Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биохимия Р.Марри

.pdf
Скачиваний:
354
Добавлен:
20.05.2015
Размер:
31.31 Mб
Скачать
(Reproduced. with permission. and Stratton, 1979.)

230 Глава 50

г---

.---

 

.--

.---

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

... -

 

s

 

 

 

 

111

...

 

 

 

111

 

 

 

ГИ,Ilро фобные

&~

 

 

с:;

 

 

 

 

 

 

М

 

 

 

 

...

%

 

м

Прогестерон

111

со

~

 

 

 

8.

s

111

 

 

~

111

 

 

 

 

S

S

 

 

U

 

 

Q)

 

U

 

слои

Q)

 

 

 

 

с:;

8.111

 

S

...

 

~

 

~

N

/ '

~

8.

 

...

 

8.

...

111

 

 

 

о

 

 

о

Q)

м

8.~

1---

s

 

~---

....

u

%

 

v,,'

 

 

S

Q)

 

~

...

 

 

...

u

U ...

~

";-

~

 

LЛ<1

 

ts

~

8.

S

Q)

 

 

 

~

8.~

~

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

~ S

 

 

 

 

 

 

 

S ...

 

 

 

 

 

 

 

...

Q)

 

-

 

 

 

 

 

6.~

I

3СЛОR

~

~

,~

~ДHДPO- ....

эндоплазма­

 

 

 

 

 

 

 

 

Прогестерон

~

~стендион)

 

 

тическоГо

 

 

 

 

ct~T'

 

ретикулума

 

 

 

 

 

 

 

~

Прегненолон

 

 

 

 

17а·гидрокси-

,

1

 

L Гидрофильные

 

 

 

 

 

прогестерон

д

т ..

 

слои

Рис. 50.2. Схема биосинтеза андрогенов в микросомной мембране семенников. Мембрана изображена в виде горизонталь­ ной линии, что, возможно, соответствует ее виду в клетке. Однако в препаратах микросом она образует пузырьки (везику­

лы). А - андростендион. Т-тестостерон. [гот DeGroot L. J. Endocrinology, Vol. 3. Grune

до конца жизни. Аналогичные результаты получены

и в отношении других видов. Вполне возможно, что

такие же возрастные изменения наблюдаются у че­

ловека.

Секреция и транспорт

В венозной крови семенников присутствует не­

сколько стероидов, но главlIый стероид, секретируе­

мый семенниками ВЗРОСЛОЙ особи,-это тестостерон.

У мужчин суточная секреция тестостерона состав­ ляет в норме 5 мг. Процесс секреции тестикулярных

стероидов, по-видимому, не регулируется; как и дру­

гие стероидные гормоны, тестостерон, очевидно, се­

кретируется по мере образования.

В плазме большинства млекопитающих, в том

числе и человека, имеется J3-глобулин, специфически

связывающий тестостерон с относительно высоким

сродством и ограниченной емкостью (табл. 50.1).

Этот белок, называемый обычно секс-гормон­ СВЯЗЫВающим глобулином (СГСГ) или тестостерон­ эстроген-связывающнм глобулином (ТЭСГ), образуе­

тся в печени. Его продукция усиливается под дей­

ствием эстрогенов (у женщин концентрация СГСГ в сыворотке вдвое выше, чем у мужчин) при опреде­ ленных болезнях печени и при гипертиреозе; под

влиянием андрогенов с возрастом и при гипотиреозе

образование данного белка уменьшается. Многие из

этих факторов влияют также на синтез кортикосте­

роид-связывающего глобулина (см. гл. 48) и тирео­

тропин-связывающего глобулина (см. гл. 46). Поско­

льку сгсг и альбумин связывают до 97-99% цир­ кулирующего в крови тестостерона, лишь неболь­

шая его часть находится в крови в свободной (биоло­

гически активной) форме. Основная функция СГСГ состоит, вероятно, в том, чтобы ограничивать кон-

Таблица 50.1. СВЯЗЫВdние гормонов с секс- гормон-связывающим глобулином (СГСГ)

Связываемые стероиды Несвязываемые стероиды

Тестостерон

Конъюгированные андроге-

17-f3-эстрадиол

ны

Дигидротестостерон

17-а-тестостерон

Другие 17-J}-гидрокси-

Дегидроизоандростерон

стероиды

Кортизол

Эстрон

Прогестерон

центрацию свободного тестостерона в сыворотке. Тестостерон связывается с СГСГ с большим срод­ ством, чем эстрадиол (табл. 50.2), поэтому при изме­

нении конuентрации СГСГ содержание свободного

тестостерона меняется в большей степени, чем сво­ бодного эстрадиола. Увеличение концентрации СГСГ способствует росту соотношения свободный.

Таблица 50.2. Приблизительное сродство

стероидов

к связывающим белкам плазмы

 

 

Гормон

CrCr 1 )

KCr 1 )

 

Эстрадиол

5

 

> 10

Эстрон

> 10

 

> 100

Андростендион

 

 

 

Тестостерон

2

 

> 100

Дигидротестостерон

1

 

> 100

Прогестерон

> 100

 

2

Кортизол

> 100

 

3

1) Сродство выражается как ~ в молях х 109. (Adapted from

Siiteri R. К, Febres F. Ovarian hormone synthesis, circulation and mес­ hanisms ofaction. Page 1401. In: Endocrinology, Vol. 3. DeCroot L.l. (editor). Grune and Stratton, 1979.)

ГОР.'IЮIlЫ половых желез

231

эстрадиол:тестостерон. Этот феномен имеет место

диол, еще один высоко активный андроген, также

при старении, циррозе печени и гипертиреозе и, сле­

образуется из тестостерона.

 

довательно, вносит определенный вклад в признаки

 

 

и симптомы «эстрогенизацию>. свойственной этим

Тестостерон

 

состояниям.

Периферический метаболизм и экскреция

А. Метаболические пути. Метаболические превра­

щения тестостерона осуществляются двумя путями.

Один путь включает в себя окисление в 17-м положе­

нии, другой - восстановление двойной связи кольца

А и 3-кетогруппы 1. В результате первого пути, функ­

ционирующего во многих тканях, в том числе и в пе­

чени, образуются 17-кетостероиды, как правило, ли­

шенные активности или обладающие более слабой

активностью, чем исходное соединение. Второй

путь, менее эффективный, протекает главным обра­ зoM в тканях-мишенях и ведет к образованию актив­ ного метаболита- ДГТ, а также эстрадиола и анд­

ростандиола. Этиохоланолон и андростерон - это

5 Р-восстановленные продукты андрогенов.

Б. Метаболиты тестостерона. Наиболее важный метаболит тестостерона- ДГТ- представляет со­ бой активную форму гормона и обнаруживается во

многих тканях, включая семенные пузырьки, пред­

стательную железу, наружные половые органы и не­

которые участки кожи. В плазме взрослых мужчин содержание ДГТ примерно в десять раз ниже содер­

жания тестостерона: за сутки его образуется прибли­

Эстрадиол

Андростандиол

Дигидротестостерон (ДГТ)

Главные 17-кетостероидные метаболиты тесто­

стерона - андростерон и этиохоланолон - конъ­

югируют В печени с глюкуронидом и сульфатом

с образованием водорастворимых экскретируемых

соединений. Количественное определение 17-

кетостероидов в моче использовалось ранее в кач­

стве теста на андрогенную активность. Теперь, одна­ ко, установлено, что этот показатель слабо отражает

гормональный статус in vivo.

РЕГУЛЯЦИЯ функции СЕМЕННИКОВ

Регуляция стероидогенеза

Функция семенников регулируется ЛГ и ФСГ (рис. 50.3). ЛГ стимулирует стероидогенез и образо­

вание тестостерона, связываясь с рецепторами на

зительно 400 мкг (сравните с 5 мг тестостерона).

Превращение тестостерона в ДГТ катализируется

NАDРН-зависимой 5 a-редуктазоЙ.

Таким образом, тестостерон можно рассматри­

вать как прогормон по двум причинам: во-первых,

он превращается в более активное соединение дигид­

ротестостерон и, во-вторых, превращение это проис­

ходит главным образом в тканях, расположенных вне семенников. Небольшая часть тестостерона аро­ матизируется, образуя эстрадиол. что особенно ва­ жно для мозга, где эти гормоны участвуют в форми­

ровании полового поведения животных. Андростан-

1 По новой номенклатуре следует писать оксогруппа.

оксостероиды и т. д., но поскольку в медицинской литера­ туре принят термин «кетостероидьm, здесь мы будем при­ держиваться этого названия - Прu.м. перев.

он

плазматической мембране клеток Лейдига (анало­ гичные рецепторы ЛГ найдены на поверхности кле­

ток желтого тела) и активируя аденилатциклазу, что

приводит к увеличению внутриклеточной концентра­

ции сАМР. В результате ускоряется процесс отще­ пления боковой цепи холестерола. Обусловлено ли это активацией или индукцией фермента или же уси­ лением транспорта холестерола к ферменту, пока не

установлено. Весьма возможно, что в данном случае

имеет место индукция какого-то белка, ускоряющего этот процесс. Сходство между рассматриваемым эффектом ЛГ и действием АКТГ на надпочечники очевидно. Хотя ЛГ (или ХГЧ) по имеющимся дан­ ным индуцирует ферменты стероидогенеза, включая ЗР-ОН-СД, С17_20-лиазу и 5а-редуктазу, первичный -эффект проявляется, по-видимому, на каком-то эта­

пе превращения холестерола в прегненолон.

он

5а-редуктаза

о

тестостерон

Дигидротестерон (ДГТt

 

232

Глава 50

Гипоталамус

пии пульсирующего поступления ГнРГ. Длительное

 

воздействие постоянно повышенной концентрации

 

гонадолиберинов приводит. по-видимому, к десенси­

 

билизапии клеток-мишеней и сильному подавлению

 

секреции ЛГ и ФСГ; вот почему длительно дей­

 

ствуюшие аналоги ГнРГ могут оказаться эффектив­

 

ными в качестве контрацептивных агентов.

 

До пубертатного периода в сыворотке крови со­

 

держится очень мало тестостерона. На ранних эта­

 

пах полового созревания усиливаются связанные со

 

сном импульсы секрепии ЛГ и ФСГ. Когда уровень

 

тестостерона в сыворотке повышается, появляются

 

вторичные половые признаки. Сигнал запуска для

 

эТого процесса пока еще не расшифрован; согласно

 

наиболее распространенной гипотезе, гипоталами­

 

ческие центры, ответственные за образование гонз­

Семенники

каналец

Сперматозоид

Рис. 50.3. Регуляция функции семенников по механизму

обрагной связи. ГнРГ- гонадотропин-рилизинг-гормон

(гонаДОЛllбсрин). ЛГ -лютеИНИЗИРУЮIlIИЙ гормон, фсг-

фОЛJ1ИКУJЮСТИМУ.,-ШРУЮЩИЙ гормон, Т- тестостерон,

ДГТ- дигидротестостерон,

АСБ - андроген-связыва-

ющий белок. Е2-17J3-эстралиол. Знаком «плюс» в кружоч­

ке обозначено положительное влияние. знаком «минус»

-отрицательное. (Reproduced. with permission, [ют Bra-

unstein G. D. The tests. In: Basic апd Clinical Епdосriпоlоgу, 2nd. оо., Gгеепsрап F. G., Forsham Р. Н. [editors]. Appleton апd Lange, 1986.)

Регуляция секреции гонадотропинов по принципу

обратной связи, вероятно, обеспечивается связыва­

нием тестостерона со своим рецептором (рис. 50.3 и 50.4). Обратная связь в этом случае реализуется

в гипоталамусе через ингибирование высвобождения

или продукции гонадолиберина, а возможно. путем

подавления обеих функций. Не исключено также. что

ингибируется действие гонаДО:lИберина на ЛГ­ продуцирующие клетки передней доли гипофиза.

В норме высвобождение гонадолиберина (ГнРГ)

имеет пульсирующий характер; в эксперименталь­

ных системах максимальное образование гонадо­

ТРОПИIlОВ (ЛГ и Фст) наблюдается лишь при имита-

долиберинов, становятся менее чувствительными к ингибирующему действию половых стероидных

гормонов по принципу обратной связи.

Регуляция сперматогенеза

В этой сложной проблеме мы рассмотрим лишь

один вопрос- регуляцию секрепии ФСГ по принци­

пу обратной связи. ФСГ взаимодействует с клеrкаМl1 Сертоли и стимулир)·ет синтез андроген-связы­ вающего белка (АСБ). Этот белок представляет со­

бой гликопротеин, связывающий тестостерон; он от­ JlИчается от СГСГ и внутриклеточного рецептора

андрогенов. АСБ секретируется в просвет семенного

канальца, что сопровождается переносом тестосте­

рона (в высокой концентрации) из клеток Лейдига, где он образуется, к месту, в котором происходит

сперматогенез (рис. 50.3). Этот процесс, по­

видимому, чрезвычайно важен, поскольку даже при

нормальной конпентрации тестостерона в об­ щем кровотоке (что достигается, например, при заместительной терапии) сперматогенез не восста­

навливается.

Хотя до сих пор идентифипирован лишь один го­ надолиберин (ГнРГ), имеются данные о независимоii

секреuии ФСГ и ЛГ. Так, при избирательном разру­

.nении семенных канальцев или прекрашении по ка­

ким-то причинам сперматогенеза у мужчин сохра­

няется HopMa.'IbHOeсодержание ЛГ и тестостерона,

но концентрация ФСГ возрастает. Выделено обра­ зующееся в семенных канальцах или клетках Серто­

ли вещество «ингибию>, регулирующее секрепию

ФСГ. Частично этот эффект обратной связи может

опосредоваться эстрадиолом, синтезирующимся

в небольших количествах в клетках Лейдига и

Сертоли. Образование эстрадиола в данных клетках

стимулируется ФСГ, а сам эстрадиол в определен­

ных экспериментальных условиях подавляет высво­

бождение ФСГ. Эти вероятные механизмы регуля­ пии ФСГ ноказаны на рис. 50.3.

ГОРJlЮIIЫ nlиО6ЫХ Jlсе.'lСЗ

 

233

ЛГ

Регуляция секреции

 

 

 

 

гонадотропинов

 

 

Сперматогенез

)

 

Генная регуляция

)

т

Половая дифференцировка

 

 

 

Плазма

Стимуляция волЬфова протока

 

 

 

Наружная вирилизация

 

 

Половое созревание в

 

 

пубертатном возрасте

 

 

Генная регуляция

)

Клетка-мишень

---------- '

Рис. 50.4. Механизм действия андрогенов_ ЛГ- лютеинизирующий гормон. Т -тестостерон_ ДГТ -

дигидротестостерон. Р-рецептор андрогенов. (Modified and reproduced. with permission_ fют Wilson J. о. е. al. The endocrine control of та1е phenotyric de,·elopment. Aust. J. Biol. Sci. 1983.36. 101.)

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

ГОРМОНОВ СЕМЕННИКОВ

Андрогены, главным образом тестостерон

иДГТ, участвуют в 1) половой дифференцировке, 2)

сперматогенезе, 3) развитии вторичных половых

признаков и структур, 4) анаболических процессах

ирегуляции генов и 5) характерном для самцов по­ ловом поведении (рис. 50.4). Столь большое разно­

образие проuессов, зависимых от андрогенов, за­

трудняет подразделение тканей на мишени и не­

мишени. В более узком смысле ткани-мишени мо­ жно классифиuировать в зависимости от того. под­ вержены ли они действию тестостерона или дгт. к классическим клеткам-мишеням ДГТ (имеющим соответственно наиболее высокую активность 5а­ редуктазы) относятся предстательная железа, семен­

ные пузырьки, наружные половые органы и кожа по­

ловых органов. Мишени для тестостерона включаюf

")мбриональные вольфовы структуры, сперматого­ нии, мышцы, кости, почки и мозг. Специфический

андроген, участвующий в регуляции многих других

упоминавшихся выше процессов, не установлен_

Половая диффереНЦИРО8ка

Половая дифференцировка-главный эффект

андрогенов. Поскольку она дает уникальную воз­

можность познакомиться с тем, каким образом от­ дельные гормоны влияют на дифференцировку тка­

ней, мы рассмотрим этот вопрос ниже в специаль­

ном разделе.

Сперматогенез

Зависимость сперматогенеза от тестостерона не­ сомненна. Однако точная роль гормона в этом про-

цессе не установлена. Возможно, дейс вше тестосте­

рона проявляется на относительно поздних стадиях сперматогенеза, поскольку в незрелых семенниках

этот гормон не индуцирует сперматогенеза и, кроме

того, не восстанавливает способности к образова­

нию спермы у гипофиз")ктомированных животных,

у которых эта Функuия регрессирована.

Созревание добавочных половых тканей

Повышенное образование тестостерона в период половой зрелости обусловливает созревание доба­

вочных половых тканей. Половой член, предстатель­

ная железа и семенные канальцы увеличиваются

в размерах_ Изменяется и структура кожи и волос:

характерные для детского возраста тонкие волосы

делаются жестче, нежная кожа грубеет. Начинает ра­ сти борода, утолщаются голосовые ~вязки. увеличи­

ваются сальные железы.

Анаболические процессы

Наступление половой зрелости сопровождается быстрым росгом мышечно-скелетной системы. Хрящи эпифизарных пластинок роста увеличиваю­

тся в размерах и начинается образование новой кост­

ной ткани. Происходящее при этом удлинение костей

сопровождается значительным увеличением массы

скелетных мышu. Проанализировать эти эффекты на

молекулярном уровне трудно, но определенная ин­

формация все же имеется. Судя по всему, андрогены

индуцируют в тканях-мишенях синтез белка с по­

мощью хорошо известного механизма, характерно­

го для действия и ДРYIих стероидных гормонов: гор­

мон-рецспторный комплекс распознает специфиче­

ские участки хроматина и избирательно активирует

определенные гены (см_ гл. 44). Именно так, по-

234

Глава 50

видимому, осуществляется запуск синтеза АСБ. аль­ долазы и ферментов, участвующих в образовании полиаминов. Аналогичные механизмы, вероятно.

действуют в случае вызваемой андрогенами гипер­

трофии мышц, хотя ответственные за это специфиче­

ские белки (гены) пока не обнаружены.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

ГОРМОНОВ СЕМЕННИКОВ

Современные представления о механизме дей­

ствия андрогенов проиллюстрированы на рис. 50.4.

Свободный тестостерон проникает в клетки через плазматическую мембрану путем пассивной или облегченной диффузии. Клетки-мишени удерживают

тестостерон, что, по-видимому, обеспечивается связыванием гормона со специфическим внутрикле­

точным рецептором. Как ни велико различие между разными тканями, в большинстве из них удерживае­ мый гормон обнаруживается в клеточном ядре. В цитоплазме многих (но не всех) клеток-мишеней имеется фермент 5 u-редуктаза, под действием кото­

рого тестостерон превращается в дгт. Данные о су­

ществовании раздельных рецепторов для тестосте­

рона и ДГТ противоречивы, однако все сходятся на

том, что даже при наличии единого класса рецепто­

ров их сродство к ДГТ превышает сродство к те­ стостерону. У мышей мутация по единственному ге­

ну приводит к тому, что в различных тканях не

связываются с рецептором ни тестостерон, ни ДГТ.

Этот факт убедительно свидетельствует о наличии

единого белкового рецептора для обоих гормонов. Какой из двух комплексов (тестостерон-рецептор или ДГТ-рецептор) будет активным, зависит, ве­

роятно, от различия в сродстве рецептора к этим

гормонам в сочетании со способностью тканей­ мишеней образовывать из тестостерона ДГТ.

Для функционирования андрогенов необходимо. чтобы комплекс тестостерон!дгт-рецептор проник в ядро. Связыванию этого комплекса с хроматином,

по-видимому, предшествует этап активации; хрома­

тин при этом проявляет определенную специфич­ ность или акцепторную функцию. Природа ядерного

акцептора для рецептор-стероидного комплекса по­

ка еще не установлена.

Аналогично другим стероидным (и некоторым

пептидным) гормонам комплекс тестостерон/ДJI­ рецептор, по-видимому, активирует специфические ге­

иы' белковые продукты которых опосредуют многие (если не все) эффекты соответствующего гормона. Тестостерон стимулирует синтез белка в мужских

половых органах. Этот эффект обычно сопряжен с накоплением общей клеточной РНК, включающей

мРНК, тРНК и рРНК. Более специфичным приме­

ром служит влияние тестостерона на синтез АСБ. Гормон усиливает транскрипцию гена АСБ, повы­ шая содержание мРНК, кодирующей данный белок.

Другим хорошо изученным примером является U 2u-

глобулин-главный белок, выделяемый самцами крыс с мочой. Он синтезируется в печени половозре­ лых (старше 40 дней) самцов. У самок же и кастриро­ ванных самцов этот белок синтезируется лишь в том случае, если животное получает тестостерон. Эстро­ гены подавляют образование u2u-глобулина, а для его максимального синтеза требуется совместное

действие многих гормонов, включая гонадотропин, гормоны щитовидной железы, инсулин и глюкокор­

тикоиды. Скорость синтеза u2u-глобулина непосред­ ственно связана с количеством мРНК ного белка.

которое в свою очередь зависит от скорости транс­

крипции гена u2u-глобулина.

Почки служат главной тканью-мишенью для

андрогенов. Эти гормоны вызывают увеличение раз­

меров почек и индуцируют синтез ряда ферментов

у различных видов животных.

Вполне возможно, что такие сложные эффекты

андрогенов, как их влияние на секреторную актив­

ность желез или гипертрофия мышц. реализуются с помощью иного механизма. Известно, кроме того,

что андрогены стимулируют в некоторых тканях­

мишенях размножение КJlеток- эффект, еще не на­

шедший объяснения. Тестостерон или ДГТ в сочета­

нии с Е1, по-видимому. участвуют в возникновении

доброкачественной спухоли предстательной железы

(состояние. характерное для 75% мужчин старше 60

лет).

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ РЕПРОДУКТИВНОЙ

СИСТЕМЫ У МУЖЧИН

Снижение уровня син геза тестостерона называют гипогонадизмом. При гипогонадизме у лиц. не до­ стигших половой зрелости. вторичные половые при­ знаки не развиваются. Если же гипогонадизм разви­

вается у взрослых мужчин. эти признаки претерпе­

вают обратное развитие. Первичный гнпогонадизм

обусловлен процессами, которые непосредственно

влияют на семенники и вызывают их недостаточ­

ность. В основе вторичного гипогонадизма лежит на­

рушение секреции гонадотропинов. Изучение на­ следственных патологий способствует выяснению роли отдельных этапов биосинтеза и функциониро­ вания андрогенов. На рис. 50.5 представлен меха­ низм действия этих гормонов, начиная от биосинте­

за тестостерона и кончая пострецепторным дей­

ствием тестостерона и ДГТ. В настоящее время известно не менее пяти разных генетических дефек­

тов в биосинтезе тестостерона. описана недостаточ­

ность 5а-редуктазы~ во многих случаях либо совсем

не обнаруживается реllептор гестостеронаjДГТ. ли­ бо этот рецептор так или иначе изменен; наконец.

выявлены больные (всегда с мужским генотипом).

у которых все определяемые компоненты, в том

числе и рецептор, в норме и тем не менее характери-

 

 

Гормоны половых ;ж:елез

 

 

 

 

 

235

 

 

 

 

 

 

Клетка-мишень

 

 

 

 

 

 

Клетка Лейдига

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

~

 

 

Р.. ..---

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

-

....: -- , --

 

 

 

 

 

5а-редуктаза

11

 

 

--- ~MPHK

 

 

 

 

 

 

-~-

 

 

-+----_Т

т

 

..

ДГТ -ДГТ

 

Р

.-..-- ----

Белок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:~ ::-:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффекты

Ферментативная недостаточность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Отщепление боковой цепи

Недостаточность

Дефект на уровне

 

Отсутствие эффекта

2

17а-гидроксилаза

 

5а-редуктазы

 

рецептора

 

при наличии рецептора

3

Превращение С21 в С19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Восстановление 17-кетогруппы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Окисление кольца Д в ~4-З-кетостероид

Рис. 50.5. Причины отсутствия андрогенного эффекта. Показаны четыре этапа, для каждого из которых идентифицированы мутации. Т-тестостерон. ДГТ-дигидротестостерон. Р-рецептор адрогенов. (Modified and reproduced. with permis-

sion, [roт Wilson J. о. et al. ТЬе endocrine control of male phenotypic development. Aust J. Biol. Sci. 1983, 36. 101.)

зующиеся феминизацией. Степень нарушения диф­ ференцировки зависит от тяжести дефицита. Так, полное отсутствие одного из ферментов биосинтеза обусловливает женский фенотип при мужском (ХУ) генотипе, а при умеренной недостаточности фермен­

та может наблюдаться лишь аномальная локализа­

ция мочеиспускательного канала в половом члене.

у генетических мужчин, полностыо лишенных функ­

ционирующих рецепторов, ИI\fСЮТСЯ семенники

и образуется тестостерон, но при этом у них наблю­

дается полная феминизация наружных половых ор­ ганов (так называемый СИНДJЮМ тестикулярной феми­

низации). Любопытно, что аналогичная недостаточ­ ность синтеза или активности эстрогенов не обнару­

жена.

ГОРМОНЫ ЯИЧНИКОВ

Яичники - бифункциональные органы, продуци­

рующие женские половые гормоны - ЭСТJЮгены

и ПJЮгестины, а также яйцеклетки (женские поло­

вые клетки). Наиболее активные гормоны, выра­

батываемые в яичниках,- 17Р-эстрадиол (Е2) и про­

гестерон.

ОН

БИОСИНТЕЗ И МЕТАБОЛИЗМ

ГОРМОНОВ ЯИЧНИКОВ

Синтез

Эстрогены- семейство гормонов, синтезируе­

мых в яичниках и других тканях. 17Р-Эстра­

диол - основной гормон яичников. У представите­ лей некоторых видов преобладает эстрон, однако он синтезируется вне яичников. При беременности образуется относительно больше эстриола, но и этот

гормон синтезируется вне яичников. Основной путь и субклеточная локализация ферментов первых эта­

пов биосинтеза эстрадиола такие же, как в надпочеч­ никах и семенниках. Превращения, протекающие то­ лько в яичниках, показаны на рис. 50.6.

ЭСТJЮгены образуются путем ароматизации андро­

геиов в результате сложного процесса, включающего

три этапа гидроксилирования, каждый из которых

требует 02 и NADPH. В состав ароматазноrо фер­

ментного комплекса по имеющимся данным входит

цитохром Р-450-0ксидаза со смешанной функцией.

Если субстратом данного комплекса служит тесто­

стерон, образуется эстрадиол; ароматизация аНдРО­

стендиона приводит к образова~ эстрона (этот

процесс, как правило, протекает вне яичников).

СНЗ

I

С=О

НО

о

17Р-эстрадиол

Прогестерон

236

Глава 50

 

Холестерол --- . п регненолон ---- . 17а-гидроксиnрегненолон ---+- Дегидроэnиандростерон

~

~

~

Прогестерон~ 17а-гидроксиnрогестерон ~

Адростендион

 

 

~'

 

 

тестостерон

 

АРОМАТАЗА 11

 

о

ОН

 

 

Другие

 

метаболиты ......----

 

НО

 

НО

 

зетт IE I ,

 

 

 

Другие метаболиты

 

16а-гидроксиэстрон

 

 

1

ОН

 

ОН

 

 

НО

Эстриол

Рис. 50.6. Биосинтез эстрогенов. (Slightly moditied and reproduced. with permission. [гот Gannong W. F. Review of Medical Physiology, 13th ed. Appleton and Lange. 1987.)

в каких именно клетках образуются гормоны

мента, по-видимому, играет важную роль в <<ЭСТРО­

яичников, установить трудно. Согласно современ­

генизации», наблюдаемой при таких состояниях, как

ным представлениям, в этом процессе участвуют

цирроз печени, гипертиреоз, старение и ожире­

клетки двух типов: 17а-гидроксипрогестерон и анд­

ние.

 

ростендион (основной андроген, продуцируемый

KateXOJl-эстрогены- основные

метаболиты

яичниками) вырабатываются главным образом

эстрогенов у всех млекопитающих. Они образуются

в клетках теки, а эстрадиол-в клетках гранулезы.

в результате гидроксилирования

ароматического

Прогестерон продуцируется и секретируется желтым

кольца по С-2. Катехол-эстрогены обладают сла­

телом, в котором синтезируется также и некоторое

бой эстрогенной активностью, но

высокоактивны

количество эстрадиола.

в центральной нервной системе, где они также обна­

Значительная часть эстрогенов образуется путем

ружены.

 

периферической ароматизации андрогенов. У муж­

 

 

чин в результате ароматизации гестостерона обра­

Секреция и транспорт

 

зуется до 80% всего эстрадиола (Е2). У женщин ва­

 

 

жным источником эстрогенов служат андрогены

 

 

надпочечников: до 50% Е2, вырабатывающегося во

Уровень секреции образующихся в яичниках сте­

время беременности, образуется в результате арома­

роидов резко меняется в различные фазы менструа­

тизации ДГЭА-сульфата, а превращение андростен­

льного (или эстрального) цикла и непосредственно

диона в эстрон служит главным источником эстроге­

зависит от скорости их образования в яичниках. Эти

нов в постменопаузе. Ароматазная активность обна­

гормоны не накапливаются; они секретируются по

ружена в жировых клетках, а также в печени, коже

мере синтеза.

 

и других тканях. Повышенная активность этого фер-

эстрогеиы и прогестины, подобно другим стерои-

ГОРJИОНЫ 110 'О6ЫХ .же.lез

дам, связываются в различной степени с l'раНСllOртны­

ми белками плазмы. Эстрогены связываются с сгег,

а прогестины-с кег. Сродство сгсг к эстрадиолу

в пять раз ниже, чем к тестостерону и ДГТ; прогесте­

рон и кортизол имеют очень низкое сродство к дан­

ному белку (табл. 50.2). В отличие от этого прогесте­

рон и кортизол почти С равным сродством связы­

ваются с КСГ, который в свою очередь характери­

зуется низким сродством к эстрадиолу и еще более низким к тестостерону, ДГТ и эстрону.

Эти транспортные белки плазмы, по-видимому,

не играют никакой роли в механизме действия дан­ ных гормонов на клеточном уровне. Аналогично

другим стероидам биологической активностью

обладает, вероятно, только свободная форма гормо­ на. Связывающие белки обеспечивают определен­ ный резерв гормона в крови и, обладая относитель­ но высокой способностью к связыванию, выполняют роль буферов, противостоящих резким изменениям

уровня гормона в плазме. Скорость метаболическо­ го клиренса этих гормонов находится в обратной за­ висимости от их сродства к СГСГ. Следовательно,

клиреIlС хтрона выше клиренса эстрадиола, кото­

рый в свою очередь выше клиренса тестостерона или ДГТ. Следует иметь в виду, что коньюгированные производные этих гормонов (см. ниже) не связываю­ тся ни с сгсг, ни с ксг. СГСГ несет еще одну функ­

цию: обладая неодинаковым сродством к зстрадио­

лу и тестостерону (или ДГТ), он может влиять на ко­

личество этих половых гормонов, вступающих во

взаимодействие с тканями-мишенями. Факторы, ре­

гулирующие образование СГСГ, рассматриваются

выше.

но

о

но'

237

Ацетат

~

Холестерол

1

.., регненолон

СНз

I

с=о

СНз

I

СНОН

1

Прегнанди ол-20-глюкуронид натрия

Метаболизм и выделеllие

А. Эстрогены. В печени эстрадиол и зстрон в ре­

зультате реакций, ПОК<1Занных на рис. 50.6, превра­

щаются в JСТРИОЛ. Эстрадиол, эстрон и эстриол слу­ жат субс гратами печеночных ферментов, присоеди­

няющих глюкуронидную или сульфатную группу. Активность этих конъюгирующих ферментов у раз­ ных видов различна. У грызунов активность фер­

ментных СlIстем метаболизма (особенно гидрокси­

лирующих) столь высока, что зстрогены почти пол­

ностью разрушаются в печени и при перора.1ЬНОМ

введении практически не оказывают никакого дей­

ствия. У приматов ферменты данной группы менее

C:lктивны и. следовательно, пероральное введение

зстрогенов у них более эффективно. Конъюгирован­

ные стеРОllДЫ водорастворимы и не способны связы­ ваться с транспортными белками. Поэтому они лег­

ко выделяются с желчью, калом и в меньшей степени с мочой.

Рис. 50.7. Биосинтез прогестерона и основной путь его ме­

таболизма. Обнаруж~ны и другие метаболиты. (Slightly

modified and reproduced. with регшissiоп, fюш Ganong W. F. Rcview of Medical Physiology. 13th ed. Appleton and Lange,

19~7.)

Б. Прогестины. Прогестерон при пероральном

введении неэффективен. поскольку в печени он бы­

стро метаболизируется, образуя ряд соединений. Прегнандиол-20-глюкуронид натрия - основной ме­

таболит прогестинов, обнаруженный в моче челове­

ка (рис. 50.7). Некоторые синтетические стероиды, например 17а-гидроксипрогестсрон и 17a-а:I­

килзамещенные соединения 19-НОртсстостерона, об­

ладают активностью прогестинов и при этом не

подвергаются в печени никаким превращениям.

Поэтому они широко используются в качестве пер­

оральных контрацептивов.

238

 

г'lQва 50

РЕГУЛЯЦИЯ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ

сяцу эмбрионального развития. К моменту рожде­

ДЕЙСТВИЕ ГОРМОНОВ ЯИЧНИКОВ

ния оно понижается примерно до 2 млн., а после на­

 

 

 

ступления менархе составляет 100000-200000. При­

 

 

 

мерно 400-500 из них развиваются в зрелые ооuи­

Созревание и поддержание функции

ты. Остальные постепенно исчезают в результате ка­

кого-то пока еще не раскрытого процесса. Известно

женской репродуктивной системы

лишь, что в этом процессе участвуют яичниковые

 

 

 

Основная функция яичниковых гормонов­

андрогены. Созревание фолликулов начинается

подготовка структурных компонентов женской по­

в младенческие годы: на протяжении всего препубер­

ловой системы (см. ниже) к размножению. Эта под­

татного периода яичники увеличиваются в размерах

готовка включает 1) созревание примордиальных за­

в результате увеличения объема фолликулов, обу­

родышевых клеток; 2) развитие тканей, необходи­

словленного ростом клеток гранулезы, накопления

мыIx для имплантации бластоцисты; 3) обеспечение

ткани атрезированных фолликулов и увеличения

гормонального контроля времени овуляuии; 4) уста­

массы медуллярной стромальной ткани с клетками

новление с помощью плацентарных гормонов сре­

интестиuиальной ткани и теки, способными проду­

ДbI,

необходимой

для поддержания беременности

цировать стероидные гормоны.

и 5)

обеспечение

гормональной регуляuии родов

В детстве концентрация половых гормонов низ­

и лактаuии.

 

ка, хотя 'экзогенные гонадотропины увеличивают их

Эстрогены стимулируют развитие тканей, уча­

ствующих в размножении. Как правило, под влия­

нием этих гормонов повышается скорость синтеза

белка, рРИК, тРИК, мРИК и ДИК, что приводит

Кувеличению размеров и числа клеток соответ­

ствующих тканей. Эстрогенная стимуляuия обуслов­ ливает пролиферацию и дифференцировку влага­ лищного эпителия, пролифераuию эндометрия, а также гипертрофию с увеличением длины его же­ лез; появление собственной ритмической подвижно­

сти миометрия; пролиферацию протоков грудных желез. Эстрадиол оказывает также анаболическое

действие на кости и хрящи, способствуя таким обра­ зом росту. Воздействуя на периферические кровенос­

ные сосуды, эстрогены обычно вызывают их расши­

рение и усиливают теплоотдачу.

Для "JЮявления активности ПJЮгестинов обычно

требуется предшествующее или одновременное дей­

ствие ЭСТJЮгенов. Таким образом, гормоны двух этих

классов часто функционируют синергично, хотя мо­ гут быть и антагонистами. Прогестины уменьшают стимулирующее действие эстрогенов на пролифера­

цию эпителия влагалища и способствуют переходу эпителия матки из пролиферативной фазы в секре­

торную (увеличение размеров и функции секретор­ ных желез и повышение содержания гликогена), под­

готавливая его к имплантации оплодотворенной

яйцеклетки. Эти гормоны усиливают развитие аци­

нарной части грудных желез после эстрогенной сти­

муляции развития протоков. Прогестины снижают периферический кровоток, уменьшая тем самым теп­ лопотерю. В результате в лютеиновой фазе мен­ струального цикла, на которую приходится образо­

вание данного гормона, температура тела повышае­

тся. Такие температурные скачки, составляющие обычно около 0,50 С, используются в качестве ПОКd­

зателя овуляции.

Максимальное число оогониев в яичниках плода

человека достигает ~7 млн. примерно к пятому ме-

продукuию. Следовательно, незрелые яичники обла­

дают способностью синтезировать эстроген. Суще­

ствует предположение, что у неполовозрелых дево­

чек имеющиеся у них в небольшом количестве поло­ вые стероиды подавляют образование гонадотропи­

нов, а в пубертатном возрасте гипоталамогипо­

физарная система становится менее чувствитель­

ной к ингибирующему действию этих гормонов.

В период полового созревания начинается импульс­

ная секреция ГнРГ (гонадолиберина); под влиянием

ЛГ резко повьппается уровень образования яичнико­

вых гормонов, а под влиянием ФСГ, главного сти­

мулятора секреuии эстрогенов, происходит созрева­

ние фолликулов и наСl упает овуляпия.

Менструальный цикл

Частота овуляции и готовность к половому акту

определяются гормонами. У видов с моноэстраль­

ным циклом овуляuия И спаривание происходят раз

в году, у видов с полиэстральным циклом овуляция

повторяется несколько раз в году. У приматов, для

которых характерны менструальные uиклы с оттор­

жением эндометрия в коние каждого цикла, половое

поведение не имеет тесной связи с овуляцией. У чело­ века менструальный uикл обусловливается сложным взаимодействием между гипоталамусом, гипофизом

и яичниками. В норме продолжиrельность менструа.'IЬ­

ного цикла варьирует от 25 до 35 дней (в среднем 28

дней). Его можно подразделить на фолликулярную

фазу, лютеиновую фазу и менструацию (рис. 50.8).

А. Фолликулярная фаза. По каким-то невыяснен­ ным причинам под влиянием ФСГ начинаеr увели­

чиваться лишь один из фолликулов. В первую неде­

лю фолликулярной фазы содержание Е2 остается низким, но 'JaTeMпо мере увеличения фолликула на­ чинает прOl рессивно повышаться. За 24 ч до ника ЛГ

(ФСГ) уровень E~ Д<х'lигает максимума и сенсибили­

зирует гипофиз к действию гонадолибсрина (ГнРГ).

 

 

гopMollы nО.1О6ЫХ же.ll з

239

 

 

Фолликулярная

 

Лютеиновая

 

 

 

фаза

 

 

 

фаз;

 

 

36.8

Базальная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ос 36.6+---~----~~-----+~~--------~----

 

 

36.4

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

 

."

20

17a-гидJЮКСИ-

17а-гидрокси-

 

 

10 Прогестерон

Прогестерон -../ ,.,.,.'

прогестерон

1.0

 

...

 

,

,

 

(нг/мл)

(нг/мл)

 

._е_._

е-.-е-.

 

 

 

 

 

 

.-.......-

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

пг/мл

100

 

 

 

 

 

 

 

 

OL----

+-------------

 

 

 

+

-------------+----

 

50

40

+- лг

30

Гонадотропины

(мМЕд)

20

10

м

O~~~..~~~~~т+~~~~~~~..~

2527 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 1 3 5

День цикла

Рис. 50.8. Гормональные и физиологические изменения во время типичного менструального цикла у человека. М­

менструация. ЛГ -лютеинизирующий гормон, ФСГ-фолликулостимулирующий гормон. (Reproduced. with permission.

from Midgley А. R. In: Нитап Reproduction, Hafez ESE, Evans TN [editors]. Harper and Row, 1973.)

Выброс ЛГ обусловливается либо этим высоким

24-й день цикла), функцию ЛГ берет на себя хорио­

уровнем Е2 по механизму «положительной обратной

нический гонадотропин (ХГЧ)--плацентарный гор­

связи», либо резким падением его уровня. Продол­

мон, очень близкий к ЛГ, вырабатываемый цитотро­

жительное введение высоких доз эстрогенов (в каче­

фобластными

клетками

имплантированного

стве пероральных контрацептивов) снижает как се­

эмбриона на ранних стадиях развития (см. гл. 45).

крецию ЛГ и ФСГ, так и действие ГнРГ на гипофиз.

ХГЧ поддерживает синтез прогестерона желтым те­

Содержание прогестерона в фолликулярной фазе

лом до тех пор, пока плацента не начнет продуциро­

очень мало.

вать большие количества этого стероида. В отсут­

Б. Лютеиноваяфаза. После овуляции клеткиграну­

ствие имплантации (и ХГЧ)

желтое тело дегради­

лезы лопнувшего фолликула лютеинизируются и образуют желтое тело-- структуру, которая вско­ ре начинает вырабатывать прогестерон и некоторое

количество эстрадиола. Уровень эстрадиола дости­

гает максимума примерно к середине лютеиновой

фазы, а затем резко снижается. Основной гормон ЛIO­

теиновой фазы цикла-- "рогестерон. Он необходим

для формирования секреторного эндометрия, обе­

рует и наступает менструация. После отторжения

эндометрия начинается новый ЦИКЛ. Лютеиновая фа­

за всегда длится 14 ± 2 дней. Колебания продолжи­ тельности цикла почти во всех случаях обусловлены различиями в фолликулярной фазе.

Беременность и плацентарные гормоны

спечивающего нужные условия для развития им­

Имплантированная бластоциста образует троф­

плантировавшейся бластоцисты. На первых этапах

обласг, который впоследствии организуется в пла­

сохранение желтого тела требует присутствия ЛГ,

центу. Именно плацента обеспечивает связь между

и гипофиз в течение примерно десяти дней выделяет

системами кровообращения зародыша и матери

этот гормон. Если имплантация произошла (22--

и вырабатывает ряд гормонов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]