Классификация гормонов

Существует несколько вариантов классификации гормонов в зависимости от того или иного признака, взятого за основу классификации. Так, существует классификация гормонов по месту их образования в организме. С этой точки зрения гормоны делятся на гормоны гипоталамуса, гормоны гипофиза, гормоны щитовидной железы, гормоны коры надпочечников, гормоны поджелудочной железы и т.д.

В основу второго варианта классификации заложена химическая природа гормонов. По химической природе гормоны делятся на 4 класса:

1. Гормоны белковой природы, причем в этом классе можно выделить два подкласса: а) гормоны простые белки (инсулин, соматотропин); б) гормоны сложные белки (тиреотропный гормон, гонадотропные гормоны), по химической природе они представляют собой гликопротеиды).

2. Гормоны полипептиды (либерины и статины гипоталамуса, вазопрессин и окситоцин, глюкагон, кортикотропин).

3. Гормоны производные аминокислот (мелатонин, адреналин, иодированые тиронины).

4. Гормоны стероидной природы (кортизол, альдостерон, прогестерон, эстрадиол, тестостерон).

Наконец, существует классификация гормонов по их функциональной роли. По этому признаку гормоны делят на классы:

1. Гормоны, регулирующие в организме обмен углеводов, липидов и белков (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин).

2. Гормоны, регулирующие водносолевой обмен (вазопрессин, альдостерон).

3. Гормоны, регулирующие фосфорнокальциевый обмен (паратгормон, кальцитонин, кальцитриол).

4. Гормоны, регулирующие репродуктивные функции (гонадотропные гормоны, прогестерон, эстрадиол, тестостерон).

5. Гормоны, регулирующие деятельность желез внутренней секреции (статины и либерины гипоталамуса, тиреотропный гормон, кортикотропный гомон).

Общая система гормональной регуляции

Метаболизма

Большинство желез эндокринной системы организма объединены в общую регуляторную систему, высшим центром которой является гипоталамус. Ключевая роль гипоталамуса в эндокринной регуляции ме таболизма определяется двумя моментами: вопервых, именно гипоталамус, главным образом, опосредованно, через гипофиз контролирует деятельность большинства остальных желез внутренней секреции; вовторых, гипоталамус, являясь частью центральной нервной системы, служит центром, осуществляющим объединение нервной и эндокринной регуляции функций организма.

В ядрах гипоталамуса синтезируются гормоны, являющиеся по своей химической природе полипептидами. Гормоны гипоталамуса поступают в переднюю долю гипофиза через специальную портальную систему, где регулируют главным образом выделение в кровь гипофизарных гормонов. Эти гормоны гипоталамуса делятся на три группы. Первую группу составляют гормоны, стимулирующие выделение гормонов гипофиза в кровяное русло, они получили название рилизинггормонов или либеринов. Вторая группа гормонов гипоталамуса ингибирует выделение гормонов гипофиза в кровь, их обычно именуют статинами. К настоящему времени выделены следующие гормоны гипоталамуса, относящиеся к двум указанным группам:

а). Рилизинггормоны (либерины)

1. Тиролиберин (ТРГ) стимулирует выделение тиреотропного гормона (ТТГ) гипофиза.

2. Кортиколиберин (КРГ) стимулирует выделение адренокортикотропного гормона (АКТГ) гипофиза.

3. Гонадолиберин (ГнРГ) стимулирует выделение лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулстимулирующего (ФСГ) гормонов гипофиза.

4. Соматолиберин (СТГРГ) стимулирует выделение соматотропного гормона (СТГ) гипофиза.

Предполагается также существование в гипоталамусе пролактолиберина (ПРЛРГ) и либерина меланоцитстимулирующего гормона (МСГРГ), однако до настоящего времени получить их в высокоочищенном виде не удалось.

б). Статины

1. Соматостатин (СС), ингибирующий выделение СТГ из гипофиза;

кроме того, он ингибирует выделение ТТГ.

2. Гонадолиберинассоциированный пептид (ГАП), ингибирующий выделение пролактина (ПРЛ) из гипофиза; кроме того, выделение ПРЛ сильно ингибируется дофамином. Иногда ГАП и дофамин объединяют под названием пролактинингибирующие гормоны (ПИГ).

Предполагается также существование меланостатина (МСГС), однако его существование не было подтверждено.

Третью группу гормонов гипоталамуса составляю два гормона окситоцин и вазопрессин, которые, синтезируясь в гипоталамусе, поступают в заднюю долю гипофиза, где временно накапливаются, а затем поступают в кровяное русло.

Вторым уровнем системы гормональной регуляции является гипофиз. Гормоны гипофиза также можно разделить на три группы. Первую группу составляют гормоны передней доли гипофиза, стимулирующие деятельность периферических желез внутренней секреции. К ним относятся:

1. ТТГ, стимулирующий синтез тетраиодтиронина (Т4) и трииодтиронина (Т3) в щитовидной железе.

2. АКТГ, стимулирующий синтез глюкокортикоидов корой надпочечников.

3. ЛГ и ФСГ, стимулирующих синтез половых гормонов в семенниках и яичниках.

К второй группе гормонов гипофиза относятся гормоны, воздействующие на клетки различных органов и тканей: СТГ, ПРЛ, МСГ, bлипотропный гормон (bЛПГ).

Третью группу гормонов составляют вазопрессин и окситоцин, которые, как уже упоминалось, синтезируются в ядрах гипоталамуса, но поступают в заднюю долю гипофиза, откуда поступают в кровяное русло. Эти два гормона также оказывают свое действие на клетки различных органов и тканей.

Наконец, третий уровень системы гормональной регуляции образуют периферические железы внутренней секреции, выделяющие различные гормоны, оказывающие регуляторные действие на уровне клеток различных органов и тканей.

В описанную систему не включены такие железы внутренней секреции как поджелудочная железа, мозговое вещество надпочечников, тимус и эпифиз. Однако это вовсе не значит, что перечисленные железы абсолютно автономны. Так, было сообщение о выделении из ткани гипофиза полипептида, стимулирующий выделение инсулина bклетками поджелудочной железы; на выделение инсулина поджелудочной железы также оказывает влияние нейромедиатор ацетилхолин, а выделение адреналина мозговым веществом надпочечников контролируется волокнами чревного нерва.

Изменение Изменение Изменение Изменение Изменение

скорости скорости скорости активности проницаемости

репликации транскрипции трансляции ферментов мембран

2.4. Регуляция содержания гормонов в крови

Содержание гормонов в крови регулируется с помощью различных механизмов. Наиболее часто встречающийся вариант это регуляция по принципу отрицательной обратной связи, когда повышение в крови концентрации какоголибо гормона приводит к торможению его синтеза, причем в реализации петли обратной связи может быть задействовано несколько желез внутренней секреции. Эта схема регуляции наиболее часто встречается в системе гипоталамус ДД> гипофиз ДД> периферическая железа внутренней секреции.

В гипоталамусе синтезируется рилизинггормон, который, воздействуя на гипофиз, стимулирует выделение в кровь тропного гормона. Тропный гормон гипофиза, в свою очередь, стимулирует синтез в периферической железе ее гормона. В результате срабатывания подобной цепи в крови повышается уровень того или иного гормона периферической железы внутренней секреции, воздействующего на клетки мишени различных органов и тканей.

Повышение содержания в крови гормона периферической эндокринной железы оказывает ингибирующее действие на всю систему путем торможения синтеза рилизинггормона в гипоталамусе, и тропного гормона в гипофизе. Стимулирующий сигнал выключается и в периферической железе внутренней секреции снижается продукцию своего гормона, а его постоянно идущая инактивация приводит к падению содержания гормона в крови. Этот регуляторный механизм известен под названием «длинная петля отрицательной обратной связи».

Тропный гормон гипофиза, выделение которого в кровь стимулируется рилизинггормоном гипоталамуса, также может оказывать ингибирующее действие на синтез рилизинггормона в гипоталамусе, что в конечном итоге приводит к затуханию стимулирующего сигнала в системе. Этот механизм получил название «короткая петля отрицательной обратной связи». Оба эти механизма представлены на следующей далее схеме:

_

В организме существуют также регуляторные метаболитногормональные обратные связи. В этих случаях на выделение гормона той или иной железой внутренней секреции оказывает регулирующее воздействие уровень какоголибо метаболита, содержание которого в крови находится под контролем этого гормона. Два типичных примера: глюкагон повышает содержание глюкозы в крови, в то же время высокий уровень глюкозы в крови ингибирует выделение глюкагона aклетками поджелудочной железы; паратгормон вызывает повышение содержания Са2+ в плазме крови, однако высокий уровень Са2+ в плазме крови ингибирует выделение паратгормона из паращитовидных желез.

2.5. Клеткимишени и рецепторы гормонов

Общее количество клеток в организме взрослого человека составляет по оценочным данным величину порядка 75 триллионов, причем насчитывается около 200 типов дифференцированных клеток. Лишь немногие из дифференцированных клеток способны продуцировать гормоны, но клетки практически все типов находятся под контролем тех или иных гормонов. Клетки, способные тем или иным образом отвечать на воздействие какого-либо гормона, получили название клеток мишеней для данного гормона. В свою очередь, органы или ткани, в которых воздействие гормона вызывает специфическую биохимическую или физиологическую реакцию, получили название органы мишени или тканимишени для данного гормона. Следует лишь иметь в виду, что та или иная ткань обычно содержит несколько типов дифференцированных клеток и далеко не все они реагируют на воздействие конкретного гормона. Так, на воздействие тиреотропного гормона в его органемишени щитовидной железе реагируют тироциты, тогда как другие варианты дифференцированных клеток, имеющихся в железе, на ТТГ не реагируют. С другой стороны, гормоны также различаются по широте спектра клеток, на которые они оказывают свое регулирующее действие. Например, bМСГ действует преимущественно на меланоциты, стимулируя в них синтез меланина, тогда как инсулин воздействует на многие типы клеток, увеличивая,

Для того, чтобы клетка реагировала на появление в окружающий ее среде гормона или другой сигнальной молекулы, она должна иметь в своем составе специализированные структуры, способные распознавать эти сигнальные молекулы. Такими специализированными структурами являются клеточные рецепторы. По химической природе клеточные рецепторы представляют собой сложные белки гликопротеиды, имеющие в своей структуре специализированные функциональные центры, способные к избирательному взаимодействию с той или иной сигнальной молекулой.

Избирательность взаимодействия рецептора с гормоном (или другой сигнальной молекулой) базируется на комплементарности поверхности центра связывания гормона и поверхности гормона или отдельного его участка. Это связывание осуществляется за счет слабых взаимодействий: электростатического или гидрофобного и поэтому обратимо.

Для рецепторов характерны три общих свойства: вопервых, высокая специфичность взаимодействия рецепторов с «своими» сигнальными молекулами (высокая аффинность связывания), позволяющая отбирать для взаимодействия нужные молекулы из их многочисленного окружения; вовторых, высокая чувствительность, позволяющая улавливать в окружающей среде «свои» сигнальные молекулы в концентрациях порядка нано или даже пикомолей; в третьих, насыщаемость связывания сигнальных молекул, обусловленная ограниченным количеством молекулрецепторов в составе клетки.

Все рецепторы являются полидоменными белками. На одном из доменов располагается центр связывания сигнальной молекулы это так называемый домен узнавания. Кроме домена узнавания в составе рецепторов всегда имеется домен, отвечающий за запуск внутриклеточных механизмов, обеспечивающих ответ клетки на внешний регуляторный сигнал это так называемый домен сопряжения. Взаимодействие центра связывания рецептора с своей сигнальной молекулой, например с гормоном, изменяет конформацию домена узнавания, волна конформационных изменений захватывает и домен сопряжения, что приводит к «активации» рецептора и включению внутриклеточных механизмов реализации внешнего регуляторного сигнала.

Каждая клетка имеет в своем составе несколько различных рецепторов, поэтому она может реагировать на воздействие различных сигнальных молекул, включая и различные гормоны. Набор рецепторов у каждого типа дифференцированных клеток индивидуален, поэтому каждый тип клеток реагирует лишь на определенный круг сигнальных молекул. Рецепторы для одной и той же сигнальной молекулы у клеток разного типа могут быть различными, поэтому один и тот же гормон может вызывать в различных клетках разный ответ. Наконец, для реализации внешних регуляторных сигналов, воспринимаемых с помощью различных рецепторов, могут использоваться общие внутриклеточные механизмы и в таком случае клетка будет отвечать в какойто мере одинаково на воздействие разных сигнальных молекул. В результате действия перечисленных факторов складывается сложнейшая мозаика функционирования регуляторных систем в многоклеточных организмах.

2.6. Механизм действия гормонов и других сигнальных молекул

Гормоны, как и другие сигнальные молекулы, воздействуют на клетки, корректируя в них ход обменных процессов. Эта коррекция метаболизма может базироваться на изменении количества различных белков в клетке: структурных белков, белковферментов или транспортных белков, или же на изменении функциональной активности клеточных белков, в особенности на изменениях эффективности катализа и трансмембранного переноса различных веществ.

Механизм действия гормонов в значительной мере зависит от физикохимических свойств молекул гормонов. Гормоны белковой природы, гормоныпептиды, гормоныпроизводные аминокислот за исключением иодированных тиронинов, как и родственные по химической природе другие сигнальные молекулы, обладая гидрофильными свойствами, не способны проникать через наружные мембраны клеток. Рецепторы этих биорегуляторов локализованы на внешней стороне наружной клеточной мембраны, поэтому требуется специальный механизм, обеспечивающий трансформацию внеклеточного регуляторного сигнала в сигнал внутриклеточный. Как правило, это связано с синтезом в клетке соединений, выступающих в качестве внутриклеточных мессенджеров или «вторых вестников», обеспечивающих формирование метаболического ответа клеток на внешний регуляторный сигнал.

Гормоны стероидной природы и иодированные тиронины, имеющие гидрофобные свойства, могут проникать через наружную мембрану внутрь клеток и, связываясь со своими рецепторами в цитозоле или ядре, сами участвуют в формировании метаболического ответа клеток на внешний регуляторный сигнал, в связи с чем эти биорегуляторы не нуждаются в посредниках типа «вторых вестников».

Регуляторный эффект гормонов первой группы базируется в первую очередь на изменении функциональной активности уже имеющихся в клетке белков, тогда как в основе регуляторных эффектов гормонов стероидов и иодированных тиронинов в первую очередь лежит изменение эффективности экспрессии генов и на этой основе изменение количества белков в клетке. Безусловно, при воздействии гормоновбелков, гормоновпептидов и гормоновпроизводных аминокислот также может происходить изменение эффективности экспрессии генов, но это результат воздействия на геном клеток модифицированных белковрегуляторов, структура которых обычно изменяется при опосредованном участии внутриклеточных мессенджеров.

Дата добавления: 2015-11-26