бихимия гормонов. Биохимия гормонов
 Скачать 67.62 Kb.
|
|
Биохимия гормонов Гормоны – органические биологические вещества вырабатываемые в эндокринных железах или клетках транспортируемые кровью и оказывающие регуляторное действие на обменные процессы и физиологические функции. Гормоны являются первичными посредниками между центральной нервной системой и тканевыми процессами. Термин гормоны 1905 году ввели ученые Бейлис и Старлинг. К эндокринным железам относится гипоталамус, гипофиз, эпифиз, тимус, щитовидная железа, паращитовидная железа, поджелудочная, надпочечники, половые железы и диффузная нейроэндокринная система. Единого принципа номенклатуры нет. Их называют по месту образования (инсулин от insula-островок), по физиологическому эффекту (вазопрессин), гипофизарные гормоны имеют окончание –тропин, окончание –либерин и – статин указывает на гипоталамические гормоны. Классификация гормонов по химической природе: Белково-пептидные гормоны. Простые белки (соматотропин, инсулин) Пептиды (кортикотропин, меланотропин, кальцитонин) Сложные белки (чаще гликопротеиды – тиротропин, гонадотропин) Гормоны производные отдельных аминокислот (тироксин, адреналин) Стероидные гормоны (производные холестерина – кортикостероиды, андрогены, эстрогены) Химическая природа гормонов определяет особенности их метаболизма. Обмен гормонов. Синтез гормонов. Гормоны белки синтезируются по законам трансляции. Производные аминокислот синтезируются путем химической модификации аминокислот. Стероидные гормоны путем превращений холестерина. Некоторые гормоны синтезируются в активной форме (адреналин), другие синтезируются в виде неактивных предшественников (препроинсулин). Некоторые могут активироваться за пределами эндокринной железы, тестестерон в предстательной железе переходит в более активный дигидротестетстерон. Синтез большинства гормонов регулируется по принципу обратной связи – авторегуляция. Под действием импульсов ЦНС в гипоталамусе синтезируется либерины (кортиколиберин, тиреолиберин, соматолиберин, пролакто, гонадолиберин), которые активируют функцию передней доли гипофиза и статины тормозящие функцию передней доли гипофиза (соматостатин, пролакто статин, меланостатин). Либерины и статины регулируют выработку тропных гормонов передней доли гипофиза. Тропины в свою очередь активируют функцию периферических эндокринных желез, которые вырабатывают соответствующие гормоны. Высокая концентрация гормонов тормозит либо выработку тропных гормонов, либо выработку либеринов (отрицательная обратная связь). При нарушении регуляции синтеза гормонов может возникать либо гиперфункция либо гипофункция. Транспорт гормонов. Водорастворимые гормоны (белково-пептидные, гормоны производные аминокислот (искл. тироксин)) транспортируются свободно в виде водных раствором. Водонерастворимые (тироксин, стероидные) транспортируютя в комплексе с транспортными белками. Например транспортин – белок транспортирующий кортикостероиды, тироксинсвязывающий белок. Белковосвязанные формы гормона расцениваются как определенное депо гормонов, которые могут захватываться и использоваться, концентрация гормонов в плазме крови очень мала и измеряется 10-15-10-19 моль. Циркулирующие в крови гормоны оказывают эффект на определенные ткани мишени, клетки мишени. В этих тканях к гормонам имеются рецепторы. Рецепторы чаще всего являются олигомерными гликопротеиды и липопротеидной природы. Эти рецепторы могут располагаться на поверхности клеток и внутриклеточно. Количество рецепторов, их активность может изменятся под действием разных факторов. Катаболизм гормонов. Гомоны белки распадаются до аминокислот, аммиака, мочевины. Гормоны производные аминокислот инактивируются различными способами – дезаминирование, отщепление йода, окисление, разрыв кольца. Стероидные инактивируются путем окислительно-восстановительных превращений без разрыва стероидного кольца, путем реакции конъюгирования с серной кислотой и глюкуроновой. Механизмы действия гормонов. Различают несколько механизмов для водорастворимых и водонерастворимых. Механизм действия гидрофобных (липофильных) гормонов. Цитозольный механизм. Липофильные гормоны способны проникать в клетку через клеточную мембрану, поэтому рецепторы для таких гормонов располагаются внутриклеточно в цитозоле, на митохондриях, на поверхности ядра. Эти рецепторы часто имеют 2 домена. Для связывания с гормоном и для связывания с ДНК. При взаимодействии гормона с рецептором – рецептор меняет свою структуру, освобождается от шаперонов и в результате гормон рецепторынй комплекс преобретает способность поникать внутрь ядра и взаимодействовать с участками ДНК. В результате меняется скорость транскрипции (синтез РНК), а вследствие этого меняется и скорость трансляции. Независимо от механизма действия все гормоны оказывают три конечных эффекта: 1) Изменение количства белков и ферментов за счет изменения скорости их синтеза. 2) Изменение активности имеющихся в клетки ферментов 3) Изменение проницаемости клеточных мембран Механизм действия водорастворимых гормонов. Не способны проходит через цитоплазматическую мембрану. Рецепторы для этих гормонов располагаютя на поверхности клеточной мембрны. Иногда этот механизм называется мембраннмый механизм действия. Поскольку эти гормононы не проходят внутрь клеток между этими гормонами и внутриклеточными процессами необходим вторичный посредник, который передает гормональный сигнал клетке. В качестве посредников – инозитолсодержащие фосфолипиды, ионы кальция, циклические нуклеатиды. Циклические нуклеатиды- цАМФ, Цгмф Гормон взаимодейст с рецептором и обра комплекс потом меняетися конформация рецептора это в свою очередь изменяет конформацию мембранного ГТФ зависимого белка (G-белок). Это в свою очередь активирует мембранный фермент аденитат-циклаза, который переводит АТФ в цАМФ → внутриклеточно появился вторичный посредник. цАМФ активирует внутриклеточные ферменты протеин-киназы они катализируют фосфолиририрование различных внутриклеточных белков (ферменты, мемебранные белки м т.д.) этот приводит к конечным эффектам. Фосфатазы дефосфолирируют белки. Ионы кальция. Взаимодействие гормона с рецептором повышает проницаемость кальциевых каналов клеточной мембраны и внеклеточныц кальций поступает в цитозоль. В клетах Са+ взаимодействует с регуляторным белком кальмодулин. Комплекс активирует кальцийзависимые протеинкиназы, они активируют фосфолирирование различных белков и приводят к конечным эффектам. инозитолсодержащие фосфолипиды. Образование гормон-рецепторного компелекса активирует в мембране фосфолипазу С, которая расщепляет фосфотиидилинозид на вторичные посредники ди-ацил-глицерин (ДАГ) и инозитол-три-фосфат, они активируют выход Са из внутриклеточных депо в цитозоль. Са взаимодействует с кальмодулином это активирует протеинкиназы, фосфолирирование белков→конечные эффекты. Краткая характеристика гормонов. Белково-пептидные гормоны. Гормоны гипофиза. Передняя доля: соматотропин, пролактин (простые белки), тиреотропин, фолиторопин, лютропин (гликопротеиды), кортикотропин, липотропин (пептиды). Средняя доля: меланотропин (пептид) Задняя доля: окситоцин, возопрессин (пептиды). Соматотропин ≈200 аминокислот: обладает анаболическим действием, активирует: a. синтез нуклеиновых кислот , b. белков, c. коллагена, d. глюконеогенез, приводит к гипергликемии, активирует синтез ГАГ усиливает распад жиров на энергитические нужды Гипофункция у детей: гипофизарная карликовость. Гиперфункция: у детей гигантизм, взрослых акромегалия Пролактин в период беременности и при лактации активируется. Стимулирует: маммогенез, лактопоэз, эритропоэз Фолитропин – определяет цикличность созревание фолликулов, выроботку эстрогенов. В мужском организме стимулирует сперматогенез. Лютропин – в женском организме способствует формированию желтого тела и выроботку прогестерона, в мужском стимулирует сперматогенез и продукцию андрогенов. Тиротропин – стимулирует развитие щитовидной железы, активирует синтез белков, ферментов. Кортикотропин – 39 аминокислот, активирует созревание надпочечников и выроботку кротикостероидов из холестерина. Гиперфункция: синдром Иценко-Кушинга, проявляется гипергликемией перераспределением жиров с накоплением их на лице и груди, гипертенизия, остеопороз. Липотропин - ≈100 аминокислот, стимулирует распад жиров, служит источником эндорфинов. Гиперфункция: гипофизарная кахексия, гипофункция: гипофизарное ожирение. К гормонам средней доли гипофиза относится – меланотропин (мелано-цито-стимулирующий) – это пептид стимулирует формирование меланоцитов и синтез в них меланина, который обладает фотопротекторным действием и является антиоксидантом. Гормоны задней доли гипофиза: вазопрессин (антидиуретический), окситоцин – гормоны являются нейросекретами синтезируются в гипоталамических ядрах, а затем перемещаются в заднюю долю гипофиза. Состоят из 9 аминокислот. Вазопрессин регулирует водный обмен усиливает реабсорбцию воды в почечных канальцах через синтез белка – аквапорина. Суживает сосуды и повышает артериальное давление. Недостаток гормона приводит к заболевнаию несахарный диабет – резко увеличивается диурез. Окситоцин стимулирует сокращение мускулатуры матки, сокращает гладкую мускулатуру молочных желез усиливая отделения молока. Активирует синтез липидов. Гормоны паращитовидных желез Паратгормон, Кальцитонин – участвуют в регуляции Са - Р обмена. Паратгормон – белок 84 аминокистолы, синтезируется в виде не активного предшественника. Повышает уровень Са в крови и снижает содержание фосфора. Повышение уровня Са происходит благодаря 3 основным эффектам: Усиливает «вымывание» Са из костной ткани с одновременным обновлением органического матрикса кости. Повышает задержку Са в почках Вместе с витамином D3 усиливает синтез в кишечнике Са-связывающего белка и всасывание Са из пищевых продуктов. При гипофункции паратгормона наблюдается гипокальцийэмия, гиперфосфатэмия, мышечные судороги, нарушение работы дыхательной мускулатуры. При гиперфункции: гиперкальцийэмия, остеопороз, нефрокальциноз, фосфатурия. Кальцитонин – пептид 32 аминокислоты. В отношении Са-обмена является антагонистом паратгормона т.е. снижает уровень Са и P в крови в основном за счет уменьшения резорпции Са из костной ткани. Гормоны вилочкой железы. Тимус орган лимфопоэза, тимопоэза и орган выроботки гормонов определяющих иммунные процессы в организме. Эта железа активна в детском возрасте а к отрочеству развивается инволюция. Основные гормоны: α,β – тимозин – определяет пролиферацию Т-лимфоцитов. I, II-тимопоэтины – усиливают созревание Т-лимфоцитов, блокируют нервномышечную возбудимость Тимусный гуморальный фактор – способствует дифференцировке Т-лимфоцитов на киллеры, хелперы, супрессоры. Лимфоцито-стимулирующий гормон – усиливает образование антител. Тимусный гомеостатический гормон – является синергистом соматотропина и антогонистом кортикоторопина и гонадотропина и поэтому тормозит преждевременное половое созревание. При гипофункции тимуса развиваются имунодефицитные состояния. При гиперфункции развиваются аутоиммунные заболевания. Гормоны поджелудочной железы. Инсулин – белок включает 51 аминокислоту и состоит из 2 ППЦ. Синтезируется в β клетках в виде предшественника пре-про-инсулин, а затем подвергается частичному протеолизу. Регулирует все виды обмена (белковый, липидный, углеводный) в целом оказывает анаболическое действие. Влияние на углеводный обмен – увеличивает проницаемость тканей для глюкозы, активирует фермент гексокиназу, училивает окисление глюкозы в тканях. Использование глюкозы на синтез белков, жиров→гипогликэмия. Активирует липогенез, тормозит липолиз. Усиливает синтез белков и нуклеиновых кислот. Гипофункция: сахарный диабет – проявляется гипергликемией, глюкозурия, ацетонурия, отрицательный азотистый баланс, полиурия, обезвоживание. Глюкагон – гормон пептидной природы, 29 аминокислот синтезируется в α-клетках поджелудочной железы. Обладает гипергликемическим действием. В основном за счет усиления фосфоролитического распада гликогена печени. Активирует липолиз, активирует катаболизм белков. Соматостатин Панкреатический полипептид Гормоны производные аминокислот. Гормоны мозгового слоя надпочечников (катехоламины) Адреналин, норадреналин – эти гормоны являются производными тирозина (ТИР). Адреналин влияет на углеводный обмен → вызывает гипергликемию усиливая распад гликогена в печени до глюкозы; на жировой обмен → активирует липолиз, повышает концентрацию свободных жирных кислот; усисливает катаболизм белков. Является гормоном стресса, обладает вазотоноченским, кардиотоническим эффектом. Норадреналин – в большей степени нейромедиаторный эффект. Гиперпродукция катехоламинов: феохромоцитома (опухоль хромофильных клеток) Гормоны щитовидной железы Три-йод-тиронин (Т3), тироксин (Т4) – это тиреоидные гормоны; кальцитонин. Синтез тиреоидных гормонов проходит в несколько стадий: Поглощение I щитовидной железой за счет «йодного насоса» Окисление иодидов в молекулярную форму при участии фермента йодидпироксидаза 2I- + 2Н*+Н2О2→I2. Органификация йода – т.е. включение йода в состав аминокислоты тирозина находящейся в тиреоглобулине щитовидной железы. Сначала образуется моно-йод-тирозин, а потом ди-йод-тиронин. Конденсация 2 ди-йод-тирозинов Гидролиз Т4 от тироглобулина Тиреоидные гормоны – влияют на энергитический обмен, повышают потребление кислорода, синтез АТФ, для многочисленных биосинтетических процессов, для работы Na-Ca-насоса. В целом активируют процессы пролиферации, дифференцировки, активируют гемопоэз, остеогенез. На углеводный обмен – вызывают гипергликемию, на липидный липозиз, β-окисления жирных кислот, на белковый активируют синтез белков, ферментов, НК. Гипофункция – в детском возрасте кретинизм – низкий рост, умственная отсталость. У взрослых микседема – слизистый отек, нарушается обмен гликоз-амино-гликанов соединительной ткани и задерживается вода. Нарушаются энергетические процессы – мышечная слабость, гипотермия. Эндемический зоб – возникает при дефиците йода отмечается разрастания железы и гипофункция. Гиперфункция – проявляется как тиреотоксикоз, базедова болезнь – истощение организма, гипертермия, гипергликемия, поражение сердечной мышцы, неврологическая симптоматика, пучеглазия. Аутоиммунный тиреидит – связан с образованием антител к рецепторам, щитовидная железа пытается компенсировать это. Гормоны эпифиза. Мелатонин, адрено-гломеруло-тропин – производные триптофана, эпиталамин – пептид Мелотонин – регулирует синтез тканевых пигметов, оказывает осветляющий эффект и является антогонистом меланотропина гипофиза. Действует на дифференцировку клеток→противоопухолевый эффект, стимулирует иммунные процессы, препятствует преждевременному половому созреванию. Вместе с эпиталамином опеределяют биологические ритмы организма: выработка гонадотропных гормонов, суточные ритмы, сезонные ритмы. Адреногломерулотропин – активирует в надпочечниках выработку минералокортикоидов и таким образом регулирует водно-минеральный обмен. Стероидные гормоны Все они являются производными спирта холестерина. К стероидным гормонам относят гормоны коры надпочечников: Глюклклртикоиды Минералокортикоиды Предшественники мужских половых гормонов Глюкокортикоиды. Кортикостерон, кортизон и гидрокортизон (кортизол) – влияют на все виды обмена. Углеводный – вызывают гипергликемию активирую глюконеэгенез, липидный – усиливают липолиз на конечностях, активируют липогенез на лице и груди, белковый – активирует распад белков в большинстве тканей, активирует его синтез в печени. Оказывает выраженное противовоспалительное действие – ингибирует фософо-липазу А2 → тормозят синтез эцкозаноидов. Обеспечивают стресс-реакцию и в больших дозах подавляют иммунные процессы. Гиперфункция – может быть гипофизарного происхождения или коркового слоя → заболевание Иценко-Кушенга. Гипофункция – болезнь Аддисона (бронзовая болезнь) – проявляется сниженной сопротивляемостью ораганизма, нередко гипертензией, гиперпигментацией кожи. Минералокортикоиды. Дезоксикортикостерон, альдостерон (содержит альдегидную группу) – регулирют водносолевой обмен, способствует задержки натрия и выведению через почки К и протонов. При гиперфункции – болезнь Кона гипертензия, задержка воды, повышенная нагрузка на сердечную мышцу, снижение уровня калия, аритмия, алкалоз. Гипофункция – гипотония, сгущение крови, нарушение работы почек, ацитоз. Предшественники андрогенов. ДЕПС (де-гидро-эпиандро-стерон) гиперфункция – вирилизм у женщин развивается волосяной покров по мужскому типу, в тяжелой форме – адреногенитальный синдром. Андрогены Аддростерон, тестостерон, дигидротестостерон. Влияют на все виды обмена, синез белков, жиров, остеогенез, обмен фосфолипидов, определяют половую дифференцировку, поведенческие реакции, стимулирование развития ЦНС. Гипофункция – астеничная конституция, инфантилизм, нарушение половых функций. Женские половые гормоны. Эстрон, Эстродион, Эстродиол. Синтезируются из андрогенов путем ароматизации первого кольца. Регулируют овариально-менструальный цикл, беременность, лактацию. Активирую анаболические процессы (синтез белков, фосфолипидов, остеогенез), гипостеринэмическое действие. Гипофункция аменорея, остеопороз. Особенности гормонального статуса у детей. Сразу после рождения активируется функция гипофиза, коры надпочечников для обеспечения стрессовой реакции. Активируется щитовидная железа и выработка адреналина. Это направлено на усиление липолиза, распада гликогена и на согревание организма. Некоторая гипофункция паращитовидной железы → гипо-Са-эмия. В первое время после рождения ребенок получает некоторые гормоны в составе молока. В первые дни после рождения может развиваться половой криз связанный с отсутствием после рождения половых гормонов, который проявляется: нагрубание молочных желез, появление жировых точек, гнойничков, отек половых органов. В дошкольном возрасте активируется щитовидная, вилочковая железа, эпифиз, гипофиз. К периоду полового созревания эпифиз и тимус подвергаются эволюции, активируется выработка гонадотропных и половых гормонов. |