1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 голос)

Гормоны. Общие сведения

Гормоны — это переносимые кровью вещества, способные координировать и регулировать функции разных частей организма. Они вырабатываются в малых количествах железами, лишенными выводных протоков, и влияют на специфические органы-мишени. Гормоны можно изучать путем удаления и реимплантации соответствующих желез, а также путем приготовления экстрактов или прямыми аналитическими методами. Поли-пептидные гормоны в большинстве своем оказывают быстрое воздействие при участии так называемого «второго посредника»— циклического АМФ, вызывающего активацию ферментов; стероиды же действуют непосредственно на ядро клетки, индуцируя синтез белков (ферментов). В связи с этим эффекты стероидных гормонов проявляются намного медленнее, но длятся обычно значительно дольше. Внутри отдельных клеток и между разными клетками и органами существуют очень сложные обратные связи, управляющие секрецией и инактивацией гормонов, что позволяет непрерывно регулировать их функцию. Часто одни гормоны взаимодействуют с другими, оказывая синергическое, сенсибилизирующее или пермиссивное действие.В процессе эволюции между отдельными клетками возникли анатомические и функциональные связи, что привело к образованию многоклеточных организмов. С увеличением размеров и сложности последних становилось все более необходимым появление механизмов, обеспечивающих взаимодействие между клетками. Так возникли нервная и эндокринная системы. Эти две системы работают не обособленно друг от друга: они регулируют функции организма, взаимодействуя между собой.

Гормоны обнаружены почти у всех представителей животного царства, начиная с таких примитивных организмов, как плоские черви, и кончая такими высокоорганизованными формами, как млекопитающие. Гормоны служат химическими посредниками, которые вместе с нервной системой координируют самые разнообразные функции организма — размножение, метаболизм, иммунитет, сезонные изменения окраски тела и т. д.

Для оптимальной работы всех частей многоклеточного организма необходим очень тонкий контроль параметров его внутренней среды. Например, уже небольшое изменение pH крови может привести к почти полной инактивации многих ферментов. Количество энергии, нужное для поддержания постоянного уровня pH крови, очень мало по сравнению с той энергией, которая растрачивалась бы впустую из-за низкой активности ферментных систем при неподходящем pH.

Хотя французский физиолог Клод Бернар (1813—1878) был еще далек от многих представлений современной биологии, мысль о необходимости поддержания внутренней стабильности привела его к концепции внутренней среды организма. Он понимал, насколько важно, чтобы эта среда оставалась постоянной. Поддержание этого постоянства получило название гомеостаза (от греч. homeo — то же, stasis — постоянный).

Нужно, однако, помнить, что различные клетки организма имеют разные оптимумы pH, температуры, ионного состава и т. п. Их метаболические потребности также различны и при этом непрерывно изменяются. Отсюда следует, что необходима постоянная координация всех систем организма. Взаимосвязь внутри отдельных частей организма и между ними осуществляется при участии эндокринной и нервной систем. 

В процессе эволюции позвоночных произошел ряд существенных изменений в локализации эндокринных структур внутри организма. В связи с этим мы будем рассматривать эндокринные железы на примере крысы — основной экспериментальной модели млекопитающих. Ведь значительная часть исследований действительно была проведена на этом животном. Кроме того, мы рассмотрим некоторые отклонения от этой модели, поскольку изучение сходств и различий между «видами иногда позволяет пролить некоторый свет на фундаментальные физиологические механизмы.

Критерии гормона

При попытках дать сжатое и точное описание гормона было использовано множество определений. Большинство этих определений имеет ряд общих черт. Если кратко резюмировать, гормон должен соответствовать следующим критериям (или по крайней мере большинству из них):

1) он должен секретироваться живыми клетками;

2) он должен образовываться в очень малых количествах;

3) секреция гормона должна быть по своему характеру ме-рокринной, т. е. происходить путем экзоцитоза без нарушения целостности клетки;

4) гормон должен быть продуктом же,дез, не имеющих выводных протоков, и поступать непосредственно в кровяное русло;

5) он должен действовать на определенные органы (так называемые органы-мишени);

6) он должен регулировать (а не индуцировать) активность органа-мишени, вызывая надлежащую реакцию;

7) гормон не должен служить источником энергии.

Этот перечень может показаться слишком подробным, но он помогает отграничить гормоны от ферментов и витаминов и от таких метаболитов, как углеводы и жиры.

Существует множество других веществ, которые иногда тоже относят к гормонам. К их числу принадлежат очень важные «гормоны местного действия», такие как простагландины, кинины и «раневые гормоны», а также нейрогормоны. К этому списку можно еще добавить феромоны — гормоны внешнего воздействия, определяющие социальное поведение животных. Некоторые из этих факторов не отвечают полностью приведенным выше критериям, и последние не нужно применять слишком строго. 

Механизм действия гормонов

По химическому строению все гормоны (за немногими исключениями) можно разделить на две большие группы. Одну группу составляют стероидные гормоны, другую — амины и пептидные гормоны. Эндокринные железы мезодермального происхождения вырабатывают гормоны стероидной природы, а железы эктодермального происхождения — амины и пептиды.

Рассмотрим сначала вторую из этих групп гормонов. К ней относятся, например, инсулин, тиреотродный гормон и лютеинизирующий гормон. Как правило, гормоны этой группы оказывают свое действие через несколько минут, и их эффекты кратковременны. Так, например, влияние инсулина на концентрацию глюкозы в крови проявляется чрезвычайно быстро, но длится очень недолго. Обычно гормоны этой группы накапливаются в эндокринных клетках и при надобности немедленно высвобождаются.

Амины и пептидные гормоны не проникают внутрь клетки, а присоединяются на ее поверхности к специфическим рецепторам. Рецептор связан с ферментом, называемым аденилатциклазой. Комплекс гормона с рецептором активирует аденилатциклазу, которая расщепляет аденозинтрифосфат (АТФ) с образованием циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Действие цАМФ реализуется через сложную цепь реакций, ведущую к активации определенных ферментов, которые и осуществляют конечный эффект. гормона, например расщепление жиров. Иногда гормон называют «первым посредником», а цАМФ — «вторым посредником».
 
Одни гормоны повышают, а другие снижают образование цАМФ. Очевидно, что если многие гормоны действуют через одного и того же посредника, то для разных гормонов должны существовать различные цепи последующих реакций. Если бы не было такого разделения (компартментализации), тогда все гормоны, повышающие уровень цАМФ, должны были бы вызывать в клетке один и тот же эффект. По-видимому, такого рода компартментализация действительно существует в клетках.
 
К стероидным гормонам  относятся, например, прогестерон, кортизол, гидрокортизон и эстриол. ^Эти гормоны вызывают много разнообразных эффектов, большей частью длительных. В качестве примера может служить их участие в продолжительном ответе на стресс или в развитии половой системы. Тироксин T_4 и трииодтиронин T_3 по химическому строению не имеют ничего общего со стероидами, но сходны с ними по механизму действия на клеточном уровне и поэтому могут быть отнесены к той же группе.
 
Стероидные гормоны, а также T_3  T_4— относительно небольшие молекулы, легко проникающие внутрь клеток. Эксперименты с гормонами, содержащими радиоактивную метку, показали, что с помощью специфических переносчиков они транспортируются через цитоплазму в клеточное ядро. В ядре гормон вступает в обратимое взаимодействие с ДНК и индуцирует синтез белка (фермента) или нескольких белков. Вероятно, он каким-то образом «включает» специфический ген или группу генов. В результате на определенном участке ДНК одной из. хромосом синтезируется информационная РНК (мРНК). мРНК переходит из ядра в цитоплазму, присоединяется к рибосомам и инициирует здесь синтез белка. В отличие от аминов и пептидов, активирующих ферменты, стероидные гормоны вызывают синтез новых ферментных молекул, которые могут работать довольно длительное время.