Синтез, секреция и выделение гормонов из организма

Транспорт гормонов кровью

Происходит в двух формах: свободной и связанной. В отношениитранс­порта в связанной форме выделяют:

1. Специфическое связывание со специальными транспортнымибелками (например, транскортин транспортирует глюкокортикоиды,секс-сте­роидсвязывающий глобулин – половые стероиды).

2. Неспецифическое связывание – связывание с гамма-глобулинами, ад­сорбция на эритроцитах.

Биологическое значение связывания:

  • Ø предотвращение чрезмерного гормонального эффекта;
  • Ø создание биологического резерва гормона;
  • Ø защита гормона от быстрой инактивации;
  • Ø защита гормона от быстрого выведения.

Взаимодействие гормона с клеткой-мишенью

Взаимодействие гормона с клеткой-мишенью включает процесс рецепции и трансдукции.

Рецепция. Основана на существовании на поверхности или внутри клетки специальных веществ (в частности, олигопептидов), обладающих высокой избирательной чувствительностью (аффинностью) к сигнальной молекуле-лиганду.

Трансдукция. Образование комплекса гормон – рецептор инициирует активацию внутриклеточных процессов, обеспечивающих, в конечном итоге, ответ клетки, обусловленный ее спецификой. Это явление получило название трансдукции биологического сигнала в клеточный ответ.

В зависимости от локализации рецепторов различают два основных типа взаимодействия: мембранный (контакт­ный, внеклеточный) ивнутриклеточный, включающий в свою очередь, два варианта: цитозольный и ядерный
(рис. 2).

1. Мембранный тип рецепции характерен для белковых и по­липептидных гормонов, для которых мембрана клеток непроницаема. Последовательность взаимодействий при этом: взаимодействие гормона ирецептора → образо­вание активного комплекса «гормон+ рецептор» → активация соответст­вующего фермента, включающего определеннуюсистему вторичных (вто­рых) посредников, которые обеспечивают формирование ответа клетки на сигнал (гормон). Известны следующиесистемы вторых посредников (мес­сенджеров).

А. Системы циклических нуклеотидов. Последовательность событий: ак­тивный комплекс «гормон+рецептор»→ активация аденилатциклазы (или гуанилатциклазы) → образование из АТФ (или ГТФ)циклического АМФ (или цГМФ) → активация соответствующих протеинкиназ → фосфорилиро­вание и активация белков клетки. Прекращение эффекта обеспечивается инактивацией циклических нуклеотидов(фермент фосфодиэстераза) и их вымыванием из клетки. Циклический АМФ является вторичным мессенджером для АКТГ, ФСГ, ЛГ, ТТГ, паратгормона, кальцитонина, цГМФ – для окситоцина, атриального натрийуретического пептида и некоторых других гормонов.

Б. Фосфатидилинозитоловый цикл. Последовательность взаимодейст­вий: активный комплекс «гормон + рецептор»→ активация фосфоинозит­диэстеразы (фосфолипазы С) через комплекс с протеином G → гидролиз фосфатидилинозитола 4,5-дифосфата → образованиеинозитол-1,4,5-три­фосфата и диацилглицерола. Дальнейшая организация активного ответа клетки реализуется следующими двумя механизмами:

Ø Инозитол-1,4,5-трифосфат → выход ионов кальция из эндоплазматиче­ского ретикулума → образование активного комплекса «кальций+ кальмодулин» (рецепторный белок для кальция) → актива­ция «кальций+кальмодулин»-зависимой протеинкиназы → фосфорилирование белков клетки.

Ø Диацилглицерол с участием ионов кальция → активацияпротеинкиназы С → образование эйкозаноидов и модуляция активно­сти ионных каналов.

В. Тирозиновые протеинкиназы. Схема взаимодействий: образование ком­плекса «гормон+рецептор»→ аллостерическая активациявнутриклеточ­ного белкового доменарецептора, обладающего протеинкиназной активно­стью → аутофосфорилирование тирозинкиназы → фосфорилирование кле­точных белков.

Факторы риска развития сахарного диабета

1. Избыточный вес, обусловленный перееданием, низкой физической активностью, приемом алкоголя.

2. Стрессовые ситуации: инфекции, операции, острые неотложные состояния (инфаркт миокарда, эмболии), физические и психические травмы.

3. Заболевания печени, особенно циррозы.

4. Заболевания поджелудочной железы (панкреатиты, гемохроматоз).

5. Некоторые лекарственные средства: диуретики, гипотензивныепрепараты в сочетании с диуретиками, контрацептивные препараты,глюкокортикоиды.

Механизм развития СС расстройств при гипертиреозе

1. Изменения со стороны сердечно-сосудистой системы объединяют в общий термин «тиреотоксическое сердце». Наиболее частымсимптомом является тахикардия, которая сохраняется в покое и вовремя сна, но увеличивается при волнении и физической нагрузке.Встречаются также синусовая аритмия, редко – экстрасистолия. Притяжелой форме тиреотоксикоза часто возникает мерцательная аритмия. Без предшествующих изменений в сердечной мышце она отмечается у 90% больных, а у больных тиреотоксикозом пожилого возрастана фоне атеросклероза наблюдается у 60%.

Стойкость и выраженность мерцательной аритмии зависит от характера и глубины поражения предсердий. При преобладании функциональных нарушений мерцательная аритмия бывает обратимой.Однако, она всегда являетсягрозным сигналом, указывающим на необходимость срочных радикальных мероприятий. Изменения сердечной деятельности связывают с повышенной возбудимостью мышцы предсердий в результате усиления адренергических влияний и неблагоприятным воздействием тиреоидныхгормонов на обменные процессы в миокарде.

Достаточно часто при тиреотоксикозе возникают приступы стенокардии напряжения и покоя вследствие того, что сердце неадекватно реагирует на адренергические и холинергические воздействия.Однако инфаркт миокарда бывает редко.

Патологическая доминанта

Очаг патологически усиленного возбуждения, возникающего в ЦНС под влиянием болезнетворного раздражения.

Определение «Доминанта» предложил Ухтомский А.А. (русский князь, который обучался в духовной академии)

Доминанта – господствующий центр возбуждения.

Свойства доминанты:

1. повышенная возбудимость центра;

2. господствующее положение центра в результате очень сильного возбуждения;

3. способность к суммации возбуждения, иррадиация возбуждения – притягивание возбуждения из других центров.

4. способность тормозить активность других центров

5. Лечение неврозов.

1) Устранить психическую травматизацию.

2) Медикаментозная коррекция нервных процессов (транквилизаторы, седативные, снотворные).

3) Правильный режим труда и отдыха.

Свойства истинных гормонов

1. Специфичность действия, проявляющаяся в том, что каждый гормон вы­зывает строго определенный, характерный только для него эффект.

2. Высокая биологическая активность, проявлением которой служит эф­фективность чрезвычайно низких концентраций гормона в плазме крови.

3. Выделение в циркулирующие жидкости организма и дистантный харак­тер действия.

Б. Гистогормоны (тканевые гормоны). Имеют следующие характери­стики:

1. Образуются в различных органах и тканях.

2. Осуществляют кратковременное действие, т.к. являются короткоживу­щими соединениями.

3. Действуют локально через межклеточные контакты (паракринное дей­ствие) и гуморально в пределах ткани, которая их продуцирует, или на близ­лежащие ткани.

Таким образом, гистогормоны обеспечивают быструю саморегуляцию тканевых процессов. Среди гистогормонов выделяют, как правило, две под­группы:

Ø Тканенеспецифические, обладающие более широким спектром физиоло­гического действия: вазоактивные кинины, биогенные амины (серотонин, гистамин, аденозин), гепарин и др.

Ø Тканеспецифические, отличающиеся более высокой специализацией ме­стного действия: тканеспецифические факторы роста (эпидермиса, фибробластов и др.).

Типы действий биологически активных веществ на клетки-мишени.

Паракринный аутокринный

эндокринный нейроэндокринный

В. Парагормоны – биологически активные метаболиты, не имеющие специфического происхождения, т.е. образующиеся в различных тканях и органах. Они могут приобретать роль специфических внешних регуляторов в отноше­нии различных функций: например, углекислота активирует нейроны буль­барного дыхательного центра, ионы кальция участвуют в регуляции сек­реторного процесса в железистых клетках и выделения медиаторов нервными окончаниями.

Биосинтез гормонов

Белково-пептидные гормоны чаще всего синтезируются в виде неактивных предшественников и образуются по схеме препрогормон® прогормон®активный гормон.

Препрогормон синтезируется на рибосоме. Препрогормон имеет на N- конце сигнальный пептид, необходимый для переноса молекулы в шероховатый эндоплазматический ретикулум, а затем в комплекс Гольджи.

После удаления сигнального пептида препрогормон превращается в прогормон.

В комплексе Гольджи прогормон пакуется в секреторные везикулы и непосредственно в них происходит дальнейший частичный протеолиз с образованием активного гормона.

При синтезе гормонов из числа сложных белков гликопротеинов (например, фолликулостимулирующего (ФСГ) или тиреотропного (ТТГ) гормонов гипофиза) в процессе созревания происходит включение углеводного компонента в структуру гормона.

Стероидные гормоны синтезируются из холестерина или из его производного — дегидрохолестерина.

Общим предшественником всех кортикостероидов служит холестерин. При синтезе кортикостероидов образуется более 40 метаболитов, дающихся по структуре и биологической активности.

Основными кортикостероидами, обладающими выраженной гормональной активностью, являются кортизол—глюкокортикоид, альдостерон—минералокортикоид и андрогены.

На первом этапе синтеза кортикостероидов сходят превращение холестерина в прегненолон пугем отщепления 6-углеродного фрагмента от боковой цепи холестерина и окисление С20 углеродного атома.

Прегненолон превращается в прогестерон -предшественник С21-стероидов — кортизола и альдостерона, и С19-стероидов, предшественники андрогенов.

Каким именно стероидом окажется конечный продукт, зависит от набора ферментов в клетке и последовательности реакций гидроксилирования.

Первичное гидроксилирование прогестерона 17 — гидроксилазой, а затем 21- и 11-гидроксилазой к синтезу кортизола.

Реакции образования альдостерона включают гидроксилирование прогестерона сначала 21-гидроксилазой, а затем 11-гидроксилазой.

Особенности действия гормонов

Стероидные гормоны транспортируются кровью в комплексе со специфическими транспортными белками.

Скорость синтеза и секреции кортизола регулируется гипоталамо-гипофизарной системой по меха­низму отрицательной обратной связи.

Катаболизм гормонов коры надпочечников происходит прежде всего в печени.

Здесь протекают реакции гидроксилирования, окисления и восстанов­ления гормонов. Продукты катаболизма кортикосте­роидов (кроме кортикостерона и альдостерона) вы­водятся с мочой в форме17-кетостероидов. Эти продукты метаболизма выделяются преимуществен­но в виде конъюгатов с глюкуроновой и серной кис­лотами.

У мужчин 2/3 кетостероидов образуется за счет кортикостероидов и 1/3 — за счет тестостерона (всего 12—17 мг/сут).

У женщин 17-кетостероиды об­разуются преимущественно за счет кортикостерои­дов (7—12 мг/сут).

Биосинтез катехоламинов и дофамина. Исходным соединением является тирозин. Ключевым ферментом синтеза катехоламинов является тирозингидроксилаза, катализирующая превращение тирозина в ДОФА (L-b-(3,4 дигидроксифенил)-a -аланин.

Его превращение в дофамин катализирует декарбоксилаза ароматической аминокислоты. Превращение дофамина в норадреналин катализирует фермент дофамин — b-гидроксилаза. Превращение норадреналина в адреналин катализирует фермент норадреналин –N- метилтрансфераза (фенилаэтаноламин N- метилтрансфераза).

После окончания синтеза катехоламины и дофамин в свободном состоянии пакуются в специальные секреторные гранулы.

Биосинтез йодтиронинов стимулируется ТТГ гипофиза. Йодтиронинысинтезируются в составе белка тироглобулина. Тироглобулин — гликопротеин, синтезируется в базальной части клетки и хранится во внеклеточном коллоиде, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов.

Под действием тиропероксидазы окисленный иод реагирует с остатками тирозина с образованием монойодтиронинов (МИТ) и дийодтиронинов (ДИТ) Две молекулы ДИТ конденсируются с образованием тироксина (Т4), а МИТ и ДИТ с образованием йодтиронина (Тз).

Йодтиреоглобулин транспортируется в клетку путем эндоцитоза и гидролизуется ферментами лизосом с освобождением Т3 и Т4.

В крови йодтиронины находятся в связанной форме в комплексе с тироксинсвязывающим бел­ком. Только 0,03% Т4 и 0,3% Т3 находятся в свобод­ном состоянии. Биологическая активность йодти­ронинов обусловлена несвязанной фракцией. Транспортные белки служат своеобразным депо, ко­торое может обеспечить дополнительное количество свободных гормонов.

Синтез и секреция йодтиро­нинов регулируются гипоталамо-гипофизарной си­стемой.

Образование и секреция гормонов, их транспорт кровью, действие на клетки и ткани, метаболизм и экскреция.

Саморегуляция эндокринной системы.

Гормоны– химические соединения, обладающие высокой биологической активностью и в малых количествах значительным физиологическим эффектом.

Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы.

Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках. Генетический контроль осуществляется либо на уровне образования мРНК (матричной РНК) самого гормона или его предшественников (если гормон – полипептид), либо на уровне образования мРНК белков ферментов, которые контролируют различные этапы образования гормона (если он – микромолекула).

Секреция гормонов – процесс освобождения гормонов из эндокринных клеток в межклеточные щели с дальнейшим их поступлением в кровь, лимфу.

Секреция гормона строго специфична для каждой эндокринной железы. Секреторный процесс осуществляется как в покое, так и в условиях стимуляции.

Звено синтеза и секреции гормонов

Секреция гормона происходит импульсивно, отдельными дискретными порциями. Импульсивный характер гормональной секреции объясняется циклическим характером процессов биосинтеза, депонирования и транспорта гормона.

Гормоны, поступая в кровь, транспортируются к органам и тканям. Связанный с белками плазмы и форменными элементами гормон аккумулируется в кровяном русле, временно выключается из круга биологического действия и метаболических превращений.

Неактивный гормон легко активируется и получает доступ к клеткам и тканям. Параллельно идут два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическая инактивация.

В процессе обмена гормоны изменяются функционально и структурно.

Подавляющая часть гормонов метаболизируется, и лишь незначительная их часть (0,5—10 %) выводятся в неизмененном виде. Метаболическая инактивация наиболее интенсивно протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Продукты гормонального метаболизма активно выводятся с мочой и желчью, желчные компоненты окончательно выводятся каловыми массами через кишечник.

Небольшая часть гормональных метаболитов выводится с потом и слюной.

Все процессы, происходящие в организме, имеют специфические механизмы регуляции. Один из уровней регуляции – внутриклеточный, действующий на уровне клетки. Как и многие многоступенчатые биохимические реакции, процессы деятельности эндокринных желез в той или иной степени саморегулируются по принципу обратной связи. Согласно этому принципу предыдущая стадия цепи реакций либо тормозит, либо усиливает последующие. Этот механизм регуляции имеет узкие пределы и в состоянии обеспечить мало изменяющийся начальный уровень деятельности желез.

Регуляция обмена веществ. Гормоны (химические посредники)

План:

1. Виды коммуникации между клетками. Понятие о гормонах, клетках-мишенях и рецепторах.

2. Классификация гормонов.

3. Синтез и секреция гормонов.

4. Механизм действия гормонов.

У человека существует 2 типа связи между тканями всœех типов:

1. быстрая передача электрохимических сигналов нервной системы,

2. при помощи специальных веществ, выделяемых в кровь специализированными тканями.

Существует несколько типов взаимодействия между клетками или тканями.

В случае если клетка выделяет биологически активные вещества, которые действуют на эту же

клетку — это аутокринная регуляция.

В случае если выделяемое вещество действует на сосœедние клетки, то это паракринная регуляция.

(К примеру, при воспалительных реакциях выделяются простогландины).

В случае если молекула биологически активного вещества выделяется в кровь и поступает к тканям-мишеням — это способ функционирования эндокринной системы.

В случае если биологически активное вещество выделяется в кровь нервными клетками — ϶ᴛᴏ способ функционирования нейроэндокринной системы.

Существуют специальные желœезы, секретирующие биологически активные вещества.

Гормоны— это биологически активные вещества, выделяемые специальными эндокринными желœезами в ответ на специфические стимулы, которые секретируются в кровь и доставляются к тканям-мишеням, которые имеют специфические белковые молекулы-рецепторы к данному гормону, а рецепторы передают сигнал от первичного посредника или гормона внутрь клетки.

Эндокринная желœеза секретирует небольшое количество гормона, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ разносится по всœему телу, но действует избирательно только на ткани-мишени.

Присоединœение гормона к рецептору запускает каскад ферментативных реакций, усиливающих эффект гормона (взаимодействуют 1 на 1 — 1с; в результате генерируются сотни, тысячи реакций).

Классификация гормонов

1.По химической структуре:

1) производные аминокислот,

2) стероидной природы,

3) пептидной или белковой природы,

4) простогландины (гормоны ʼʼместного действияʼʼ — производные арахидоновой кислоты)

1)гормоны, имеющие рецепторы внутри клетки, то есть в цитоплазме или ядре — ϶ᴛᴏ липофильные гормоны, легко проникают через мембрану, связываются со своими рецепторами.

Гормон— рецепторный комплекс диффундирует в ядро, взаимодействует с хромотином и стимулирует синтез проматричной РНК, влияя на транскрипцию —> изменяет синтез белков (ферментов).

Стероидные (рецепторы в цитоплазме), тиреоидные (тироксин) (рецепторы в ядре).

2) большинство имеют рецепторы на поверхности мембран, в клетку не проникают. Гормоны передают сигнал внутрь клетки-мишени путем вторичного посредника.

Конечный эффект действия — изменение активности имеющихся ферментов путем фосфорилирования и дефосфорилирования.

Вторичные посредники бывают: цАМФ, цГМФ, ионы Са1* фосфолипиды мембран.

3.По влиянию на организм:

1) гормоны, регулирующие обмен белков, жиров и углеводов: инсулин, глюкагон, адреналин и кортикостероиды.

2) гормоны, регулирующие водно-солевой обмен: минœералокортикоиды, альдостерон, АДГ-вазопресин, предсердный Na-уретический пептид.

3) регулирующие обмен Са и Р: паратгормон, кальцитонин, витамин ДЗ гормон или кальцитриол.

4) регулирующие обмен веществ, связанный с репродуктивной функцией (половые).

5) тропные гормоны, регулирующие деятельность эндокринных желœез и выработку в них гормонов.

6) тиреоидные гормоны, регулирующие основной обмен веществ.

Секреторная активность эндокринных тканей регулируется по принципу обратных отрицательных связей.

В клетке гормон, как правило, синтезируется в одной части и секретируется в противоположной.

Особенности синтеза и упаковки гормона зависят от химической природы.

Белково-пептидные гормоны после синтеза упаковываются в секреторные гранулы и хранятся в них до поступления в них определœенных сигналов (к примеру, глюкагон).

Белково-пептидные гормоны синтезируются на полирибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума, в котором и накапливаются.

Из него поступают в свободные от полисом участки, которые называются переходными элементами, где от мембраны ЭПР отпочковываются пузырьки, содержащие продукты секреции.

Эти пузырьки мигрируют к комплексу Гольджи, который на внутренней поверхности мембраны содержит ферменты, которые подвергают белки химической модификации (к примеру, у инсулина вырезается фрагмент ГШЦ, благодаря чему синтезированный прогормон активируется).

Далее из будущих секреторных пузырьков осмотическим путем удаляется вода — концентрация белка в гормоне увеличивается в 20-30 раз, образуются зрелые секреторные пузырьки, они подходят к ЦМ и остаются здесь до поступления сигнала, под действием которого содержимое пузырьков высвобождается экзоцитозом.

Гормон удерживается в гранулах разными способами. Гормоны с большой молекулярной массой (белковые) удерживаются благодаря размерам.

Гормоны небольшой молекулярной массы удерживаются в секреторных пузырьках благодаря соединœению с другими веществами (к примеру, окситацин и АДГ удерживаются нейрофизином 1 и 2).

Стероидные гормоны синтезируются в диффузной молекулярной форме, ᴛ.ᴇ. не упакованные сразу же после их синтеза.

Гормоны щитовидной желœезы могут храниться в фолликулах месяцами.

Поступив в кровоток и осуществив свой эффект, гормоны разрушаются, как правило, в печени.

Гидрофобные гормоны (стероидной природы или гормоны щитовидной желœезы) переносятся кровью в комплексе с транспортными белками и до отделœения от белка остаются неактивными.

cyber
Оцените автора
CyberLesson | Быстро освоить программирование Pascal и C++. Решение задач Pascal и C++
Добавить комментарий