основе аффинности связи гормона с рецептором лежит комплиментарность распределения электрических зарядов и водородных связей, а также конформативной структуры белка. Это означает, что гормон и рецептор подходят друг другу не только как ключ к замку, но и соответствующие поляризованные полюсы и участки, способные к образованию водородных связей, так же идеально совмещаются. Некоторые ионные каналы клеточных мембран, а также помпы и транспортеры имеют участки для связывания гормонов. Однако следует подчеркнуть, что имеется возможность взаимодействия рецепторов с иными веществами, в результате чего блокируется действие гормона. Степень гормонального воздействия на клетку зависит не только от количества гормона, но и от числа специфических рецепторов к нему.
Все изученные гормоны по механизму действия разделены на две группы:
-
Стероидные и тиреоидные гормоны.
-
Гормоны-белки, полипептиды и аминокислоты.
Механизм действия стероидных и тиреоидных гормонов
Гормон проникает в клетку и связывается со специфическим белком-рецептором. Гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро и вступает во взаимодействие с определенными участками ядерной ДНК, а именно, с регуляторными участками генов, которые носят название гормон-респонсивные элементы. Эти короткие симметричные фрагменты ДНК выполняют функции усилителей транскрипции. Результатом этого взаимодействия является образование особой матричной РНК, которая выходит из ядра и способствует синтезу на рибосомах белка или белка-фермента. Таким образом, стероидные и тиреоидные гормоны проявляют свое действие на уровне генов, изменяя интенсивность синтеза белка.
Механизм действия гормонов-белков и полипептидов
Большинство гидрофильных гормонов не способно проходить через липофильную клеточную мембрану. Поэтому передачу гормонального сигнала в клетку осуществляют мембранные рецепторы. Рецепторы – это интегральные мембранные белки, которые связывают гормоны на внешней стороне мембраны. Связывание гормона с рецептором на поверхности клетки приводит к конформационным изменениям и активации белкового рецептора. Существуют рецепторы трех типов, действие которых несколько различается. Таким образом, связывание гормона с одним из трех мембранных рецепторов влечет за собой один из вариантов внутриклеточного ответа, результатом которого является активация внутриклеточной протеинкиназы, изменение концентрации ионов или синтез вторичных мессенджеров (посредников). Ко вторичным мессенджерам относятся цАМФ, Са++ , инозитолтрифосфат, диацилглицерол, цГМФ. Эти мессенджеры способны прямо
104
или косвенно воздействовать на ход биохимических реакций в клетке за счет увеличения в клетке концентрации Са++ или активирования ферментов протеинкиназ . Протеинкиназы в свою очередь фосфорилируют другие ферменты с помощью АТФ, увеличивая, таким образом, их активность.
Таблица 5
Функциональная классификация гормонов
| Орган секреции гормона | Гормон | Химическая природа гормона |
|---|---|---|
| Гипоталамус | Рилизинг-факторы | Полипептиды |
| Гипофиз (передняя доля) | Адренокортикотропный гормон Соматотропный гормон Пролактин Липотропный гормон Тиреотропный гормон Фолликулостимулирующий гормон Лютеинезирующий гормон | Полипептид Белок Белок Белок Гликопротеид Гликопротеид Гликопротеид |
| Средняя доля гипофиза | Меланоцитостимулирующий гормон | Полипептид |
| Нейрогипофиз | Вазопрессин Окситоцин | Полипептид Полипептид |
| Щитовидная железа | Тироксин Трийодтиронин Тиреокальцитонин | Производное тирозина Производное тирозина Полипептид |
| Паращитовидные железы | Паратгормон | Белок |
| Поджелудочная железа | Инсулин Глюкагон Соматостатин Панкреатический полипептид | Белок Полипептид Белок Полипептид |
| Надпочечники (корковое вещество) | Альдостерон, кортизол, кортикостерон, андрогены, эстрогены, прогестерон | Производные холестерола |
| Надпочечники (мозговое вещество) | Адреналин, норадреналин | Производные тирозина (катехоламины) |
| Яичники | Эстрадиол, прогестерон | Производные холестерола |
| Семенники | Тестостерон, эстрогены | Производные холестерола |
| Почки | Ренин Эритропоэтин 1,25-дигидроксихолекальцифирол | Белок Гликопротеид Производное холестерола |
| Сердце | Предсердный натрий- уретический пептид | Полипептид |
| Шишковидная железа | Мелатонин | Производное триптофана |
Необходимо отметить, что итогом влияния гормонов любой природы на клеточный метаболизм является изменение скорости и интенсивности биохимических реакций. Гормоны реализуют свое действие с помощью ферментов, изменяя скорость их синтеза или активность. В качестве примера можно привести действие кортизола на организм, точнее только одну из сторон метаболизма этого гормона. Известно, что под влиянием кортизола повышается концентрация глюкозы в крови. Как это происходит? На самом деле гормон увеличивает синтез в клетках ряда ферментов. Тканевые протеазы катализируют гидролиз мышечных белков и высвобождение аминокислот. Печеночные трансаминазы (АЛТ, АСТ) способствуют переаминированию глюкогенных аминокислот и высвобождению кетокислот для глюконеогенеза (например, важнейший поставщик пировиноградной кислоты – аланин подвергается воздействию аланинаминотрансферазы). И, наконец, ферменты, активирующие сам гюконеогенез, способствуют синтезу молекул глюкозы. Вышеописанное можно представить в виде схемы:
Белок → аланин → пировиноградная кислота → глюкоза
Но все этапы перехода от одного вещества к другому катализируют ферменты. Таким образом, кортизол изменяет активность ферментов, участвующих в этой цепи. Мы видим только конечный результат – увеличение концентрации глюкозы, но становится понятным, какой сложный, многоступенчатый процесс регулируется одним гормоном.
Гипоталамус
Гипоталамус осуществляет связь между центральной нервной системой и железами внутренней секреции. Здесь локализуются высшие центры симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, регулирующие артериальное давление, проницаемость сосудов, теплопродукцию, теплоотдачу, аппетит и ряд других обменных процессов. Гипоталамус осуществляет регуляцию деятельности желез внутренней секреции как через гипофиз (трансгипофизарно), так и минуя его (парагипофизарно). В свою очередь деятельность гипоталамических центров находится под контролем других отделов ЦНС и особенно коры головного мозга (В. В. Потемкин, 1999). Регуляция секреции тропных гормонов гипофиза осуществляется рилизинг-факторами (рилизинггормонами) гипоталамуса. Рилизинг-факторы подразделяются на статины и либерины, которые воздействуют на соответствующие клетки передней доли гипофиза, побуждая или наоборот, запрещая выработку тех или иных тропных гормонов.
