Классификация гормонов по химическому строению
Пептидные (белковые)
1. Кортикотропин
2. Соматотропин
3. Тиреотропин
4. Пролактин
5. Лютропин
6. Лютеинеизирующий гормон
7. Фолликулостимули-рующий гормон
8. Мелоноцитстимули-рующий гормон
9. Вазопрессин
10. Окситоцин
11. Паратгормон
12. Кальцитонин
13. Инсулин
14. Глюкагон
Производные аминокислот
1. Адреналин
2. Норадреналин
3. Трийодтиронин (Т3)
4. Тироксин (Т4)
Стероиды
1. Глюкокортикоиды
2. Минералокорти-коиды
3. Андрогены
4. Эстрогены
5. Прогестины
6. Кальцитриол
Клетки некоторых органов, не относящихся к железам внутренней секреции (клетки ЖКТ, клетки почек, эндотелия и др.), также выделяют гормоноподобные вещества (эйкозаноиды), которые действуют в местах их образования.(эйкозаноиды яв-ся производными арахидоновой кислоты)
Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима связь между отдельными клетками, тканями и органами.
Организм очень чутко реагирует на все сигналы и изменения внешней и внутренней среды за счет последовательного протекания цепи разнообразных химических реакций. Такая последовательность строго регулируется нервной и эндокринной системами. Причем гормоны в этой регуляции занимают промежуточное место между центральной нервной системой (ЦНС) и действием ферментов.
Можно выделить три уровня регуляции метаболизма, обеспечивающих тонкое согласование всех биохимических процессов в организме.
Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют три иерархических уровня.
Первый уровень – центральная нервная система (ЦНС). Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и предают через синапсы, используя химические сигналы – медиаторы. Медиаторы вызывают изменение метаболизма в эффекторных клетках.
Второй уровень – эндокринная система. Включает железы внутренней секреции: гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула.
Третий уровень – внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в приделах клетки или отдельного метаболического пути в результате:
- изменения активности ферментов путём активации или ингибирования;
- изменения количества ферментов по механизму индукции или репрессии синтеза белков или изменения скорости их разрушения;
- изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.
Интегрирующими регуляторами, связующими различные регуляторные механизмы и метаболизм в разных клетках и органах являются гормоны
Аденилатциклазная мессенджерная система.
Основные компоненты: мембранный белок-рецептор, G-белок, фермент аденилатциклаза, гуанозинтрифосфат, протеинкиназы.
Кроме того, для нормального функционирования аденилатциклазной системы, требуется АТФ.
Белок-рецептор, G-белок, рядом с которым располагаются ГТФ и фермент (аденилатциклаза) встроены в мембрану клетки.
До момента действия гормона эти компоненты находятся в диссоциированнном состоянии, а после образования комплекса сигнальной молекулы с белком-рецептором происходят изменения конформации G-белка. В результате одна из субъединиц G-белка приобретает способность связываться с ГТФ.
Комплекс "G-белок-ГТФ" активирует аденилатциклазу. Аденилатциклаза начинает активно превращать молекулы АТФ в ц-АМФ.
ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты - протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты. Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными.
Этапы передачи сигнала
Этапы передачи сигнала выглядят следующим образом:
1. Взаимодействие гормона(лиганда) с рецептором приводит к изменению конформации рецептора. Это изменение передается на G-белок (GTP, ГТФ-зависимый), который состоит из трех субъединиц (α, β и γ), α-субъединица связана с ГДФ.
В составе G-белков α-субъединицы бывают двух типов по отношению к аденилатциклазе: активирующие αS и ингибирующие αI. С активирующей субъединицей αS взаимодействуют β-адренорецепторы, с ингибирующей – α2-адренорецепторы.
2. В результате взаимодействия с рецептором β- и γ -субъединицы отщепляются, одновременно на α- субъединице ГДФ заменяется на ГТФ.
3. Активированная таким образом αS-субъединица стимулирует аденилатциклазу, которая начинает синтез цАМФ.
Если в действие была вовлечена αI-субъединица, то она ингибирует аденилатциклазу, все останавливается.
4. Циклический АМФ (цАМФ) – способен активировать специфические ферменты – протеинкиназы. За счет этого катализируются реакции фосфорилирования внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность с участием АТФ.
5. Наработка цАМФ продолжается некоторое время, пока α-субъединица, которая является ГТФ-азой, отщепляет фосфат от ГТФ.
6. Как только ГТФ превратился в ГДФ, то α-субъединица инактивируется, теряет свое влияние на аденилатциклазу, обратно соединяется с β- и γ-субъединицами.
7. Все возвращается в исходное положение.
Гуанилатциклазный механизм
Данный механизм передачи сигнала в общих чертах схож с аденилатциклазным: после появления какой-либо сигнальной молекулы сигнал воспринимается ферментом гуанилатциклазой и далее передается при помощи вторичного мессенджера цГМФ. Последний воздействует на протеинкиназу G, которая фосфорилирует определенные белки, чем изменяет активность клетки.
Гуанилатциклаза присутствует во многих органах (сердце, сетчатка глаза, легкие, почки, надпочечники, эндотелий кишечника) и активно участвует в регуляции внутриклеточного метаболизма. В отличие от аденилатциклазы, этот фермент имеет четыре разновидности, три из которых связаны с мембраной, четвертый – цитозольный. Соотношения этих двух форм фермента в различных тканях разные.
Мембраносвязанные формы гуанилатциклазы работают как рецепторы, обладающие каталитической активностью. Их лигандами являются предсердный (ANP) и мозговой (BNP) натрийуретические пептиды. Действие ANP на гладкие мышцы сосудов вызывает их расслабление и снижение артериального давления, в канальцах почек – подавляет реабсорбцию ионов Na+.
Цитозольная (растворимая) форма фермента взаимодействует в цитозоле с другими сигнальными молекулами (оксид азота, пероксинитрит, супероксид-анион-радикал), которые связываются с гемом активного центра фермента и изменяют его активность.
Эти лиганды выступают как:
-вазодилататоры
-ингибиторы агрегации тромбоцитов
-противовоспалительные агенты.