содержание   ..  10  11  12   ..

ГОНАДОТРОПИНЫ: ЛЮТЕИНИЗИРУЮЩИЙ И ФОЛЛИКУЛОСТИМУЛИРУЮЩИЙ ГОРМОНЫ

Действие

Двумя гипофизарными гормонами, регулирующими функцию по­ловых желез, являются фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), который стимулирует рост фолликулов яичника, а также рост яичек и сперматогенез, и лютеинизирующий гормон (ЛГ), кото­рый вызывает овуляцию и лютеинизацию яичниковых фоллику­лов, стимулирует функцию интерстициальных (лейдиговских) клеток яичек и повышает продукцию стероидов как яичниками, так и яичками. Из-за своей функции у мужчин ЛГ раньше назы­вали также гормоном, стимулирующим интерстициальные клетки (ГСИК). Третьим гипофизарным гормоном, который также влия­ет на яичники, является пролактин (раньше называвшийся лютеотропным гормоном или ЛТГ); у крыс он участвует в поддержании секреторной активности и жизнеспособности желтого тела после овуляции.

ФСГ и ЛГ связываются рецепторами яичников и семенников и их эффекты опосредуются механизмами с участием цикличес­ких нуклеотидов подобно эффектам других тропных гормонов ги­пофиза. Клетками-мишенями ФСГ в яичнике служат клетки примордиального фолликула, которые под действием этого гормона ускоряют свой рост и созревание. ЛГ стимулирует продукцию прогестерона желтым телом, увеличивает превращение холестери­на в прегненолон; он необходим также для процесса овуляции. Подробнее эффекты гонадотропинов на яичник обсуждаются в дру­гом разделе. Главными клетками-мишенями ФСГ в семенниках служат клетки Сертоли, в которых этот гормон вместе с тестосте­роном стимулирует продукцию андрогенсвязывающего белка, се­кретируемого в просвет канальцев. Клетками-мишенями ЛГ явля­ются клетки Лейдига, в которых стимулируется продукция андро­генов, особенно тестостерона. Андрогенсвязывающий белок переносит тестостерон в клетки канальцев, где вблизи развиваю­щихся сперматогоний создается высокая концентрация гормона, что способствует их созреванию. Подробнее эффекты гонадотропи­нов в семенниках рассматриваются в другом разделе.

Определение

Биологические методы. Описано много биологических методов оп­ределения ЛГ, в том числе индукция овуляции, снижение содер­жания в яичниках аскорбиновой кислоты и секреции прогестеро­на, а также рост предстательной железы. Содержание ФСГ опре­деляли раньше по его способности увеличивать размеры женских репродуктивных органов и потенцировать действие ЛГ. Ограни­ченная чувствительность и точность этих методов позволяет при­менять их только для определения содержания гонадотропинов в моче (и гипофизе). Кроме того, изменение химической структуры гонадотропинов, например десиалилация в процессе экскреции, могло бы обусловливать получение заниженных результатов опре­деления-секретируемых количеств. Разработаны и более чувстви­тельные методы биологического определения гонадотропинов, на­ходящие применение в научно-исследовательской практике. Одна­ко для рутинных клинических анализов методом выбора стал радиоиммунологический способ.

Как и для других гипофизарных гормонов, предложены радиолигандные методы определения как ЛГ, так и ФСГ. Радиорецептор­ные методы очень специфичны [47, 48] и обладают достаточной чувствительностью, чтобы позволить определять уровень гонадо­тропинов в крови. Целесообразность использования этих методов наряду с радиоиммунологическими была доказана при изучении секреции гонадотропинов с измененными биологическими свой­ствами.

Радиоиммунологические методы. Для определения ЛГ и ФСГ предложены чувствительные радиоиммунологические методы. Их специфичность зависит от конкретных антигенных детерминант, распознаваемых применяемыми антисыворотками. Хотя большин­ство таких методов позволяет разграничивать оба гонадотропина, но часто наблюдается перекрестная реакция между интактным гормоном и отдельными его субъединицами. Обычно это не состав­ляет проблемы для практики. В силу значительного сходства строения ЛГ и хорионического гонадотропина использование ан­тител к интактному гормону обнаруживает выраженную перекре­стную реакцию между этими гормонами. Для измерения низ­ких концентраций ХГ с целью ранней диагностики беременности предложен метод определения b-субъединицы ХГ, который характеризуется лишь незначительной перекрестной реакцией с ЛГ.

Радиоиммунологическое определение ЛГ и ФСГ в моче, хотя и практикуется реже в силу преимуществ определений в плазме для оценки динамики секреции, но в некоторых условиях остает­ся весьма полезной процедурой. Для определения гонадотропинов в моче можно использовать те же радиоиммунологические методы, что и для определения этих гормонов в плазме, хотя имеются дан­ные о некотором иммунологическом различии ЛГ и ФСГ в плазме и моче, обусловленном, по-видимому, химическим изменением гор­монов в процессе экскреции.

Некоторая проблема при радиоиммунологическом определении гонадотропинов в плазме связана с выбором стандартов. Препарат сравнения для биологических методов, получаемый из менопаузного гонадотропина мочи женщин в менопаузе (МГЧ), распреде­ляется Медицинским Научным Советом Великобритании и извес­тен под названием второго международного препарата сравнения (второй МПС/МГЧ). Поскольку по своим иммунологическим свой­ствам гонадотропины плазмы ближе к гонадотропинам гипофиза, чем мочи, в настоящее время Национальное Агентство гипофизар­ных препаратов выпускает другой стандарт (LER907), который представляет собой частично очищенный экстракт гипофиза, био­логическая активность которого калибруется по второму МПС/МГЧ : 20 мЕД ФСГ и 60 мЕД в 1 мг. Поскольку отношение иммунологической активности к биологической для препаратов гонадотропинов из мочи выше, чем для гипофизарных препаратов, иногда очень трудно сравнивать данные, получаемые в разных ла­бораториях. Для облегчения сравнения таких данных рекомендуется выражать результаты в эквивалентах миллиединиц второго МПС/МГЧ, а не в единицах реальной массы частично очищенного препарата сравнения.

Рис. 7—6. Изменение уровня гипофизарных и яичниковых гормонов в динамике нормального менструального цикла у женщин. Можно видеть, что повышение уровня эстрадиола в позднюю фолликулярную фазу, сменяемое его снижени­ем, предшествует «за­пускающему» овуляцию выбросу ЛГ и ФСГ в середине цикла (Speroff L. и соавт. Am. J. Obstet. GynecoL, 1971, 109, 234).

1 — ЛГ; 2 — ФСГ: З — прогестерон: 4 — эстради­ол: 5 — 1-оксипрогестерон..

Уровень гормона в гипофизе и плазме

Гипофиз. Содержание гонадотропинов в гипофизе у мужчин и женщин в пременопаузе составляет около 700 мЕД для ЛГ и 200 мЕД для ФСГ. После наступления менопаузы содержание го­надотропинов увеличивается более чем вдвое.

Плазма. Уровни ЛГ и ФСГ в плазме вскоре после рождения начинают повышаться и достигают пика к 1—4-му месяцу, когда содержание ФСГ у девочек превышает таковое у мальчиков, а ЛГ, напротив, выше у мальчиков [49]. Затем уровни обоих гормонов снижаются вплоть до наступления пубертатного возраста. В пу­бертатном периоде у мальчиков происходят ночные повышения содержания ЛГ и тестостерона в плазме, связанные с теми фазами сна, когда не отмечается быстрого движения глаз [50], что при­водит к заметному увеличению уровня ЛГ в моче. У девочек цик­лическую секрецию ФСГ и в меньшей степени ЛГ удается наблю­дать еще до начала менструаций.

Характер секреции ЛГ и ФСГ у взрослых овулирующих жен­щин представлен на рис. 7—6. В течение ранней фолликулярной фазы цикла уровень ФСГ слегка повышается, а затем обнаружи­вает прогрессирующее снижение. В то же время уровень ЛГ обычно остается постоянным или несколько повышается. В сере­дине цикла увеличение секреции эстрогенов развивающимся фол­ликулом приводит к резкому увеличению содержания ЛГ и в меньшей степени ФСГ, что «запускает» овуляцию. В течение лю­теальной фазы уровни ЛГ и ФСГ снижаются.

Содержание ЛГ и ФСГ у мужчин сходно с таковым у женщин в течение фолликулярной фазы цикла, если не считать овуляторного выброса этих гормонов. У представителей обоего пола сниже­ние функции половых желез сопровождается повышением уровней ФСГ и ЛГ. У женщин такое повышение происходит в менопаузе, а у мужчин постепенное повышение уровня этих гормонов реги­стрируется в течение 6—8-го десятка жизни. В постпубертатном периоде у мужчин и женщин наблюдается эпизодическая секре­ция ЛГ с пиками каждые 2—3 ч. Вспышки секреции ФСГ менее выражены и труднее поддаются выявлению. Они могут совпадать или не совпадать со вспышками секреции ЛГ.

С помощью специфического радиоиммунологического метода в крови обнаружена свободная a-субъединица гликопротеиновых гормонов, причем у женщин после наступления менопаузы ее уро­вень значительно повышается. В ответ на ГнРГ увеличивается содержание как a-субъединипы, так и ЛГ-бета [51]. Как и в отно­шении ТТГ, внутривенная инфузия ЛГ не приводит к появлению в крови свободных субъединиц, что служит дополнительным дока­зательством их непосредственной секреции гипофизом.

Моча. Содержание гонадотропинов в моче обычно отражает их уровень в плазме за одним лишь важным исключением, которым является препубертатный период, когда уровень ЛГ и ФСГ в моче оказывается непропорционально низким по отношению к соответ­ствующим уровням в плазме. Количество ЛГ и ФСГ в 3-часовых порциях мочи тесно коррелирует с интегральной концентрацией гонадотропинов в плазме за тот же период [52] и может служить поэтому полезным показателем секреции гонадотропинов.

Метаболизм и скорость секреции

Несмотря на сходство структуры, скорости метаболического кли­ренса отдельных гонадотропинов в плазме обнаруживают замет­ные различия. Период полужизни ЛГ составляет около 30 мин, тогда как ФСГ — примерно вдвое больше, а хорионического гона­дотропина — много часов. Эти различия относят за счет разного содержания сиаловых кислот в трех гормонах, поскольку десиализация значительно укорачивает период их полужизни в плазме. Скорость секреции ЛГ у взрослых лиц с нормальной функцией половых желез составляет 500—1000 мЕД/сут, а ФСГ — 50— 100 мЕД/сут. Поскольку скорости метаболического клиренса этих гормонов не изменяются в постменопаузе, изменение скоростей секреции отражается на уровне гонадотропинов в плазме.

Регуляция секреции

Секреция гонадотропинов у овулирующих особей женского пола контролируется сложным и многокомпонентным механизмом, в котором принимают участие гипоталамус и половые железы. Со­держание гонадотропинов и их реакция на ГнРГ при различных клинических состояниях приведены в табл. 7—3. Прогрессирую­щее повышение секреции эстрогенов развивающимся фолликулом, который находится под влиянием ФСГ и ЛГ, оказывает стимулирующее действие на гипоталамус, что приводит к усилению секре­ции ГнРГ. Имеется много данных, указывающих на то, что секре­ция эстрогенов в определенной степени определяется собственным яичниковым циклом. Эстрогены повышают также чувствитель­ность гонадотрофов к эффекту ГнРГ; кульминацией всех этих влияний является овуляторный выброс ЛГ и ФСГ. Прогестерон, секретируемый желтым телом, в присутствии эстрогенов также усиливает реакцию гонадотропинов на ГнРГ, но, по-видимому, оказывает тормозное влияние на гипоталамус по механизму отри­цательной обратной связи. Эффект эстрогенов в системе обратной связи на самом деле гораздо сложнее, поскольку в зависимости от дозы и длительности воздействия эстрогенов можно наблюдать как стимулирующие, так и тормозные влияния на гипофиз. Крат­ковременное воздействие эстрогенов снижает как исходную се­крецию ЛГ, так и реакцию ЛГ на ГнРГ [53]. При более длитель­ном воздействии эстрогенов, особенно в относительно малых до­зах, реакция гонадотропинов усиливается [54]. Дальнейшее уве­личение продолжительности введения эстрогенов вновь снижает эту реакцию. Реакцию гонадотропинов на ГнРГ усиливает также предварительное воздействие самого рилизинг-гормона, и этот «самозапускающий» эффект ГнРГ является эстрогензависимым. Так, реакция ФСГ и особенно ЛГ на ГнРГ усиливается при после­довательных инъекциях пептида, причем эстрогены увеличивают степень этого усиления. В отсутствие предыдущего воздействия ГнРГ, что наблюдается после перерезки ножки гипофиза или при некоторых повреждениях гипоталамуса, реакция ЛГ и ФСГ на острое введение ГнРГ может вообще не проявляться.

Таблица 7—3. Реакции гонадотропинов при нарушениях в системе гипоталамус — гипофиз — половые железы

Примечание. О — отсутствие реакции, н — нормальная реакция.

По поводу точек приложения действия эстрогенов в гипотала­мусе все еще имеются разногласия, но по крайней мере с функ­циональной точки зрения существуют два различных локуса их действия. Положительный эффект обратной связи, который за­ключается в повышении секреции ГнРГ, наблюдается только у особей женского пола и, -как считают, замыкается в той части гипоталамуса, которая определяет цикличность репродуктивной функции. Отрицательный эффект эстрогенов по механизму обрат­ной связи в головном мозге легче всего показать после наступле­ния менопаузы или хирургической кастрации, когда введение эстрогенов приводит к снижению содержания ЛГ и ФСГ до уров­ня, наблюдаемого в пременопаузе.

У особей мужского пола на регуляцию секреции гонадотропи­нов, по-видимому, не влияет циклическая функция ни гипотала­муса, ни семенников. Тестостерон оказывает главным образом отрицательное действие в системе обратной связи, причем можно показать замыкание этой системы на уровне как гипоталамуса, так и гипофиза. Повышенные уровни ЛГ и ФСГ, часто регистри­руемые у лиц в возрасте старше 60 лет, а также после кастрации, снижаются при введении тестостерона. У мужчин в отличие от женщин эстрогены оказывают только тормозное влияние на секре­цию гонадотропинов.

Хотя известно, что именно тестостерон является основным гор­моном, участвующим в регуляции секреции ЛГ в системе обрат­ной связи, его роль в регуляции секреции ФСГ трудно докумен­тировать. Несмотря на то что секрецию ФСГ несомненно модули­руют не только эстрогены, но и андрогены, существуют веские прямые доказательства продукции семенниками другого полипеп­тидного гормона, называемого «ингибином», который оказывает главный тормозной эффект по механизму обратной связи. Ингибин идентифицирован в жидкости сети семенников животных и в се­менной жидкости здоровых мужчин; по всей вероятности, он при­сутствует и в яичниках, но его полная характеристика — дело бу­дущего. На животных нескольких видов показано, что он угнетает секрецию ФСГ (но не ЛГ) как в исходных условиях, так и в от­вет на ГнРГ [55], что свидетельствует о его действии на уровне гипофиза. Ингибин, по-видимому, угнетает секрецию ФСГ и по­сле инъекции непосредственно в ЦНС; это ставит вопрос о воз­можности существования многих точек приложения его действия. Разработка методов определения ингибина могла бы прояснить многие аспекты в отношении физиологии регуляции секреции ФСГ.

Помимо половых гормонов, действующих по механизму обрат­ной связи, на секрецию ЛГ и ФСГ влияет и пролактин. Предпо­лагается его ингибиторный эффект как на гипофизарном, так и на гипоталамическом уровне, который может определяться либо самим гормоном, либо каким-то посредником его действия. При­мером эффектов пролактина служит отсутствие овуляции в период послеродовой физиологической лактации, а также у больных с пролактинсекретирующими опухолями гипофиза. Реакция ЛГ на ГнРГ ослабляется при введении глюкокортикоидов, а также у больных с синдромом Кушинга, что свидетельствует о тормозном влиянии глюкокортикоидов на секрецию ЛГ.

СОМАТОМАММОТРОПНЫЕ ГОРМОНЫ

Химия

Этот класс соединений включает в себя два гипофизарных гор­мона — СТГ и пролактин и один гормон плацентарного происхож­дения — плацентарный лактоген, или хорионический соматомам­мотропин. Все эти гормоны состоят из одной пептидной цепи с внутренними дисульфидными связями. Структуры как СТГ, так и пролактина обнаруживают значительное межвидовое сходство. Например, 73% аминокислотных остатков идентичны в пролакти­нах человека и овцы [56] и 64% остатков идентичны в СТГ че­ловека и овцы [57]. Это указывает на относительно небольшие изменения генома в процессе эволюции позвоночных [58]. Не­смотря на такое сходство, гормоны роста животных, стоящих на эволюционной лестнице ниже приматов, не проявляют биологиче­ской активности у человека. Значительная гомология существует и между первичными структурами СТГ и плацентарного лактогена; в них идентичны 159 (83%) из 191 аминокислотного остатка (рис. 7—7). В отличие от этого в пролактине и СТГ идентичны только 16% остатков, а в пролактине и плацентарном лактогене— 13%. СТГ и плацентарный лактоген содержат по две дисульфид­ных связи, тогда как пролактин, цепь которого на 7 аминокислот длиннее, чем в двух других гормонах, содержит три такие связи. Несмотря на различия в структуре, каждому из трех гормонов присуща как лактогенная, так и стимулирующая рост активность.

Предпринималось множество попыток установить биологичес­ки активное ядро гормона роста, для чего изучались взаимоотно­шения между его структурой и функцией [59]. Было обнаружено, что ростовая активность принадлежит фрагментам из нескольких разных участков молекулы, хотя чаще всего эту активность нахо­дили в области, содержащей часть или всю последовательность с 80-го по 140-й аминокислотный остаток. Синтетические фрагмен­ты, включающие эту область, также обладают ростовой актив­ностью.

Биосинтез

Недавно проведенные исследования по идентификации информа­ционных РНК для СТГ и пролактина и их трансляции в бескле­точных системах показали, что оба гормона синтезируются в виде молекул с большей молекулярной массой, чем та, которую имеют секретируемые в норме гормоны. Молекулярная масса предшест­венников гормонов — препролактина и пре-СТГ, составляет при­мерно 28000; избыток ее определяется главным образом присут­ствием в их составе дополнительного N-концевого пептида, состоя­щего примерно из 30 аминокислот [60]. Этот высокогидрофобный фрагмент одинаков во всех предшественниках и считается необ­ходимым для транспорта вновь синтезированного белка в цистер­ны эндоплазматического ретикулума, где происходит последующая «упаковка» гормонов. Эндоплазматические мембраны содержат ферменты, способные отщеплять сегмент предшественника от гор­мона.

Помимо мономерных форм этих гормонов, в экстрактах гипо­физа и плазме обнаружены иммунореактивные вещества с раз­мерами, примерно вдвое превосходящими размеры мономера («большой» СТГ, «большой» пролактин и «большой» плацентар­ный лактоген). Во всех трех случаях «большой» гормон представ­ляет собой, по-видимому, димер, объединенный межцепочечными дисульфидными, а не пептидными связями [61, 62]. Установле­но, что «большой» СТГ непосредственно секретируется гипофизом [63], причем высказано предположение, что его аминокислотный состав отличается от состава мономерного СТГ. «Большой» СТГ связывается с мембранными рецепторами печени и может вытес­нять мономер СТГ из связи с ними [64], хотя биологическая ак­тивность «большого» гормона меньше, чем у мономера, а его фи­зиологическая роль пока неизвестна.

В гипофизе и крови находили также формы СТГ и пролактина с еще большей молекулярной массой. Присутствие основного их количества можно объяснить агрегацией гормонов в процессе эк­стракции, очистки и анализа. Небольшая же их часть в гипофизе представляет собой образующийся гормон, еще не потерявший связи с рибосомами.

содержание   ..  10  11  12   ..