Биологическая химия - часть 61

 

  Главная      Учебники - Медицина     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  59  60  61  62   ..

 

 

Биологическая химия - часть 61

 

 

процессов обмена. В регуляции этих процессов, в осуществлении последова-

тельности протекания множества реакций гормоны занимают промежуточ-

ное звено между нервной системой и действием ферментов, которые

непосредственно регулируют скорость обмена веществ. В настоящее время

получены доказательства, что гормоны вызывают либо быструю (срочную)

ответную реакцию, повышая активность предобразованных, имеющихся

в тканях ферментов (это свойственно гормонам пептидной и белковой

природы), либо, что более характерно, например, для стероидных гормо-

нов, медленную реакцию, связанную с синтезом ферментов de novo. Как

будет показано далее, стероидные гормоны оказывают влияние на генети-

ческий аппарат клетки, вызывая синтез соответствующей мРНК, которая,

поступив в рибосому, служит матрицей для синтеза молекулы белка – фер-

мента. Предполагают, что и другие гормоны (имеющие белковую природу)

опосредованно через фосфорилирование негистоновых белков могут оказы-

вать влияние на гены, контролируя тем самым скорость синтеза соответст-

вующих ферментов. Таким образом, любые нарушения синтеза или распада

гормонов, вызванные разнообразными причинными факторами, включая

заболевания эндокринных желез (состояние гипо- или гиперфункции) или

изменения структуры и функций рецепторов и внутриклеточных посредни-

ков, приводят к изменению нормального синтеза ферментов и соответствен-

но к нарушению метаболизма.

Зарождение науки об эндокринных железах и гормонах относится

к 1855 г., когда Т. Аддисон впервые описал бронзовую болезнь, связанную

с поражением надпочечников и сопровождающуюся специфической пигмен-

тацией кожных покровов. Клод Бернар ввел понятие о железах внутренней

секреции, т.е. органах, выделяющих секрет непосредственно в кровь. Позже

Ш. Броун-Секар показал, что недостаточность функции желез внутренней

секреции вызывает развитие болезней, а экстракты, полученные из этих

желез, оказывают хороший лечебный эффект. В настоящее время имеются

бесспорные доказательства, что почти все болезни желез внутренней секре-

ции (тиреотоксикоз, сахарный диабет и др.) развиваются в результате

нарушения молекулярных механизмов регуляции процессов обмена, вы-

званных недостаточным или, наоборот, избыточным синтезом соответству-

ющих гормонов в организме человека.

Термин «гормон» (от греч. hormao – побуждаю) был введен в 1905 г.

У. Бейлиссом и Э. Старлингом при изучении открытого ими в 1902 г.

гормона секретина, вырабатывающегося в двенадцатиперстной кишке и

стимулирующего выработку сока поджелудочной железы и отделение

желчи. К настоящему времени открыто более сотни различных веществ,

наделенных гормональной активностью, синтезирующихся в железах внут-

ренней секреции и регулирующих процессы обмена веществ. Установлены

специфические особенности биологического действия гормонов: а) гормо-

ны проявляют свое биологическое действие в ничтожно малых концентра-

циях (от 10

–6

 до 10

–12

 М); б) гормональный эффект реализуется через

белковые рецепторы и внутриклеточные вторичные посредники (мессендже-

ры); в) не являясь ни ферментами, ни коферментами, гормоны в то же

время осуществляют свое действие путем увеличения скорости синтеза

ферментов de novo или изменения скорости ферментативного катализа;

г) действие гормонов в целостном организме определяется в известной

степени контролирующим влиянием ЦНС; д) железы внутренней секреции

и продуцируемые ими гормоны составляют единую систему, тесно связан-

ную при помощи механизмов прямой и обратной связей.

Под влиянием разнообразных внешних и внутренних раздражителей

249

возникают импульсы в специализированных, весьма чувствительных рецеп-

торах. Импульсы затем поступают в ЦНС, оттуда в гипоталамус, где

синтезируются первые биологически активные гормональные вещества,

оказывающие «дистантное» действие,– так называемые рилизинг-факторы.

Особенностью рилизинг-факторов является то, что они не поступают

в общий ток крови, а через портальную систему сосудов достигают

специфических клеток гипофиза, при этом стимулируют (или тормозят)

биосинтез и выделение тропных гормонов гипофиза, которые с током крови

достигают соответствующей эндокринной железы и способствуют выработ-

ке необходимого гормона. Этот гормон затем оказывает действие на

специализированные органы и ткани (органы-мишени), вызывая соот-

ветствующие химические и физиологические ответные реакции целостного

организма.

Наименее изученным до недавнего времени оставался последний этап

этой своеобразной дуги – действие гормонов на внутриклеточный обмен.

В настоящее время получены доказательства, что это действие осуществля-

ется через так называемые гормональные рецепторы, под которыми пони-

мают химические структуры соответствующих тканей-мишеней, содержа-

щие высокоспецифические участки (углеводные фрагменты гликопротеинов

и ганглиозидов) для связывания гормонов. Результатом подобного связы-

вания является инициация рецепторами специфических биохимических реак-

ций, обеспечивающих реализацию конечного эффекта соответствующего

гормона. Рецепторы гормонов белковой и пептидной природы расположе-

ны на наружной поверхности клетки (на плазматической мембране), а ре-

цепторы гормонов стероидной природы – в ядре. Общим признаком всех

рецепторов независимо от локализации является наличие строго простран-

ственного и структурного соответствия между рецептором и соответствую-

щим гормоном.

Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала и роль

вторичных мессенджеров (посредников) в реализации гормонального эф-

фекта подробно изложены в конце данной главы.

НОМЕНКЛАТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ

Химическая природа почти всех известных гормонов выяснена в деталях

(включая первичную структуру белковых и пептидных гормонов), однако

до настоящего времени не разработаны общие принципы их номенклатуры.

Химические наименования многих гормонов точно отражают их химиче-

скую структуру и очень громоздкие. Поэтому чаще применяются тривиаль-

ные названия гормонов. Принятая номенклатура указывает на источник

гормона (например, инсулин – от лат. insula – островок) или отражает его

функцию (например, пролактин, вазопрессин). Для некоторых гормонов

гипофиза (например, лютеинизирующего и фолликулостимулирующего),

а также для всех гипоталамических гормонов разработаны новые рабочие

названия.

Аналогичное положение существует и в отношении классификации

гормонов. Гормоны классифицируют в зависимости от места их природно-

го синтеза, в соответствии с которым различают гормоны гипоталамуса,

гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы,

половых желез, зобной железы и др. Однако подобная анатомическая

классификация недостаточно совершенна, поскольку некоторые гормоны

или синтезируются не в тех железах внутренней секреции, из которых они

секретируются в кровь (например, гормоны задней доли гипофиза, вазо-

250

прессин и окситоцин синтезируются в гипоталамусе, откуда переносятся

в заднюю долю гипофиза), или синтезируются и в других железах (напри-

мер, частичный синтез половых гормонов осуществляется в коре надпочеч-

ников, синтез простагландинов происходит не только в предстательной

железе, но и в других органах) и т.д. С учетом этих обстоятельств были

предприняты попытки создания современной классификации гормонов,

основанной на их химической природе. В соответствии с этой классифика-

цией различают три группы истинных гормонов: 1) пептидные и белковые

гормоны, 2) гормоны – производные аминокислот и 3) гормоны стероид-

ной природы. Четвертую группу составляют эйкозаноиды – гормоноподоб-

ные вещества, оказывающие местное действие.

П е п т и д н ы е и  б е л к о в ы е  г о р м о н ы включают от 3 до 250 и более

аминокислотных остатков. Это гормоны гипоталамуса и гипофиза (тироли-

берин, соматолиберин, соматостатин, гормон роста, кортикотропин, тире-

отропин и др. – см. далее), а также гормоны поджелудочной железы (инсу-

лин, глюкагон). Гормоны – п р о и з в о д н ы е  а м и н о к и с л о т в основном

представлены производными аминокислоты тирозина. Это низкомолеку-

лярные соединения адреналин и норадреналин, синтезирующиеся в мозго-

вом веществе надпочечников, и гормоны щитовидной железы (тироксин

и его производные). Гормоны 1-й и 2-й групп хорошо растворимы в воде.

Г о р м о н ы  с т е р о и д н о й  п р и р о д ы представлены жирорастворимыми

гормонами коркового вещества надпочечников (кортикостероиды), половы-

ми гормонами (эстрогены и андрогены), а также гормональной формой

витамина D.

Э й к о з а н о и д ы , являющиеся производными полиненасыщенной жир-

ной кислоты (арахидоновой), представлены тремя подклассами соединений:

простагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Эти нерастворимые в воде

и нестабильные соединения оказывают свое действие на клетки, находя-

щиеся вблизи их места синтеза.

Далее будут рассмотрены химическое строение, функции и пути биосин-

теза и распада основных классов гормонов, подразделяющихся на отдель-

ные группы в соответствии с классификацией, в основе которой лежит

химическая природа гормонов.

ГОРМОНЫ ГИПОТАЛАМУСА

Гипоталамус служит местом непосредственного взаимодействия высших

отделов ЦНС и эндокринной системы. Природа связей, существующих

между ЦНС и эндокринной системой, стала проясняться в последние

десятилетия, когда из гипоталамуса были выделены первые гуморальные

факторы, оказавшиеся гормональными веществами с чрезвычайно высокой

биологической активностью. Потребовалось немало труда и эксперимен-

тального мастерства, чтобы доказать, что эти вещества * образуются

в нервных клетках гипоталамуса, откуда по системе портальных капилля-

ров достигают гипофиза и регулируют секрецию гипофизарных гормонов,

точнее их освобождение (возможно, и биосинтез). Эти вещества получили

сначала наименование нейрогормонов, а затем рилизинг-факторов (от англ.

* Впервые Р. Гиймену и Э. Шалли удалось в начале 70-х годов выделить из ткани

гипоталамуса вещества, которые оказывали регулирующее действие на функцию гипофиза.

Эти авторы за открытие так называемых сверхгормонов совместно с Р. Ялоу, разработавшей

радиоиммунологический метод определения пептидных гормонов, были удостоены в 1977 г.

Нобелевской премии.

251

release – освобождать), или либеринов. Вещества с противоположным дейст-

вием, т.е. угнетающие освобождение (и, возможно, биосинтез) гипофизар-

ных гормонов, стали называть ингибирующими факторами, или статинами.

Таким образом, гормонам гипоталамуса принадлежит ключевая роль

в физиологической системе гормональной регуляции многосторонних био-

логических функций отдельных органов, тканей и целостного организма.

К настоящему времени в гипоталамусе открыто 7 стимуляторов (либе-

рины) и 3 ингибитора (статины) секреции гормонов гипофиза, а именно:

кортиколиберин, тиролиберин, люлиберин, фоллилиберин, соматолиберин,

пролактолиберин, меланолиберин, соматостатин, пролактостатин и

меланостатин (табл. 8.1). В чистом виде выделено 5 гормонов, для которых

установлена первичная структура, подтвержденная химическим синтезом.

Большие трудности при получении гормонов гипоталамуса в чистом

виде объясняются чрезвычайно низким содержанием их в исходной ткани.

Так, для выделения всего 1 мг тиролиберина потребовалось переработать

7 т гипоталамусов, полученных от 5 млн овец.

Следует отметить, что не все гормоны гипоталамуса, по-видимому,

строго специфичны в отношении одного какого-либо гипофизарного гормо-

на. В частности, для тиролиберина показана способность освобождать,

помимо тиротропина, также пролактин, а для люлиберина, помимо лютеи-

низирующего гормона,– также фолликулостимулирующий гормон.

252

ЦНС

Гипоталамус

Гипоталамические гормоны

(рилизинг-факторы)

Портальные

сосуды

Нейро-

физин

КРФ ТРФ

СРФ

СИФ

ПРФ

ПИФ

ФРФ

ЛРФ

Задняя

доля гипофиза

Передняя доля гипофиза

Окси-

тоцин

Вазопрес-

син

АКТГ

ТТГ

СТГ

Пролак-

тин

ФСГ, ЛГ

ЛГ, ФСГ

Гладкие

мышцы,

молочная

железа

Артериолы

Надпо-

чечни-

ки

Растущие

органы

и ткани

Молоч-

ная

железа

Семен-

ник

Яичник

Матка

Все органы

и ткани

Щитовидная

железа

Предстательная

железа, семенные

пузырьки

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  59  60  61  62   ..