А. Эндокринное, паракринное и аутокринное действие гормонов
Гормоны передают сигнал путем переноса в кровотоке от места синтеза до клеток-мишеней. В этом случае говорят об эндокринном действии (1; пример: инсулин). В случае тканевых гормонов (паратгормон) локального действия, когда клетки-мишени расположены в непосредственной близости к секреторным клеткам, говорят о паракринном действии (2; пример: гормоны желудочно-кишечного тракта). Когда сигнальные вещества продуцируются и утилизируются в самих клетках, говорят об аутокринном действии (3; пример: простагландины). Инсулин, образуемый B-клетками поджелудочной железы, оказывает как эндокринное, так и паракринное действие. Такой способ действия характерен для многих гормонов. Как гормон эндокринного действия инсулин принимает участие в регуляции обмена жиров и глюкозы. По механизму паракринного действия инсулин ингибирует образование и секрецию гпюкагона А-клетками поджелудочной железы.
Б. Динамика гормонов
Гормоны циркулируют в крови в очень низких концентрациях (10-7-10-12 моль/л). Однако эти величины сильно варьируют. Концентрация гормонов подвержена периодическим колебаниям, цикл или ритм которых может зависеть от времени дня, месяца, времени года или менструального цикла. В качестве примера можно привести околосуточный (циркадианный) ритм кортизола. Многие гормоны поступают в кровь импульсами и нерегулярно. Поэтому концентрация гормона может меняться эпизодически, т. е. пульсировать. Концентрация другой группы гормонов изменяется в зависимости от внешних факторов. Выброс гормонов является ответом организма на внешнее воздействие или на изменение внутреннего состояния.
Концентрация гормонов в крови находится под строгим контролем, причем контроль осуществляется как на стадии синтеза, так и на стадии выброса. Скорость этих процессов регулируется по принципу обратной связи или системой, построенной по иерархическому принципу.
В. Механизм обратной связи
Биосинтез и выброс инсулина В-кпетками поджелудочной железы стимулируется высоким уровнем глюкозы ( >5 мМ). Инсулин индуцирует потребление глюкозы в мышечных и жировых тканях. В результате уровень глюкозы снижается до нормы (примерно 5 мМ) и выброс инсулина прекращается (см. с. 162).
Г. Иерархическая система гормональной регуляции
Гормональные системы обычно взаимосвязаны и в раде случаев образуют иерархическую лестницу. Наиболее важной из них является система гормонов гипофиза и гипоталамуса, контролируемая центральной нервной системой (ЦНС). На стимулирующее или тормозящее воздействие нервные клетки гипоталамуса отвечают выбросом стимулирующих или ингибирующих гормонов, которые носят групповое название либерины («рилизинг-факторы») и статины («ингибирующие гормоны»). Эти нейрогормоны через короткие сосуды достигают аденогипофиза, где стимулируют (либерины) или ингибируют (статины) биосинтез и секрецию так называемых тропинов. Гонадотропины, например, симулируют биосинтез стероидных гормонов в половых железах. Стероидные гормоны действуют только на клетки-мишени, а по механизму обратной связи, подавляют синтез или секрецию других гормонов регуляторного каскада.
К этой гормональной иерархической лестнице принадлежат многие важнейшие гормоны, такие, как тироксин, кортизол, эстрадиол, прогестерон и тестостерон.
Липофильные гормоны
Известно множество гормонов и гормоноподобных веществ, только в организме человека их найдено более 100. Подразделение гормонов на липофильные и гидрофильные имеет определенный биохимический смысл, поскольку оно отражает различные принципы действия этих биорегуляторов (см. с. 358).
А. Липофильные гормоны
Липофильные гормоны, к которым относятся стероидные гормоны, иодтиронин и, с определенными допущениями, ретиноевая кислота, — относительно низкомолекулярные вещества (300-800 Да), плохо растворимые в воде. Они не накапливаются в железах, а секретируются в кровь сразу после завершения биосинтеза (исключение составляет тироксин). При транспортировке в крови они связываются со специфическими плазматическими белками (переносчиками). Все липофильные гормоны действуют по общему механизму, т. е. связываются с внутриклеточным рецептором и регулируют транскрипцию определенных генов (см. с. 366).
Стероидные гормоны
Наиболее важными представителями стероидных гормонов позвоночных являются прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон и эстрадиол. Сегодня к этой группе относят также кальцитриол (холекальциферол, витамин D), хотя стероидный скелет этого соединения несколько модифицирован. Важнейшим гормоном беспозвоночных является экдизон. Строение экдизона приведено на рис. 63.
Женский половой гормон прогестерон относится к гестагенам. Он образуется в желтом теле (Corpus luteum) яичников. Концентрация прогестерона в крови варьирует в соответствии с жизненным циклом. Прогестерон готовит слизистую оболочку матки к восприятию оплодотворенной яйцеклетки. После оплодотворения прогестерон начинает синтезироваться в плаценте, обеспечивая нормальное течение беременности.
Эстрадиол — важнейший представитель эстрогенов. Подобно прогестерону он синтезируется в яичниках, а е период беременности также в плаценте. Эстрадиол регулирует менструальный цикл. Он стимулирует пролиферацию клеток слизистой матки, а также отвечает за развитие вторичных женских половых признаков (развитие молочных желез, характер жировых отложений и т.п.).
Тестостерон — наиболее важный представитель андрогенов (мужские половые гормоны). Он синтезируется клетками Лейдига в семенниках и контролирует развитие и функцию половых желез. Этот гормон отвечает также за развитие вторичных мужских половых признаков (развитие мускулатуры, волосяной покров и т.п.).
Важнейший из глюкокортикоидов, кортизол, образуется в коре надпочечников. Он принимает участие в регуляции белкового и углеводного обмена, стимулируя деградацию белков и конверсию аминокислот в глюкозу. Тем самым он способствует повышению концентрации глюкозы в крови (см. с. 160). Синтетические глюкокортикоиды находят применение в качестве лекарственных препаратов, обладающих противовоспалительным и иммунодепрессантным действием.
Минералокортикоид альдостерон синтезируется в коре надпочечников. Он влияет на функцию почек, где за счет активации Na+/K+-АТФ-азы обеспечивает удерживание в организме (реабсорбцию) солей натрия. В то же время этот процесс сопровождается выводом из организма К+. Следовательно, альдостерон косвенным образом повышает кровяное давление.
Кальцитриол — производное витамина D (см. с. 352). Предшественник кальцитриола синтезируется в коже под действием УФ-света, а собственно гормон образуется в почках (см. с. 322). Кальцитриол стимулирует всасывание кальция в желудочно-кишечном тракте и включение кальция в костную ткань.
Иодтиронины. Среди сигнальных веществ, являющихся производными аминокислот, липофильными свойствами обладает только тироксин (тетраиодтиронин, Т4) и его активное производное трииодтиронин (ТЗ). Оба вещества образуются в организме из аминокислоты тирозина и содержат на один фенольный остаток больше, чем молекула предшественника. Характерным для этих соединений является наличие атомов иода в положениях 3,5,3',5' (Т4) и 3,5,3' (ТЗ) ароматических колец.
Тироксин образуется в щитовидной железе. Он повышает скорость метаболизма и стимулирует развитие эмбриона.
