 |
Общие принципы функционирования
|
|
|
|
Внешние или внутренние раздражители того или иного рода воздействуют на рецепторы организма и порождают в них импульсы, поступающие сначала в центральную нервную систему, а затем в гипоталамус. В данном отделе мозгавырабатываются первичные активные вещества удаленного гормонального действия — т. н. рилизинг-факторы, которые, в свою очередь, направляются к гипофизу. Характерной их особенностью является тот факт, что их транспортировка по назначению осуществляется не с общим током крови, а посредством портальной системы сосудов. Под действием рилизинг-факторов либо ускоряется, либо замедляется выработка и выделение тропных гормонов гипофиза. Последние, попав в кровь и достигнув с ней конкретной эндокринной железы, оказывают влияние на синтез требуемого гормона. На последнем этапе процесса гормон доставляется по системе кровообращения к тем или иным специализированным органам либо тканям (т. н. «мишеням») и вызывает определенные ответные реакции в организме, будь они физиологическими или, к примеру, химическими.
Заключительный этап, связанный с воздействием гормонов на обмен веществ внутри клетки, в течение довольно продолжительного времени являлся наименее изученным из всех составляющих вышеописанного процесса. Ныне известно, что в соответствующих тканях-мишенях имеются специфические химические структуры с участками, предназначенными для связывания гормонов — т. н. гормональные рецепторы.
В качестве спецучастков выступают, как правило, углеводныефрагменты гликопротеинов и ганглиозидов. Связывание гормонов рецепторами вызывает определенные биохимические реакции, за счет чего, собственно, и реализуется итоговый эффект гормона. Локализация рецепторов при этом зависит от природы гормона: в случае стероидной природы рецепторы расположены в ядре, а в случае белковой или пептидной — на наружной поверхности (плазматической мембране). Вне зависимости от расположения между рецептором и гормоном всегда существует четкое структурное и пространственное соответствие.
|
|
|
Назначение
Используются в организме для поддержания его гомеостаза, а также для регуляции многих функций (роста, развития, обмена веществ, реакции на изменения условий среды).
Эффекты гормонов
В соответствии с современными представлениями, для гормонов характерен ряд специфических особенностей их биологического действия:
1.эффекты гормонов проявляются в крайне малых их концентрациях — в диапазоне от 10−6 до 10−12 М;
2.реализация гормонального воздействия осуществляется через белковые рецепторы и внутриклеточные вторичные посредники, называемые также мессенджерами;
3.эффекты гормонов осуществляются посредством изменения скорости либо ферментативного катализа, либо синтезаферментов — хотя сами гормоны не являются ни ферментами, ни коферментами;
4.центральная нервная система контролирует действие гормонов и оказывает определяющее влияние на их воздействие на организм;
5.между гормонами и железами внутренней секреции, их вырабатывающими, существует как прямая, так и обратная связь, объединяющая их в общую систему.
Гормоны млекопитающих оказывают следующие эффекты на организм:
· стимулируют или ингибируют рост
· влияют на настроение
· стимулируют или ингибируют апоптоз
· стимулируют или ингибируют иммунную систему
· регулируют метаболизм
· подготавливают организм к спариванию, борьбе, бегу и другим активным действиям
· подготавливают организм к следующему жизненному периоду — половому созреванию, родам и к менопаузе
|
|
|
· контролируют репродуктивный цикл
· вызывают чувство голода и насыщения
· вызывают половое влечение
Также гормоны регулируют выработку и секрецию других гормонов. Гормоны также поддерживают постоянство внутренней среды организма (гомеостаз).
Рецепторы
Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальныхрецепторов к этим гормонам. Рецепторы к гормонам делятся на 3 основных класса:
· рецепторы, связанные с ионными каналами в клетке (ионотропные рецепторы)
· рецепторы, являющиеся ферментами или связанные с белками-передатчиками сигнала с ферментативной функцией (метаботропные рецепторы, например, GPCR)
· рецепторы ретиноевой кислоты, стероидных и тиреоидных гормонов, которые связываются с ДНК и регулируют работу генов.
Для всех рецепторов характерен феномен саморегуляции чувствительности посредством механизма обратной связи — при низком уровне определённого гормона автоматически компенсаторно возрастает количество рецепторов в тканях и их чувствительность к этому гормону — процесс, называемый сенсибилизацией (сенситизацией) рецепторов. И наоборот, при высоком уровне определённого гормона происходит автоматическое компенсаторное понижение количества рецепторов в тканях и их чувствительности к этому гормону — процесс, называемый десенсибилизацией (десенситизацией) рецепторов.
Увеличение или уменьшение выработки гормонов, а также снижение или увеличение чувствительности гормональных рецепторов и нарушение гормонального транспорта приводит к эндокринным заболеваниям.
Механизмы действия
Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях — только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.
Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток — как правило, в цитоплазме. К ним относятся гормоны с липофильными свойствами — например, стероидные гормоны (половые, глюко- и минералокортикоиды), а также гормоны щитовидной железы. Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слаборастворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями.
|
|
|
Считается, что в этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль своеобразного внутриклеточного реле — образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов. Избирательно влияя на конкретный ген, гормон изменяет концентрацию соответствующей РНК и белка, и вместе с тем корректирует процессы метаболизма.
Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. Хотя в клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1 % белков и РНК, этого оказывается вполне достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта.
Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:
· они растворяются в воде;
· не связываются с белками-носителями;
· начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.
В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников — цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионыкальция.
Так, в среде, лишенной ионов кальция, или в клетках с недостаточным их количеством действие многих гормонов ослабляется; при применении веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию кальция, возникают эффекты, идентичные воздействию некоторых гормонов.
Участие ионов кальция как посредника обеспечивает воздействие на клетки таких гормонов, как вазопрессин и катехоламины.
Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).
|
|
|
