса с ядерными структурами. После перемещения в ядро активный гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с регуляторными последовательностями структурных генов ДНК в области промотора, что приводит к увеличению транскрипционной активности (рис. 11.7).
• Отделение гормон-рецепторного комплекса от хроматина. После освобождения гормон-рецепторного комплекса и его дефосфорилирования ядерными фосфопротсинфосфатазами происходит диссоциация комплекса на гормон и рецептор, последний перемещается в цитоплазму, ассоциируется с белками теплового шока и включается в следующий цикл передачи гормонального сигнала. Этот процесс называется рециклизацией гормонального рецептора. В некоторых случаях рециклизация не происходит, так как рецептор после поступления из ядра в цитоплазму подвергается протеолитическому расщеплению.

К гормонам относят разнообразные по химической природе соединения, вырабатываемые в эндокринных железах, секретируемые непосредственно в кровь, оказывающие дистанционный биологический эффект. Они являются гуморальными посредниками, которые обеспечивают поступление сигнала в клетки-мишени и вызывают специфические изменения в сенситивных к ним тканях и органах. Отдельно выделяют тканевые гормоны, синтезируемые особыми эндокринными или рабочими клетками внутренних органов (почек, кишечника, легких, желудка и так далее), крови и оказывающие действие преимущественно в месте выработки.

Гормоны оказывают свой эффект в очень малых концентрациях (10 -3 –10 -12 моль/л). У каждого из них существует свой ритм секреции в течение суток, месяца или времени года, специфический для каждого гормона период жизни, как правило, очень короткий (секунды, минуты, редко часы).

По химической природе гормональные молекулы относят к трем группам соединений:

• белки и пептиды;
• производные аминокислот;
• стероиды и производные жирных кислот.

Регуляция

Регуляцию деятельности эндокринных органов осуществляет центральная нервная система посредством прямых иннервационных воздействий (нейро-проводниковый компронент), а также через управление работой гипофиза гипоталамическими рилизинг-факторами: стимулирующими либеринами и тормозящими статинами (нейро-эндокринный компонент). Гипофиз транслирует эти сигналы в виде своих тропных гормонов соответствующим эндокринным железам. Гормоны влияют на работу нервной системы попосредством изменения содержания глюкозы, регуляции синтеза белка в мозге, потенцирования действия медиаторов и т. д. Чаще всего это влияние осуществляется по механизму отрицательной обратной связи. Тот же механизм действует внутри эндокринной системы: гормоны периферических желез снижают активность центральной железы – гипофиза.

Синтез

Синтез гормонов в эндокринных железах и клетках завершается, как правило, на стадии образования активной формы. Иногда синтезируются малоактивные или вообще неактивные молекулы, называемые прогормонами. В таком виде может осуществляться резервирование или транспортировка к месту рецепции (например, после ферментативного отщепления C‑пептида от проинсулина освобождается активный инсулин).

Секреция

Секреция гормонов в кровь осуществляется посредством активного выброса и зависит от нервных, эндокринных, метаболических воздействий. В эндокринных опухолях такая зависимость может быть нарушена и гормоны секретируются спонтанно.

Молекулы гормонов способны депонироваться в клетках эндокринных желез (иногда – рабочих органов) за счет образования комплекса с белками, ионами двухвалентных металлов, РНК или накопления внутри субклеточных структур.

Транспорт

Транспорт гормона от места синтеза к месту действия, метаболизма или выведения осуществляется кровью. В свободной форме циркулирует до 10% общего количества гормона, остальной пул ‑ в комплексе с белками плазмы и форменными элементами крови. С неспецифическим транспортным белком – альбумином связано менее 10% гормона, со специфическими белками более 90%. Специфическими белками являются: транскортин для кортикостероидов и прогестерона, секс-стероидсвязывающий глобулин для андрогенов и эстрогенов, тироксинсвязывающий и интер-a‑глобулины для тиреоидов, инсулинсвязывающий глобулин и другие. Вступив в комплекс с белками, гормоны депонируются в кровяном русле, временно выключаясь из сферы биологического действия и метаболических превращений (обратимая инактивация). Активной становится свободная форма гормона. С учетом этого факта разработаны методы определения общего количества гормона, свободной и связанной с белками форм и самих белков-переносчиков.

Рецепция

Рецепция и эффект гормона на органы-мишени является основным звеном эндокринной регуляции. Способность гормона к передаче регуляторного сигнала обусловлена наличием в клетках-мишенях специфических рецепторов.

Рецепторы в большинстве случаев – белки, преимущественно гликопротеиды, имеющие специфическое фосфолипидное микроокружение. Связывание гормона с рецептором определяется законом действующих масс по кинетике Михаэлиса. При рецепции возможно проявление положительного или отрицательного кооперативных эффектов, когда ассоциация первых молекул гормона с рецептором облегчает или затрудняет связывание последующих.

Рецепторный аппарат обеспечивает избирательный прием гормонального сигнала и инициацию специфического эффекта в клетке. Локализация рецепторов в определенной мере обусловливает тип действия гормона. Выделяют несколько групп рецепторов :

1) Поверхностные : при взаимодействии с гормоном меняют конформацию мембран, стимулируя перенос ионов или субстратов в клетку (инсулин, ацетилхолин).

2). Трансмембранные : имеют контактный участок на поверхности и внутримембранную эффекторную часть, связанную с аденилат- или гуанилатциклазой. Образование внутриклеточных мессенджеров – цАМФ и цГМФ – стимулирует специфические протеинкиназы, влияющие на синтез белка, активность ферментов и т.д. (полипептиды, амины).

3) Цитоплазматические : связываются с гормоном и в виде активного комплекса поступают в ядро, где контактируют с акцептором, приводя к усилению синтеза РНК и белка (стероиды).

4) Ядерные : существуют в виде комплекса негистонового белка и хроматина. Контакт с гормоном напрямую включает механизм его действия (гормоны щитовидной железы).

Величина эффекта гормона зависит от концентрации гормонального рецептора, поступающего к клеткам-мишеням, от числа специфических рецепторов, степени их сродства и избирательности к гормону. На величину эффекта может влиять действие других гормонов, как антагонистическое (инсулин и глюкокортикоиды разнонаправленно действуют на поступление глюкозы в клетку), так и потенцирующее (глюкокортикоиды усиливают влияние катехоламинов на сердце и мозг).

Изучение функционирования рецепторного аппарата актуально в клинике, особенно при сахарном диабете, вызванном рецепторной инсулинорезистентностью, при синдроме тестикулярной феминизации или определении гормон-чувствительных опухолей молочной железы.

Инактивация

Инактивация гормонов происходит под влиянием соответствующих ферментных систем в самих железах внутренней секреции, в органах-мишенях, а также в крови, печени и почках.

Основные химические превращения гормонов:

• образование эфиров серной или глюкуроновой кислот;
• отщепление участков молекул;
• изменение структуры активных участков с помощью метилирования, ацетилирования и т.д.;
• окисления, восстановления или гидроксилирования.

Катаболизм является важным механизмом регуляции активности гормонов. Через влияние на концентрацию свободного гормона в крови, по механизму обратной связи, контролируется скорость его секреции железой. Усиление катаболизма смещает в крови динамическое равновесие между свободным и связанным гормоном в сторону его свободной формы, тем самым, повышая доступ гормона в ткани. Длительное усиление распада некоторых гормонов может подавлять биосинтез специфических транспортных белков, увеличивая пул свободного ‑ активного гормона. Скорость разрушения гормона – его метаболический клиренс – оценивают величиной объема плазмы, очищенной от исследуемых молекул за единицу времени.

Выведение

Выведение гормонов и их метаболитов осуществляется почками с мочой, печенью с желчью, желудочно-кишечным трактом с пищеварительными соками, кожей с потом. Продукты распада пептидных гормонов поступают в общий пул аминокислот организма.

Способ выведения зависит от свойств гормона или его метаболита: структуры, растворимости и т.д.

Приоритетным материалом при изучении выведения гормонов в клинике является моча . Исследование порционной или суммарной величины экскреции гормонов и метаболитов с мочой дает представление об общей величине секреции гормона за сутки или в отдельные их периоды.

Таким образом, эндокринная функция представляет собой сложную, многокомпонентную систему взаимосвязанных процессов, определяющих на различных уровнях как специфику и силу гормонального сигнала, так и чувствительность клеток и тканей к данному гормону.

Нарушения в системе эндокринной регуляции могут быть связаны с любым из названных звеньев.

• Вперёд >

Предлагаемый материал по теме "Биохимия гормонов" отражает вопросы типовой учебной программы для студентов лечебного, педиатрического и медико-психологического факультетов. Данное издание содержит информацию о механизмах действия гормонов, их биологических эффектах, биохимических нарушениях при недостатке или избытке гормонов в организме. Пособие позволит студентам медицинского университета более эффективно готовиться к текущим занятиям и к экзаменационной сессии.

Пособие для студентов педиатрического, медико-психологического, медико-диагностического факультетов и факультета иностранных учащихся – 6-е изд.

Список использованных сокращений 1

Введение 1

Гормоны 1

Гормоны щитовидной железы 2

Гормоны паращитовидных желёз 3

Гормоны поджелудочной железы 4

Гормоны мозгового вещества надпочечников 4

Гормоны коры надпочечников 5

Гормоны половых желёз 5

Центральная регуляция эндокринной системы 6

Использование гормонов в медицине 7

Простагландины и другие эйкозаноиды 7

Алла Анатольевна Масловская
Биохимия гормонов

Список использованных сокращений

АДФ – аденозиндифосфат

АКТГ – адренокортикотропный гормон

АМФ – аденозинмонофосфат

АТФ – аденозинтрифосфат

ВНД – высшая нервная деятельность

ВМК – ванилилминдальная кислота

ГДФ – гуанозиндифосфат

ГМФ – гуанозинмонофосфат

ГТФ – гуанозинтрифосфат

ГТГ – гонадотропные гормоны

ДАГ – диацилглицерол

ИФ3 – инозитолтрифосфат

17-КС – 17-кетостероиды

ЛГ – лютеинизирующий гормон

ЛПВП – липопротеины высокой плотности

ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности

ЛТГ – лактотропный гормон

МСГ – меланоцитостимулирующий гормон

СТГ – соматотропный гормон

ТТГ – тиреотропный гормон

Т3 – трииодтиронин

Т4 – тетраиодтиронин (тироксин)

Фн – фосфат неорганический

ФСГ – фолликулостимулирующий гормон

цАМФ – циклический аденозинмонофосфат

цГМФ – циклический гуанозинмонофосфат

ЦНС – центральная нервная система

Введение

Имеющаяся в учебниках обширная информация по теме "Биохимия гормонов" не позволяет студентам, впервые изучающим этот раздел, правильно сориентироваться в выборе главных моментов для понимания биологических эффектов и молекулярных механизмов действия гормонов на организм. Целью настоящего издания является предоставление студентам информации о биохимии гормонов в более четкой и ясной форме, что будет способствовать овладению учебной дисциплиной.

Материал пособия содержит описание общих закономерностей действия гормонов на клетку, а также обоснование и объяснение молекулярных механизмов влияния гормонов на организм в норме и при патологических состояниях.

Предлагаемый учебный материал поможет студентам глубже понять значимость регуляторных механизмов для согласованной работы органов и систем, а также научиться разбираться в сущности биохимических процессов, лежащих в основе метаболических нарушений при патологии эндокринной системы.

Гормоны

Из всех биологически активных соединений и субстратов, принимающих участие в регуляции биохимических процессов и функций, особая роль принадлежит гормонам.

Слово "гормон" происходит из греческого языка и означает "возбуждать", "приводить в движение".

Гормоны – это органические вещества, которые образуются в тканях одного типа (эндокринные железы, или железы внутренней секреции), поступают в кровь, переносятся по кровяному руслу в ткани другого типа (ткани-мишени), где оказывают своё биологическое действие (т. е. регулируют обмен веществ, поведение и физиологические функции организма, а также рост, деление и дифференцировку клеток).

Классификация гормонов

По химической природе гормоны делятся на следующие группы:

1. пептидные – гормоны гипоталамуса, гипофиза, инсулин, глюкагон, гормоны паращитовидных желез;

2. производные аминокислот – адреналин, тироксин;

3. стероидные – глюкокортикоиды, минералокортикоиды, мужские и женские половые гормоны;

4. эйкозаноиды – гормоноподобные вещества, которые оказывают местное действие; они являются производными арахидоновой кислоты (полиненасыщенная жирная кислота).

По месту образования гормоны делятся на гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, паращитовидных желёз, надпочечников (коркового и мозгового вещества), женские половые гормоны, мужские половые гормоны, местные или тканевые гормоны.

По действию на биохимические процессы и функции гормоны делятся на:

1. гормоны, регулирующие обмен веществ (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол);

2. гормоны, регулирующие обмен кальция и фосфора (паратиреоидный гормон, кальцитонин, кальцитриол);

3. гормоны, регулирующие водно-солевой обмен (альдостерон, вазопрессин);

4. гормоны, регулирующие репродуктивную функцию (женские и мужские половые гормоны);

5. гормоны, регулирующие функции эндокринных желёз (адренокортикотропный гормон, тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, соматотропный гормон);

6. гормоны стресса (адреналин, глюкокортикоиды и др.);

7. гормоны, влияющие на ВНД (память, внимание, мышление, поведение, настроение): глюкокортикоиды, паратиреоидный гормон, тироксин, адренокортикотропный гормон)

Свойства гормонов

Высокая биологическая активность . Концентрация гормонов в крови очень мала, но их действие сильно выражено, поэтому даже небольшое увеличение или уменьшение уровня гормона в крови вызывает различные, часто значительные, отклонения в обмене веществ и функционировании органов и может привести к патологии.

Короткое время жизни , обычно от нескольких минут до получаса, после чего гормон инактивируется или разрушается. Но с разрушением гормона его действие не прекращается, а может продолжаться в течение часов и даже суток.

Дистантность действия. Гормоны вырабатываются в одних органах (эндокринных железах), а действуют в других (тканях- мишенях).

Высокая специфичность действия . Гормон оказывает своё действие только после связывания с рецептором. Рецептор – это сложный белок-гликопротеин, состоящий из белковой и углеводной частей. Гормон связывается именно с углеводной частью рецептора. Причём строение углеводной части имеет уникальную химическую структуру и соответствует пространственному строению гормона. Поэтому гормон безошибочно, точно, специфично связывается только со своим рецептором, несмотря на малую концентрацию гормона в крови.

Не все ткани одинаково реагируют на действие гормона. Высокой чувствительностью к гормону обладают те ткани, в которых имеются рецепторы к данному гормону. В таких тканях гормон вызывает наиболее выраженные сдвиги в обмене веществ и функциях. Если рецепторы к гормону есть во многих, или почти во всех тканях, то такой гормон оказывает общее действие (тироксин, глюкокортикоиды, соматотропный гормон, инсулин). Если рецепторы к гормону присутствуют в весьма ограниченном числе тканей, то такой гормон обладает избирательным действием. Ткани, в которых имеются рецепторы к данному гормону, называются ткани-мишени. В тканях-мишенях гормоны могут воздействовать на генетический аппарат, мембраны, ферменты.

Типы биологического действия гормонов

1. Метаболическое – действие гормона на организм проявляется регуляцией обмена веществ (например, инсулин, глюкокортикоиды, глюкагон).

2. Морфогенетическое – гормон действует на рост, деление и дифференцировку клеток в онтогенезе (например, соматотропный гормон, половые гормоны, тироксин).

3. Кинетическое или пусковое – гормоны способны запускать функции (например, пролактин – лактацию, половые гормоны – функцию половых желёз).

4. Корригирующее . Гормонам принадлежит важнейшая роль в адаптации человека к различным факторам внешней среды. Гормоны изменяют обмен веществ, поведение и функции органов так, чтобы приспособить организм к изменившимся условиям существования, т.е. осуществляют метаболическую, поведенческую и функциональную адаптацию, тем самым поддерживают постоянство внутренней среды организма.

ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России
Кафедра биохимии
Дисциплина: Биохимия
ЛЕКЦИЯ № 14
Регуляторные системы организма.
Биохимия эндокринной системы
Лектор: Гаврилов И.В.
Факультеты: лечебно-профилактический,
педиатрический
Курс: 2
Екатеринбург, 2016г

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Регуляторные системы организма.
Уровни и принципы организации.
2. Гормоны. Определение понятия. Особенности
действия.
3. Классификация гормонов: по месту синтеза и
химической природе, свойствам.
4. Основные представители гормонов
5. Этапы метаболизма гормонов.

Основные свойства живых организмов
1. Единство химического состава.
2. Обмен веществ и энергии
3. Живые системы – открытые системы: используют внешние
источники энергии в виде пищи, света и т. п.
4. Раздражимость - способность живых систем реагировать
на внешние или внутренние воздействия (изменения).
5. Возбудимость - способность живых систем отвечать на
действие раздражителя.
6. Движение, способность к перемещению.
7. Размножение, обеспечивающее непрерывность жизни в
ряду поколений
8. Наследственность
9. Изменчивость
10.Живые системы – самоуправляющиеся,
саморегулирующиеся, самоорганизующиеся системы

Живые организмы способны поддерживать
постоянство внутренней среды - гомеостаз.
Нарушение гомеостаза приводит к болезни или
смерти.
Показатели гомеостаза млекопитающих
Регуляция рН
Регуляция водно-солевого обмена.
Регуляция концентрации веществ в организме
Регуляция обмена веществ
Регуляция скорости энергетического обмена
Регуляция температуры тела.

Гомеостаз в организме поддерживается за счет регуляции скорости ферментативных реакций, за счет изменения: I). Доступности молекул субстра

Гомеостаз в организме поддерживается за счет
регуляции скорости ферментативных реакций, за
счет изменения:
I). Доступности молекул субстрата и кофермента;
II). Каталитической активности молекул фермента;
III). Количества молекул фермента.
E*
S
S
Кофермент
Витамин
Клетка
P
P

В многоклеточных организмах в поддержании
гомеостаза участвуют 3 системы:
1). Нервная
2). Гуморальная
3). Иммунная
Регуляторные системы функционируют с участием
сигнальных молекул.
Сигнальные молекулы – это органические
вещества, которые переносят информацию.
Для передачи сигнала:
А). ЦНС использует нейромедиаторы (регулирует физиологические
функции и работу эндокринной системы)
Б). Гуморальная система использует гормоны (регулирует
метаболические и физиологические процессы, пролиферацию,
дифференцировку клеток и тканей)
В). Иммунная система использует цитокины (защищает организм от
внешних и внутренних патогенных факторов, регулирует иммунные
и воспалительные реакции, пролиферацию, дифференцировку
клеток, работу эндокринной системы)

Сигнальные молекулы
Неспецифические факторы: рН, t
Специфические факторы: Сигнальные молекулы
Фермент
Субстрат
Продукт

Внешние и внутренние факторы
ЦНС
Системы регуляции образуют
3 иерархических уровня
I.
нейромедиаторы
Гипоталамус
релизинг гормоны
либерины статины
Гипофиз
II.
тропные гормоны
Эндокринные железы
гормоны
Ткани мишени
III.
S
E
P
Первый уровень - ЦНС. Нервные клетки
получают сигналы из внешней и внутренней
среды, преобразуют их в форму нервного
импульса
и
передают
через
синапсы,
используя
нейромедиаторы,
которые
вызывают
изменения
метаболизма
в
эффекторных клетках.
Второй уровень - эндокринная система.
Включает
гипоталамус,
гипофиз,
периферические эндокринные железы, а также
отдельные
клетки
(АПУД
система),
синтезирующие
под
влиянием
соответствующего стимула гормоны, которые
через кровь действуют на ткани-мишени.
Третий уровень - внутриклеточный. На
метаболические процессы в клетке влияют
субстраты и продукты обмена веществ, а также
тканевые гормоны (аутокринно).

Принципы организации нейроэндокринной системы
В основе работы нейроэндокринной системы лежит
принцип прямой, обратной, положительной и отрицательной
связи.
1. Принцип прямой положительной связи – активация
текущего звена системы приводит к активации следующего
звена системы, распространению сигнала в сторону клетокмишеней и возникновению метаболических или
физиологических изменений.
2. Принцип прямой отрицательной связи – активация
текущего звена системы приводит к подавлению следующего
звена системы и прекращению распространения сигнала в
сторону клеток-мишеней.
3. Принцип обратной отрицательной связи – активация
текущего звена системы вызывает подавление предыдущего
звена системы и прекращение его стимулирующего влияния на
текущую систему.
Принципы прямой положительной и обратной отрицательной связи
являются основой для поддержания гомеостаза.

10.

4. Принцип обратной положительной связи –
активация текущего звена системы вызывает
стимуляцию предыдущего звена системы. Основа
циклических процессов.
ГИПОТАЛАМУС
Гонадотропинрелизинг гормон
ГИПОФИЗ
ФСГ
ФОЛЛИКУЛ
Эстрадиол

11.

Гормоны
Термин гормон (hormao - возбуждаю, пробуждаю) введено в 1905
г. Бейлисом и Старлингом для выражения активности секретина.
Гормоны – органические сигнальные молекулы
беспроводного системного действия.
1. Синтезируются в эндокринных железах,
2. транспортируются кровью
3. действуют на ткани мишени (гормоны щитовидной
железы, надпочечников, поджелудочной железы и т.д).
Всего известно более 100 гормонов.

12.

Ткань мишень – ткань, в которой гормон вызывает
специфическую биохимическую или
физиологическую реакцию.
Клетки тканей мишеней для взаимодействия с
гормоном синтезируют специальные рецепторы,
количество и тип которых определяет
интенсивность и характер ответа.
В организме около 200 типов дифференцированных
клеток, лишь некоторые из них продуцируют
гормоны, но все являются мишенями для
действия гормонов.

13.

Особенности действия гормонов:
1. Действуют в малых количествах (10-6-10-12 ммоль/л);
2. Существует абсолютная или высокая специфичность в
действии гормонов.
3. Переносят только информацию. Не используются в
энергетических и строительных целях;
4. Действуют опосредованно через каскадные системы,
(аденилатциклазную, инозитолтрифосфатную и др.
системы) взаимодействуя с рецепторами;
5. Регулируют
активность,
количество
белков
(ферментов), транспорт веществ через мембрану;
6. Зависят от ЦНС;
7. Беспороговый принцип. Даже 1 молекула гормона
способна оказать эффект;
8. Конечный эффект - результат действия множества
гормонов.

14.

Каскадные системы
Гормоны регулируют количество и каталитическую
активность ферментов не напрямую, а
опосредовано через каскадные системы
Гормоны
Каскадные системы
Ферменты
х 1000000
Каскадные системы:
1. Многократно усиливают сигнал гормона (повышают
количество или каталитическую активность фермента) так
что 1 молекула гормона способна вызвать изменение
метаболизма в клетке
2. Обеспечивают проникновение сигнала в клетку
(водорастворимые гормоны в клетку самостоятельно не
проникают)

15.

каскадные системы состоят из:
1. рецепторов;
2. регуляторных белков (G-белки, IRS, Shc, STAT и т.д.).
3. вторичных посредников (messenger - посыльный)
(Са2+, цАМФ, цГМФ, ДАГ, ИТФ);
4. ферментов (аденилатциклаза, фосфолипаза С,
фосфодиэстераза, протеинкиназы А, С, G,
фосфопротеинфосфотаза);
Виды каскадных систем:
1. аденилатциклазная,
2. гуанилатциклазная,
3. инозитолтрифосфатная,
4. RAS и т.д.),

16.

Гормоны оказывают как системное, так и местное
действие:
1. Эндокринное (системное) действие гормонов
(эндокринный эффект) реализуется, когда они
транспортируются кровью и действуют на органы и
ткани всего организма. Характерно для истинных
гормонов.
2. Местное действие гормонов реализуется, когда они
действуют
на
клетки,
в
которых
были
синтезированы (аутокринный эффект), или на
соседние
клетки
(паракринный
эффект).
Характерно для истинных и тканевых гормонов.

17. Классификация гормонов

А. По химическому строению:
1.Пептидные гормоны
Рилизинг-гормоны гипоталамуса
Гормоны гипофиза
Паратгормон
Инсулин
Глюкагон
Кальцитонин
2.Стероидные гормоны
Половые гормоны
Кортикоиды
кальцитриол
3.Производные аминокислот (тирозин)
Тиреоидные гормоны
Катехоламины
4. Эйкозаноиды - производные арахидоновой кислоты
(гормоноподобные вещества)
Лейкотриены, Тромбоксаны, Простагландины, Простациклины

18.

Б. По месту синтеза:
1. Гормоны гипоталамуса
2. Гормоны гипофиза
3. Гормоны поджелудочной железы
4. Гормоны паращитовидной железы
5. Гормоны щитовидной железы
6. Гормоны надпочечников
7. Гормоны гонад
8. Гормоны ЖКТ
9. и т.д

19.

В. По биологическим функциям:
Регулируемые процессы
Гормоны
Обмен углеводов, липидов, Инсулин, глюкагон, адреналин,
аминокислот
тироксин, соматотропин
Водно-солевой обмен
кортизол,
Альдостерон, антидиуретический гормон
Обмен кальция и фосфатов Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол
Репродуктивная функция
Синтез
гормонов
желёз
и
Эстрадиол,
тестостерон,
гонадотропные гормоны
секреция Тропные гормоны гипофиза,
эндокринных статины гипоталамуса
прогестерон,
либерины
и
Изменение метаболизма в Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин,
клетках, синтезирующих соматостатин, вазоактивный интестинальный
гормон
пептид (ВИП), цитокины

20. Гормоны гипоталамуса и гипофиза

Основные гормоны
Гормоны гипоталамуса и гипофиза

21. Гормоны Гипоталамуса

Релизинг гормоны - поддерживают базальный уровень
и физиологические пики продукции тропных гормонов
гипофиза и нормальное функционирование
периферических желёз внутренней секреции
Релизинг-факторы
(гормоны)
Либерины
Активация секреции
тропных гормонов
Статины
Ингибирование секреции
тропных гормонов

22.

Тиреотропин релизинг гормон (ТРГ)
Трипептид: ПИРО-ГЛУ-ГИС-ПРО-NH2
CO NH CH CO N
CH2
C
O
C
O
N
H
Стимулирует секрецию: Тиреотропного гормона (ТТГ)
Пролактина
Соматотропина
NH2

23.

Гонадотропин релизинг гормон (ГРГ)
Декапептид:
ПИРО-ГЛУ-ГИС-ТРП-СЕР-ТИР-ГЛИ-ЛЕЙ-АРГ-ПРО-ГЛИ-NH2
Стимулирует секрецию: Фоликулостимулирующего гормона
Лютеинезирующего гормона
Кортикотропин релизинг гормон (КРГ)
Пептид 41 амино-кислотный остаток.
Стимулирует секрецию: вазопрессина
окситоцина
катехоламинов
ангиотензина-2

24.

Соматостанин релизинг гормон (СРГ)
Пептид 44 аминокислотных остатка
ингибирует секрецию соматотропина
Соматотропин ингибирующий гормон (СИГ)
Тетрадекопептид (14 аминокислотных остатка)
АЛА-ГЛИ-ЦИС-ЛИЗ-АСН-ФЕН-ФЕН-ТРП-ЛИЗ-ТРЕ-ФЕН-ТРЕ-СЕР-ЦИС-NH2
S
S
Ингибируют секрецию: гормона роста, инсулина, глюкагона.
Меланотропин релизинг гормон
Меланотропин ингибирующий гормон
Регулируют секрецию меланостимулирующего гормона

25.

Гормоны гипофиза
Передняя доля гипофиза
1 Соматомаммотропины:
- гормон роста
- пролактин
- хорионический соматотропин
2 Пептиды:
- АКТГ
- -липотропин
- энкефалины
- эндорфины
- меланостимулирующий гормон
ПОМК
3 Гликопротеиновые гормоны: - тиреотропин
- лютеинезирующий гормон
- фоликулостимулирующий гормон
- хорионический гонадотропин

26.

Задняя доля гипофиза
Вазопрессин
Н-ЦИС-ТИР-ФЕН-ГЛН-АСН-ЦИС-ПРО-АРГ-ГЛИ-CO-NH2
S
S
Синтезируется супраоптическим ядром гипоталамуса
Концентрация в крови 0-12 пг/мл
Выброс регулируется кровопотерей
Функции: 1) стимулирует реабсорбцию воды
2) стимулирует глюконеогенез, гликогенолиз
3) сужает сосуды
4) является компонентом стрессорной реакции

27.

Окситоцин
Н-ЦИС-ТИР-ИЛЕ-ГЛН-АСН-ЦИС-ПРО-ЛЕЙ-ГЛИ-СО-NH2
S
S
Синтезируется паравентрикулярным ядром гипоталамуса
Функции: 1) стимулирует секрецию молока молочными железами
2) стимулирует сокращения матки
3) релизинг фактор для выброса пролактина

28. Основные стероидные гормоны

Гормоны периферических желез
Основные стероидные гормоны
CH2OH
С O
CH3
С O
HO
O
O
Прогестерон
HO
Кортикостерон
CH2OH
С O
OH
O CH2OH
HC С O
HO
O
O
Кортизол
Альдостерон

29.

Тестостерон
Эстрадиол

30.

Яичники
Яички
Плацента
Надпочечники

31. Производные аминокислот

Тирозин
Трийодтиронин
Адреналин
Тироксин

32.

Гастроинтестинальные
(кишечные) гормоны
4. Другие пептиды
1. Семейство гастрин-холецистокинин
-соматостатин
-гастрин
-нейротензин
-холецистокинин
-мотилин
2. Семейство секретин-глюкагона
-вещество Р
-секретин
-панкреостатин
-глюкагон
-желудочно-ингибирующий пектид
-вазоактивный интестинальный пептид
-пептид гистидин-изолейцин
3. Семейство РР
-панкреотический полипептид
-пептид YY
-нейропептид Y

33. Этапы метаболизма гормонов

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Синтез
Активация
Хранение
Секреция
Транспорт
Действие
Инактивация
Пути обмена гормонов зависят от их природы

34. Метаболизм пептидных гормонов

35. Синтез, активация, хранение и секреция пептидных гормонов

ДНК
Экзон
Интрон
Экзон
Интрон
транскрипция
Пре м-РНК
процессинг
м-РНК
Рибосомы
Сигнальный
пептид
ШЭР
Цитоплазматическая мембрана
Ядро
трансляция
препрогормон
Комплекс
Гольджи
Протеолиз,
гликозилирование
прогормон
Активный гормон
Секреторные
пузырьки
Сигнальные
молекулы
АТФ

36.

37.

Транспорт пептидных гормонов осуществляется в
свободном виде (водорастворимы) и в комплексе с
белками.
Механизм действия. Пептидные гормоны
взаимодействуют с мембранными рецепторами и через
систему внутриклеточных посредников регулируют
активность ферментов, что влияет на интенсивность
метаболизма в тканях мишенях.
В меньшей степени пептидные гормоны регулируют
биосинтез белка.
Механизм действия гормонов (рецепторы, посредники)
рассмотрен в разделе ферменты.
Инактивация. Гормоны инактивируются гидролизом до
АК в тканях мишенях, печени, почках и т.д. Время
полураспада инсулина, глюкагона Т½ = 3-5мин, у СТГ
Т½= 50 мин.

38.

Механизм действия белковых гормонов
(аденилатциклазная система)
Белковый
гормон
АТФ
Протеинкиназа
АЦ
цАМФ
Протеинкиназа (акт)
Фосфорилирование
Е (неакт)
Е (акт)
Субстрат
Продукт

39. Метаболизм стероидных гормонов

40.

1. Синтез гормонов происходит из холестерина в
гладком ЭПР и митохондриях коры надпочечников,
гонадах, коже, печени, почках. Превращение стероидов
состоит в отщеплении алифатической боковой цепи,
гидроксилировании, дегидрировании, изомеризации, либо
в ароматизации кольца.
2. Активация. Стероидные гормоны часто образуются
уже в активном виде.
3. Хранение. Синтезированные гормоны накапливаются
в цитоплазме в комплексе со специальными белками.
4. Секреция стероидных гормонов происходит пассивно.
Гормоны переходят с цитоплазматических белков в
клеточную мембрану, откуда их забирают транспортные
белки крови.
5. Транспорт. Стероидные гормоны, т.к. они
водонерастворимы, переносятся в крови преимущественно
в комплексе с транспортными белками (альбумины).

41. Синтез кортикоидных гормонов

Прогестерон
17ά
оксипрогестерон
21
дезоксикортизол
Прегненолон
Холестерин
17ά
17ά ,21
11
оксипрегненолон диоксипрегненолон дезоксикортизол
11β
оксипрегненолон
21
оксипрегненолон
кортизол
кортизон
11β
оксипрогестерон
11β,21
диоксипрегненолон
кортикостерон
дезоксикортико
стерон
18
оксипрегненолон
18
оксидезоксикорти
костерон
18
оксикортикостерон
альдостерон

42.

Механизм действия стероидных гормонов
ДНК
Циторецептор
G
R
G R
Ионы
Глюкоза
АК
R
И - РНК
Активированный
гормон – рецепторный
комплекс
Синтез белка

43.

Инактивация. Стероидные гормоны инактивируются
так
же
как
и
ксенобиотики
реакциями
гидроксилирования и конъюгации в печени и тканях
мишенях. Инактивированные производные выводятся
из организма с мочой и желчью. Период полураспада в
крови обычно больше пептидных гормонов. У
кортизола Т½ = 1,5-2 часа.

44. МЕТАБОЛИЗМ КАТЕХОЛАМИНОВ Симпато-адреналовая ось

1. Синтез. Синтез катехоламинов происходит в цитоплазме и гранулах
клеток мозгового слоя надпочечников. Катехоламины сразу образуются в
активной форме. Норадреналин образуется в основном в органах,
иннервируемых симпатическими нервами (80% от общего количества).
норадреналин
OH
OH
О2 Н2О
OH
Fe2+
CH 2
HC
COOH
Тир
OH
OH О2 Н2О
HC
Cu2+
CH 2
NH 2
COOH
H2C
NH 2
дофамин
OH
OH
OH
OH
вит. С
B6
CH 2
NH 2
СО2
3SAM 3SAГ
HC
ОН
HC
H2C
NH 2
H2C
норадреналин
ДОФА

ОН
N+Н-СН
(CH 3)33
адреналин
метилтрансфераза

45.

2. Хранение катехоламинов происходит в секреторных гранулах.
Катехоламины поступают в гранулы путём АТФ-зависимого транспорта и
хранятся в них в комплексе с АТФ в соотношении 4:1 (гормон-АТФ).
3. Секреция гормонов из гранул происходит путём экзоцитоза. В
отличие от симпатических нервов, клетки мозгового слоя надпочечников
лишены механизма обратного захвата выделившихся катехоламинов.
4. Транспорт. В плазме крови катехоламины образуют непрочный
комплекс с альбумином. Адреналин транспортируется в основном к
печени и скелетным мышцам. Норадреналин лишь в незначительных
количествах достигает периферических тканей.
5. Действие гормонов. Катехоламины регулируют активность
ферментов, они действуют через цитоплазматические рецепторы.
Адреналин через α-адренергические и β-адренергические рецепторы,
норадреналин – через α-адренергические рецепторы. Через β-рецепторы
активируется аденилатциклазная система, через α2-рецепторы
ингибируется. Через α1-рецепторы активируется инозитолтрифосфатная
система. Эффекты катехоламинов многочисленны и затрагивают
практически все виды обмена.
7. Инактивация. Основная часть катехоламинов быстро
метаболизируется в различных тканях при участии специфических
ферментов.

46. МЕТАБОЛИЗМ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось

Синтез тиреоидных гормонов (йодтиронины: 3,5,3"трийодтиронин
(трийодтиронин,
Т3)
и
3,5,3",5"тетрайодтиронин (Т4, тироксин)) происходит в клетках и
коллоиде щитовидной железе.
1. В тиреоцитах (в фолликулах) синтезируется белок
тиреоглобулин. (+ ТТГ) Это гликопротеин с массой 660 кД,
содержащий 115 остатков тирозина, 8-10% его массы
приходиться на углеводы.
Сначала
на
рибосомах
ЭПР
синтезируется
претиреоглобулин, который в ЭПР формирует вторичную и
третичную структуру, гликозилируется и превращается в
тиреоглобулин. Из ЭПР тиреоглобулин поступает в аппарат
Гольджи, где включается в секреторные гранулы и
секретируется во внеклеточный коллоид.

47.

2. Транспорт йода в коллоид щитовидной железы. Йод в
виде органических и неорганических соединений поступает
в ЖКТ с пищей и питьевой водой. Суточная потребность в
йоде 150-200 мкг. 25-30% этого количества йодидов
захватывается щитовидной железой. I- поступает в клетки
щитовидной железы активным транспортом при участии
йодид-переносящего белка симпортом с Nа+. Далее Iпассивно по градиенту поступает в коллоид.
3. Окисление йода и йодирование тирозина. В коллоиде
при участии гемсодержащей тиреопероксидазы и Н2О2 Iокисляется в I+, который йодирует остатки тирозина в
тиреоглобулине с образованием монойодтирозинов (МИТ)
и дийодтирозинов (ДИТ).
4. Конденсация МИТ и ДИТ. Две молекулы ДИТ
конденсируются с образованием йодтиронина Т4, а МИТ и
ДИТ - с образованием йодтиронина Т3.

48.

49.

2. Хранение. В составе йодтиреоглобулина тиреоидные
гормоны накапливаются и хранятся в коллоиде.
3. Секреция. Йодтиреоглобулин фагоцитируется из
коллоида в фолликулярную клетку и гидролизуется в
лизосомах с освобождением Т3 и Т4 и тирозина и других АК.
Аналогично стероидным гормонам, водонерастворимые
тиреоидные гормоны в цитоплазме связываются со
специальные белками, которые переносят их в состав
клеточной мембраны. В норме щитовидная железа
секретирует 80-100 мкг Т4 и 5 мкг Т3 в сутки.
4. Транспорт. Основная часть тиреидных гормонов
транспортируется в крови в связанной с белками форме.
Основным транспортным белком йодтиронинов, а также
формой их депонирования служит тироксинсвязывающий
глобулин (ТСГ). Он обладает высоким сродством к Т3 и Т4 и
в нормальных условиях связывает почти всё количество
этих гормонов. Только 0,03% Т4 и 0,3% Т3 находятся в крови
в свободной форме.

50.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
Трийодтиронин и тироксин связываются с ядерным рецептором клеток-мишений
1. На основной обмен. являются разобщителями биологического окисления тормозят образование АТФ. Уровень АТФ в клетках снижается и организм
отвечает повышением потребления О2, усиливается основной обмен.
2. На углеводный обмен:
- повышает всасывание глюкозы в ЖКТ.
- стимулирует гликолиз, пентозофосфатный путь окисления.
- усиливает распад гликогена
- повышает активность глюкозы-6-фосфатазы и др. ферментов
3.На обмен белка:
- индуцируют синтез (как и стероиды)
- обеспечивают положительный азотистый баланс
- стимулируют транспорт аминокислот
4.На липидный обмен:
- стимулируют липолиз
- усиливают окисление жирных кислот
- тормозят биосинтез холестерина
_

51.

Инактивация
йодтиронинов
осуществляется
в
периферических тканях в результате дейодирования Т4 до
«реверсивной» Т3 по 5, полного дейодирования,
дезаминирования
или
декарбоксилирования.
Йодированные продукты катаболизма йодтиронинов
конъюгируют в печени с глюкуроновой или серной
кислотами, секретируются с жёлчью, в кишечнике вновь
всасываются, дейодируются в почках и выделяются с
мочой. Для Т4 Т½ =7 дней, для Т3 Т½ =1-1,5 дня.

52. ЛЕКЦИЯ № 15

ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава РФ
Кафедра биохимии
Дисциплина: Биохимия
ЛЕКЦИЯ № 15
Гормоны и адаптация
Лектор: Гаврилов И.В.
Факультет: лечебно-профилактический,
Курс: 2
Екатеринбург, 2016г

53. План лекции

1. Стресс – как общий адаптационный
синдром
2. Стадии стресс-реакций: характеристика
метаболических и биохимических
изменений.
3. Роль гипофизарно-надпочечниковой
системы, катехоламинов, СТГ, инсулина,
гормонов щитовидной железы, половых
гормонов в реализации адаптивных
процессов в организме.

54.

Адаптация (от лат. аdaptatio)приспособление организма к условиям
существования.
Цель адаптации - устранение или
ослабление вредного действия
факторов окружающей cреды:
1. биологических,
2. физических,
3. химических,
4. социальных.

55. Адаптация

НЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ
Обеспечивает
активизацию
защитных систем
организма, для
адаптации к любому
фактору среды.
СПЕЦИФИЧЕСКАЯ
Вызывает изменения в
организме,
направленные на
ослабление или
устранение действия
конкретного
неблагоприятного
фактора.

56. 3 вида адаптационных реакций

1. реакция на слабые воздействия –
реакция тренировки (по Гаркави,
Квакиной, Уколовой)
2. реакция на воздействия средней
силы – реакция активации (по
Гаркави, Квакиной, Уколовой)
3. реакция на сильные, чрезвычайные
воздействия – стресс-реакция (по Г.
Селье)

57.

Впервые представление о стрессе
(от англ. stress - напряжение)
сформулировал
канадский
ученый Ганс Селье в 1936г (19071982 г.г.).
Вначале
для
обозначения
стресса использовался термин
общий адаптационный синдром
(ОАС).
Термин
«стресс»
стали
использовать позднее.
Стресс
особое состояние организма
человека и млекопитающих, возникающее
в ответ на сильный внешний раздражитель стрессор
-

58.

Стрессор (синонимы: стресс-фактор, стрессситуация) - фактор, вызывающий состояние
стресса.
1. Физиологический (чрезмерная боль, сильный шум,
воздействие экстремальных температур)
2. Химический (прием ряда лекарственных препаратов,
например, кофеина или амфетаминов)
3. Психологический
(информационная
перегрузка,
соревнование,
угроза
социальному
статусу,
самооценке, ближайшему окружению и др.)
4. Биологический (инфекции)

59.

Классическая триада ОАС:
1. разрастание коры
надпочечников;
2. уменьшение вилочковой
железы (тимус);
3. изъязвление желудка.

60. Механизмы, повышающие адаптационные возможности организма к стрессору при ОАС:

Мобилизации энергетических ресурсов (Повышение
уровня глюкозы, жирных кислот, аминокислот и
кетоновых тел)
Увеличение эффективности внешнего
дыхания.
Усиление и централизация кровоснабжения.
Увеличение свертывающей способности крови
Активация работы ЦНС (улучшение внимания, памяти,
сокращение времени реакции и т.д.).
Снижение чувства боли.
Подавление воспалительных реакций.
Снижение пищевого поведения и полового влечения.

61. Негативные проявления ОАС:

Подавление иммунитета (кортизол).
Нарушение репродуктивной функции.
Нарушение пищеварения (кортизол).
Активация ПОЛ (адреналин).
Деградация тканей (кортизол, адреналин).
Кетоацидоз, гиперлипидемия,
гиперхолестеринемия.

62. Стадии изменения адаптационных возможностей организма при стрессе

Уровень
резистентности
1 – фаза тревоги
А – шока
Б - противошока
2 – фаза резистентности
3 – фаза истощения
или адаптации
стрессор
2
1
А
Б
3
Болезни адаптации, смерть
Время

63.

Стресс, в зависимости от изменения уровня
адаптационных возможностей делится:
эустресс
(адаптация)
дистресс
(истощение)
стресс, при котором
стресс, при котором
адаптационные
адаптационные
возможности организма
возможности организма
повышаются, происходит
снижаются. Дистресс
его адаптация к
приводит к развитию
стрессовому фактору и
болезней адаптации,
ликвидация самого стресса.
возможно к гибели.

64. Общий адаптационный синдром

Развивается с участием систем:
гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой.
симпато-адреналовой
гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось
и гормонов:
АКТГ
кортикостероидов (глюкокортикоиды,
минералокортикоиды, андрогены, эстрогены)
Катехоламинов (адреналин, норадреналин)
ТТГ и тиреоидных гормонов
СТГ

65. Регуляция секреции гормонов при стрессе

Стресс
ЦНС
СНС: параганглии
Гипоталамус
Вазопрессин
Гипофиз
Мозговое
вещество
надпочечников
Адреналин
Норадреналин
АКТГ
ТТГ
Корковое
вещество
надпочечников
Щитовидная
железа
Тиреоидные
гормоны
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Ткани мишени
СТГ
Печень
Соматомедины

66.

Уровень
езистенности
Участие гормонов в стадиях ОАС
II стадия – резистентности
Гормоны: кортизол, СТГ.
эустресс
III
I
II
время
дистресс
I стадия – тревоги
шок
противошок
Гормоны:
адреналин,
вазопрессин,
окситоцин,
кортиколиберин,
кортизол.
III стадия – адаптации или
истощения
При адаптации:
- анаболические гормоны:
(CТГ, инсулин, половые гормоны).
При истощении:
-снижение гормонов адаптации.
Накопление повреждений.

67. Симпато-адреналовая ось

Симпатоадреналовая ось

68.

Синтез адреналина
OH
норадреналин
OH
О2
OH
Fe2+
CH 2
HC
COOH
Тир
OH
OH
HC
2+
Cu
CH 2
NH 2
COOH
О2
OH
OH
H2C
NH 2
дофамин
OH
OH
вит. С
B6
CH 2
NH 2
СО2
SAM SAГ
HC
ОН
HC
H2C
NH 2
H2C
норадреналин
ДОФА
ДОФАТирозиндофаминмонооксигеназа декарбоксилаза монооксигеназа
ОН
NНCH 3
адреналин
метилтрансфераза

69.

Эффекты
Норадреналин
Адреналин
++++
+++
++++
++
++
++
Теплопродукция
Сокращение ГМК
+++
+++
++++
+ или -
Липолиз (Мобилизация жирных
кислот)
Синтез кетоновых тел
Гликогенолиз
+++
++
+
+
+
+++
-
---
Артериальное давление
Частота сердечных сокращений
Периферическое сопротивление
Гликогенез
Моторика желудка и кишечника
Потовые железы (Выделение пота)
-
+
-
+

70. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось

Гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковая ось
Гормоны коры надпочечников
Кортикостероиды
Глюкокортикоиды (кортизол) + стресс, травма,
гипогликемия
Минералокортикоиды (альдостерон) +
гиперкалиемия, гипонатриемия, ангиотензин II,
простагландины, АКТГ
Андрогены
Эстрогены

71.

Схема синтеза
кортикостероидов

72.

Кортикотропин релизиг гормон
кортикотропные клетки
передней доли гипофиза
дофамин
меланотропные клетки
средней доли гипофиза
Проопиомеланокортин (ПОМК)
241АК

73.

АКТГ
Максимальная секреция АКТГ (а также либерина и
глюкокортикоидов) наблюдается утром в 6-8 часов, а
минимальная - между 18 и 23 часами
АКТГ
MC2R (рецептор)
кора надпочечников
жировая ткань
глюкокортикоиды
липолиз
меланокортиновые
рецепторы клеток кожи,
меланоцитов, клеток
иммунной системы и др
Повышение
пигментации

74. Реакции синтеза кортикостероидов

митохондрия
липидная
капля
Н2О
Жирная
кислота
Эфир
2
холестерина
холестеролэстераза HO
АКТГ
11
12
1 19
10
5
3
4
17
13
9
14
8
7
6
Холестерин
24
22
18 21
20
23
25
CH 3
С O
26
27
16
15
холестеролдесмолаза
Р450
HO
Прегненолон

75. Синтез кортизола и альдостерона

CH 3
С O
CH 3
С O
гидроксистероид-ДГ
HO
цитоплазма
Прегненолон
CH 3
С O
ОН
O
Прогестерон
ЭПР
17-гидроксилаза
O
O
Гидроксипрогестерон
CH 3OH
С O
ЭПР
21-гидроксилаза
Дезоксикортикостерон
11-гидроксилаза
ЭПР 21-гидроксилаза (Р450)
CH 3OH
С O
ОН
O
O
Дезоксикортизол
11-гидроксилаза (Р450)
митохондрия
4 HO
O
HO
CH 3OH
С O
CH 3OH 3
С O
ОН 2
Пучковая
и сетчатая
зона
1
Кортикостерон
18-гидроксилаза
митохондрия
Кортизол
HO
CH 3OH
CHO С O
клубочковая
зона
O
Альдостерон

76. Действие глюкокортикоидов (кортизол)

в печени в основном оказывают анаболический
эффект (стимулирует синтез белков и нуклеиновых
кислот).
в мышцах, лимфоидной и жировой ткани, коже и
костях тормозят синтез белков, РНК и ДНК и
стимулирует распад РНК, белков, аминокислот.
стимулируют глюконеогенез в печени.
стимулируют синтез гликогена в печени.
тормозят потребление глюкозы инсулинзависимыми
тканями. Глюкоза идет в инсулиннезависимые ткани
– ЦНС.

77. Действие минералокортикоидов (основной представитель альдостерон)

Стимулируют:
Ингибируют:
реабсорбцию Na+ в
почках;
секрецию К+, NH4+ ,Н+
в почках, потовых,
слюнных железах,
слиз. обол-ке
кишечника.
синтез белковтранспортёров Na;
Na+,K+-АТФ-азы;
синтез белковтранспортёров К+;
синтез
митохондрльных
ферментов ЦТК.

78. Половые гормоны

79. Синтез андрогенов и их предшественников в коре надпочечников

В НАДПОЧЕЧНИКАХ
CH 3
С O
Синтез андрогенов и их
предшественников в
коре надпочечников
CH 3
С O
ЭПР
HO
Прегненолон
изомераза
O
ЭПР
гидроксилаза
Прогестерон
CH 3
С O
ОН
HO
CH 3
С O
ОН
O
Гидроксипрегненолон
Гидроксипрогестерон
О
О
HO
Дегидроэпиандростерон
митохондрия
активный
предшественник
гидроксилаза
Андростендион
малоактивный
предшественник
мало
ОН
HO
O
Андростендиол
мало
ОН
O
Тестостерон
ОН
мало
HO
Эстрадиол

80. Регуляция синтеза и секреции мужских половых гормонов

-
Гипоталамус
Гонадотропин-рилизинг гормон
+
-
ингибин
-
ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА
ФСГ
+
Клетки
Сертоли
ЛГ
+
Клетки
Лейдига
тестостерон
+
сперматогенез

81. Регуляция синтеза и секреции женских половых гормонов

+
-
Гипоталамус
Гонадотропин-рилизинг гормон
+
-
-
ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА
ФСГ
ЛГ
+
+
Фолликул
Жёлтое тело
эстрадиол
прогестерон

82. Действие половых гормонов

Андрогены:
-регулируют синтез белков у эмбриона в
сперматогониях, мышцах, костях,
почках и мозге;
-оказывают анаболическое действие;
-стимулируют клеточное деление и т.д..

83.

Эстрогены:
-стимулируют развитие тканей, участвующих в
размножении;
-определяют развитие женских вторичных половых
признаков;
-подготавливают эндометрий к имплантации;
-анаболическое действие на кости и хрящи;
-стимулируют синтез транспортных белков
тиреоидных и половых гормонов;
-увеличивают синтез ЛПВП и тормозят
образование ЛПНП, что ведёт к снижению ХС в
крови и т.д.
-влияет на репродуктивную функцию;
-действует на ЦНС и т.д..

84.

Прогестерон:
1. влияет на репродуктивную функцию
организма;
2. увеличивает базальную температуру тела
после
3. овуляции и сохраняется во время лютеиновой
фазы менструального цикла;
4. в высоких концентрациях взаимодействует с
рецепторами альдостерона почечных
канальцев (альдостерон теряет возможность
стимулировать реабсорбцию натрия);
5. действует на ЦНС, вызывая некоторые
особенности поведения в предменструальный
период.

85. Соматотропный гормон

СТГ
–
соматотропный
гормон
(гормон
роста),
одноцепочечный
полипептид из 191 АК, имеет 2
дисульфидных мостика. Синтезируется в
передней
доли
гипофиза
как
классический
белковый
гормон.
Секреция импульсная с интервалами в
20-30 мин.

86.

- соматолиберин
+ соматостатин
Гипоталамус
соматолиберин
соматостатин
-
+
-
ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА
СТГ
Печень
Кости
+ глюконеогенез
+ синтез белка
+ рост
+ синтез белка
ИФР-1
Адипоциты
Мышцы
+ липолиз
- утилизация
глюкозы
+ синтез белка
- утилизация
глюкозы

87.

Под действием СТГ в тканях вырабатываются
пептиды - соматомедины.
Соматомедины
или инсулиноподобные
факторы
роста
(ИФР)
обладают
инсулиноподобной активностью и мощным
ростстимулирующим
действием.
Соматомедины
обладают
эндокринным,
паракринным и аутокринным действием. Они
регулируют
активность
и
количество
ферментов, биосинтез белков.

Гормоны

Гормоны

Гормоны (греч. hormao – привожу в движение) – это вещества, вырабатываемые специализированными клетками и регулирующие обмен веществ в отдельных органах и во всем организме в целом. Для всех гормонов характерна большая специфичность действия и высокая биологическая активность.

С нарушением гормонального обмена связан ряд наследственных и приобретенных заболеваний , сопровождающихся серьезными проблемами в развитии и жизнедеятельности организма (карликовость , и гигантизм , сахарный и несахарный диабет, микседема , бронзовая болезнь и др).

Гормоны можно классифицировать по химическому строению , растворимости , локализации их рецепторов и влиянию на обмен веществ .

Классификация гормонов по строению

Классификация по влиянию на обмен веществ

Классификация по месту синтеза

Гормональный сигнал

Для регуляции деятельности клетки с помощью гормонов, находящихся в плазме крови, необходимо обеспечить возможность клетки воспринимать и обрабатывать этот сигнал. Эта задача усложняется тем , что сигнальные молекулы (нейромедиаторы , гормоны , эйкозаноиды ) имеют разную химическую природу, реакция клеток на сигналы должна быть различной по направленности и адекватной по величине.

В связи с этим, эволюционно сформировались два основных механизма действия сигнальных молекул по локализации рецептора:

1. Мембранный – рецептор расположен на мембране. Для этих рецепторов в зависимости от способа передачи гормонального сигнала в клетку выделяют три вида мембраносвязанных рецепторов и, соответственно, три механизма передачи сигнала . По данному механизму работают пептидные и белковые гормоны, катехоламины, эйкозаноиды.

2. Цитозольный – рецептор расположен в цитозоле.