Биохимия Р.Марри
.pdf230 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 |
Р.. ..--- |
|||||
|
|
|
|
+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. |