Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ. Влияние гормонов на обмен веществ и продуктивность животных Классификации стероидных гормонов

Моноамины: Дофамин, норадреналин, адреналин, мелатонин.

Йодтиронины: Тетрайодтиронин (тироксин, Т 4), трийодтиронин (Т 3).

Белково-пептидные: рилизинг-гормоны гипоталамуса, гормоны гипофиза, гормоны поджелудочной железы и желудочно-кишечного тракта, ангитензины и др.

Стероиды: глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны, метаболиты холекальциферола (витамин D ).

Цикл жизни гормона

1. Синтез.

2. Секреция.

3. Транспорт. Аутокринное, паракринное и дистантное действие. Значение белков-переносчиков для стероидных и тиреоидных гормонов.

4. Взаимодействие гормона с рецепторами клеток-мишеней.

а) водорастворимые гормоны (пептиды, катехоламины) соединяются с рецепторами на мембране клеток-мишеней. Мембранные рецепторы для гормонов: хемочувствительный ионный канал; G -белки. В результате в клетке-мишени появляются вторичные посредники (например, цАМФ). Изменение активности ферментов → биологический эффект.

б) жирорастворимые гормоны (стероидные, йодсодержащие тиреоидные) проникают сквозь клеточную мембрану и соединяются с рецепторами внутри клетки-мишени. Комплекс «гормон-рецептор» регулирует экспрессию → развитие биологического эффекта.

5. Биологический эффект (сокращение или расслабление гладких мышц, изменение скорости обмена веществ, проницаемости клеточной мембраны, секреторные реакции и др.).

6. Инактивация гормонов и/или их экскреция (роль печени и почек).

Обратная связь

Скорость секреции гормона точно контролируется внутренней системой контроля. В большинстве случаев секреция регулируется механизмом отрицательной обратной связи (хотя крайне редко имеет место и положительная обратная связь). Итак, эндокринная клетка способна воспринимать последствия секреции определенного гормона. Это позволяет ей приспособить уровень секреции гормона для обеспечения желаемого уровня биологического эффекта.

А. Простая отрицательная обратная связь.

Если биологический эффект возрастает , количество гормона, секретируемого эндокринной клеткой, в дальнейшем будет снижаться .

Контролируемый параметр – уровень активности клетки-мишени. Если клетка-мишень слабо отвечает на гормон, эндокринная клетка будет выделять больше гормона, чтобы достигнуть желаемого уровня активности.

Б. Сложная (составная) отрицательная обратная связь осуществляется на различных уровнях.

Пунктирными линиями показаны различные варианты отрицательной обратной связи.

В. Положительная обратная связь: в конце фолликулярной фазы женского полового цикла возрастает концентрация эстрогенов, что приводит к резкому увеличению секреции (пику) ЛГ и ФСГ, возникающему перед овуляцией.

Самостоятельная работа по теме: «Физиология эндокринной системы»

Женские половые гормоны

_______________________

_______________________

_______________________

_______________________

Дни от пика ЛГ

Дни от начала цикла

Рис. 1. Изменение уровня гонадотропинов аденогипофиза (ЛГ, ФСГ), гормонов яичников (прогестерона и эстрадиола) и базальной температуры тела во время женского полового цикла.

Укажите рядом с графиками названия гормонов.

В яичнике в период женского полового цикла (продолжительностью в 28 дней) различают:

1. Фолликулярную фазу, которая длится с ______ по ______ день цикла. В эту фазу в яичнике ____________________________________________________________________________

2. Овуляция (О ) происходит на _____ день цикла. Овуляция – это ______________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Овуляции предшествует пик _______________________________ гормона.

3. Фазу желтого тела, которая длится с ______ дня по ________ день. В эту фазу в яичнике ______________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В матке в период женского полового цикла различают:

1. Менструацию (М ) – ____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

2. Пролиферативную фазу – ______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Секреторную фазу – __________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пользуясь рис. 1 , дополните предложения:

1. Наибольшая концентрация в плазме эстрадиола на _______ день цикла, т.е. в ________________________ фазу.

2. Наибольшая концентрация в плазме прогестерона на ________ день цикла, т.е. в ________________________ фазу.

3. Непосредственно перед овуляцией наблюдается пик гормонов __________________.

4. Подъем базальной температуры тела во время овуляции и в фазу желтого тела связан с секрецией гормона ________________________________.

Менопауза

Менопауза – это ________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В менопаузу секреция:

а) прогестерона, эстрадиола ________________________

б) ФСГ, ЛГ ________________________

в) половых гормонов (андрогенов) в корковом веществе надпочечников _________________

В период менопаузы изменяется деятельность систем организма: ______________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эпифиз (шишковидная железа)

Гормон эпифиза: __________________________________________

(аминокислота триптофан → серотонин → ____________________)

Регуляция секреции:

Темнота (стимулирующее влияние) → сетчатка глаза → ретино-гипоталамический тракт → латеральная область гипоталамуса → спинной мозг → симпатические нервы (преганглионарный нейрон) → верхний шейный ганглий → постганглионарный нейрон → пинеалоциты эпифиза → увеличение синтеза и секреции мелатонина.

Примечание: 1) медиатор постганглионарного нейрона, который взаимодействует с β-адренорецепторами пинеалоцитов эпифиза, _____________________________________

2) свет оказывает _________________________ влияние на синтез и секрецию мелатонина

3) на ночные часы приходится 70% суточной продукции гормона

4) стресс ___________________________ секрецию мелатонина

Механизм действия и эффект

1. Мелатонин _____________ секрецию гонадолиберинов гипоталамуса и ________________ аденогипофиза → снижение половых функций.

2. Введение мелатонина вызывает легкую эйфорию, сон.

3. К началу полового созревания уровень мелатонина _______________________________.

4. Во время женского полового цикла уровень мелатонина изменяется: во время менструации – ___________________________, а во время овуляции – _________________________.

5. Эпифиз – биологические часы, т.к. благодаря ему происходит временная адаптация.

Клинические проявления недостатка и избытка гормона:

1. Опухоли, разрушающие эпифиз, _______________________ половую функцию.

2. Опухоли, происходящие из пинеалоцитов, сопровождаются______________________

половой функции.

Регуляция уровня Ca 2+ в крови

Волгоградский государственный медицинский университет
Медико-биологический факультет, III курс
Биохимия человека
БИОХИМИЯ
СТЕРОИДНЫХ
ГОРМОНОВ
Презентация слайдов к лекции
к.б.н. Валерия Геннадьевича Зайцева
(каф. теоретической биохимии с курсом клинической биохимии ВолГМУ)
© 2007, В.Г.Зайцев

План лекции

Введение
Стероидные гормоны – строение, номенклатура и
классификация
Общий обзор путей биосинтеза стероидных гормонов
Ферменты, вовлечённые в биосинтез
Пути биосинтеза отдельных гормонов и их регуляция
Стероидные гормоны в крови
Механизм действия / взаимодействие с клеткамимишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев

Особенности стероидных гормонов

Общность происхождения (предшественник –
холестерин)
Жирорастворимые, потому легко проникают через
мембраны
Не сохраняются и не запасаются в эндокринной ткани,
секретируются сразу же после синтеза
Регулируется синтез, а не высвобождение
Ферменты биосинтеза стероидных гормонов
локализованы в митохондриях и гладком ЭПР
Транспорт с кровью требует наличия специальных
гормон-связывающих белков-переносчиков
В некоторых случаях могут быть конвертированы в
формы с измененной биологической активностью
неэндокринными тканями (печень, ткани-мишени)
© 2007, В.Г.Зайцев

Скелет стероидных гормонов

1,2-Циклопентанопергидрофенантрен
4 углеводородных кольца
(3 шестичленных и 1
пятичленное)
Положения заместителей
указаны стрелками
Возможные заместители:
метил-, гидрокси-, оксо-,
карбоксил-, ацетил-,
гидроксиацетил-,
карбоксиалкил- и др.
© 2007, В.Г.Зайцев

Метаболическое происхождение

Все стероидные гормоны
– липофильные
низкомолекулярные
соединения, общим
предшественником
которых является
холестерин
Источники холестерина в
организме человека:
пища и биосинтез
(преимущественно в
гепатоцитах)
© 2007, В.Г.Зайцев

Место стероидных гормонов в обмене холестерина

ХОЛЕСТЕРИН
Желчные кислоты
Прогестерон
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Витамин D
Андрогены
Эстрогены
© 2007, В.Г.Зайцев

Стереохимия стероидов

Для связи B/C у
стероидов животных
известна только цисконформация
Связи A/B и C/D
могут быть и цис-, и
трансБольшинство
стероидных
гормонов человека
имеют конформацию
транс-транс-транс
(5α-стероиды)
5α-стероиды
5β-стероиды
© 2007, В.Г.Зайцев

Стероиды с регуляторным действием

1.
2.
«Истинные» стероидные гормоны:
синтезируются главным образом в железах внутренней
секреции
эндокринные эффекты
Нейростероиды (Baulieu E.E., 1991; Biol. Cell. 71:3-10)
синтезируются клетками центральной нервной системы
(ЦНС)
аутокринные и паракринные эффекты
© 2007, В.Г.Зайцев

Необходимые этапы обмена

Синтез стероидных гормонов непосредственно из холестерина
или из промежуточных продуктов
Секреция стероидных гормонов в кровь / транспорт к мишеням
действия
Периферический обмен (превращение первичных стероидных
гормонов в метаболиты с иной биологической активностью,
происходит в печени и в клетках-мишенях)
Поглощение клетками-мишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов / выведение
продуктов распада
© 2007, В.Г.Зайцев

10. Классификации стероидных гормонов

По месту образования
По биологическим функциям (на какие системы
воздействуют)
По видам биологической активности
По биохимической активности
По типам клеток-мишеней
По химической структуре
По гендерности (универсальные/мужские/женские)
© 2007, В.Г.Зайцев

11. Места образования

НАДПОЧЕЧНИКИ (кортикостероиды –
глюкокортикоиды и минералокортикоиды, отчасти –
прогестерон и некоторые андрогены)
СЕМЕННИКИ (мужские половые гормоны – андрогены)
ЯИЧНИКИ (женские половые гормоны – прогестины и
эстрогены)
ФЕТОПЛАНЦЕНТАРНАЯ ЭНДОКРИННАЯ ТКАНЬ
(прогестерон с 6-8-й нед беременности, а также
эстрогены – из дегидроэпиандростеронсульфата)
© 2007, В.Г.Зайцев

12. Классы стероидных гормонов

ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ (основной представитель –
кортизол)
МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ (наиболее известен и изучен
альдостерон)
АНДРОГЕНЫ (например, тестостерон)
ПРОГЕСТИНЫ, или ПРОГЕСТОГЕНЫ (прогестерон)
ЭСТРОГЕНЫ (наиболее значимые – эстрадиол и эстрон)
© 2007, В.Г.Зайцев

13. Общая схема биосинтеза

© 2007, В.Г.Зайцев

14. Общий метаболический предшественник

Прегненолон (C21-стероид)
Образуется на первом этапе синтеза
ВСЕХ стероидных гормонов
Реакция отщепления боковой цепи
холестерина катализируется особым
цитохром Р450-зависимым
ферментом – Р450scc (также
называемым 20,22-десмолазой или
20,22-лиазой)
Ключевой этап синтеза стероидных
гормонов
Регулируется адренокортикотропным
гормоном (АКТГ) в надпочечниках и
лютеинизирующим гормоном (ЛГ) в
половых железах
© 2007, В.Г.Зайцев

15. Андрогенные стероиды

Тестостерон
17β-гидроксиандрост-4-ен-3-он
Андростендион
Андрост-4-ен-3,17-дион
5α-дигидротестостерон
17β-гидрокси-5β-андростан-3-он
© 2007, В.Г.Зайцев

16. Андрогенные стероиды

Места синтеза
Семенники
Кора надпочечников
Андрогенная активность
Рост и развитие мужских половых органов
Вовлечены в определение пола плода
Влияют на пол-специфические особенности поведения
Определяют проявление вторичных половых признаков
Стимуляторы и регуляторы сперматогенеза
Анаболическое действие
Развитие мышечной массы
Развитие скелета и соединительной ткани
Развитие волосяного покрова
Вызывают обращение катаболических процессов,
приводящих к снижению массы отдельных видов тканей
Стимуляция синтеза белка, подавление его распада
© 2007, В.Г.Зайцев

17. Анаболические стероиды

© 2007, В.Г.Зайцев

18. Эстрогенные стероиды

Эстрон
Эстрадиол
3-гидроксиэстр-1,3,5-триен-17-он
эстр-1,3,5-триен-3,17β-диол
Эстриол
Эстр-1,3,5-триен-3,16α,17β-триол
© 2007, В.Г.Зайцев

19. Эстрогенные стероиды

Места синтеза
Яичники
Плацента
В небольших количествах – надпочечники, гипоталамус,
аденогипофиз, семенники
Физиологическая активность природных эстрогенов
Регуляция репродукции
Развитие женских половых органов
Регуляция овуляции
Подготовка организма женщины к беременности и
регуляция стадий беременности
Регуляция обмена костной ткани (рост)
Регуляция характера жировых отложений
© 2007, В.Г.Зайцев

20. Синтетические эстрогены

Сильнее, чем природные эстрогены, подавляют
овуляцию
Входят в состав оральных контрацептивов
© 2007, В.Г.Зайцев

21. Прогестины

Места синтеза
Желтое тело яичников
Плацента
Семенники
Кора надпочечников
Физиологическая активность
природных эстрогенов
Сохранение и поддержание
беременности
Подавление созревания
фолликулов и овуляции
Предотвращение спонтанных
сокращений матки
Развитие молочных желез
Прогестерон
прег-4-ен-3,20-дион
© 2007, В.Г.Зайцев

22. Минералокортикоиды

Места синтеза
Кора надпочечников (zona glomerulosa)
Физиологическая активность
Регуляция уровня и баланса электролитов (усиливают
реабсорбция натрия и экскрецию калия)
Регуляция водного обмена
Повышение артериального давления
альдегидная форма
полуацетальная форма
Альдостерон
11β,21-дигидроксипрегн-4-ен-3,18,20-трион
© 2007, В.Г.Зайцев

23. Глюкокортикоиды

Места синтеза
Кора надпочечников (zona fasciculata)
Физиологическая активность
Регуляция обмена углеводов (глюконеогенез), белков
(протеолиз), жиров (липолиз), кальция
Супрессия активности иммунной системы, регуляция,
воспалительных и аллергических реакций
Одни из стрессовых гормонов
Вовлечены в формирование памяти, обучаемости,
настроения, суточных ритмов
© 2007, В.Г.Зайцев

24. Суточный ритм секреции кортизола

© 2007, В.Г.Зайцев

25. Регуляторы синтеза стероидных гормонов

1.
Лютеинизирующий гормон (ЛГ)
прогестерон и тестостерон
2.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ)
кортизол
3.
Фолликуло-стимулирующий гормон (ФСГ)
эстрогены
4.
Ангиотензины II и III
альдостерон
© 2007, В.Г.Зайцев

26. Стероидогенные ферменты

расположены в митохондриях и гладком ЭПР
1.
2.
3.
4.
Десмолазы (лиазы)
Р450scc удаляет часть боковой цепи холестерина. Реакция
требует цитохрома Р450, О2, NADPH. Фермент
митохондриальный, сопряжен с электрон-траспортной
системой
Гидроксилазы
Требуют цитохрома Р450, О2, NADPH и могут быть
обнаружены как в митохондриях, так и в ЭПР
Дегидрогеназы гидроксилированных стероидов
(оксидоредуктазы)
Могут быть цитозольными и микросомальными. Реакции
обратимы, направление зависит от соотношения
NAD(P)/NAD(P)H
Ароматаза
Превращает А-цикл в ароматическое кольцо. Мембраносвязанный цитохром Р450-зависимый фермент
© 2007, В.Г.Зайцев

27. Стероидогенные ферменты

Тривиальное название
«Старое»
обозначение
«Новое»
обозначение
Десмолаза
P450scc
CYP11A1
3β-Гидроксистероиддегидрогеназа
3β-HSD
3β-HSD
17α-Гидроксилаза / 17,20лиаза
P450C17
CYP17
21-Гидроксилаза
P450C21
CYP21A2
11β-Гидроксилаза
P450C11
CYP11B1
Альдостерон-синтаза
P450C11AS
CYP11B2
Ароматаза
P450aro
CYP19
© 2007, В.Г.Зайцев

28. Стероидогенные ферменты

© 2007, В.Г.Зайцев

29. Синтез стероидов в надпочечниках

* DHEA-S – дегидроэпиандростерона сульфат
© 2007, В.Г.Зайцев

30. Регуляция синтеза стероидов в надпочечниках

zona fasciculata + zona reticularis
адренокортикотропный гормон (АКТГ) + кортикотропинлиберин + кортизол (отрицательная обратная связь)
цАМФ-зависимая регуляция
zona glomerulosa
ангиотензины II и III стимулируют P450scc
регуляция уровнем внутриклеточного Ca2+ по
протеинкиназа С-зависимому механизму
калий плазмы может регулировать синтез
минералокортикоидов непосредственно, через действие
потенциал-зависимых Ca2+-каналов
изменение уровня калия в плазме всего на 0,1 мМ
вызывает почти двукратное изменение секреции
альдостерона
© 2007, В.Г.Зайцев

31. Синтез половых гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

32. Регуляция синтеза андрогенов

МУЖЧИНЫ
Клетки Лейдига
продукция тестостерона стимулируется ЛГ по цАМФзависимому механизму
не могут синтезировать дигидротестостерон
Клетки Сертоли
продукция тестостерона стимулируется ФСГ по цАМФзависимому механизму
могут использовать эндогенный и экзогенный (из клеток
Лейдига) тестостерон для синтеза дигидротестостерона
ЖЕНЩИНЫ
Текальные клетки яичников
продукция андростендиона и тестостерона
стимулируется ЛГ по цАМФ-зависимому механизму
© 2007, В.Г.Зайцев

33. Регуляция синтеза андрогенов

* StAR – Steroidogenic Acute Regulatory Protein
© 2007, В.Г.Зайцев

34. Антагонисты андрогенов

CH3 OH
O
CH3
CH
CH3
N
H
CH3
CH3
CH3
CH3
N
O
O
N
H H
Финестерид
Даназол
(облысение)
(эндометриоз)
O
O
O
CH3
O
HN
S
HN
HO
CH3
CH3
F
CF3
CF3
CN
NO2
Бикалутамид
Флутамид
(рак простаты)
(рак простаты)
© 2007, В.Г.Зайцев

35. Ароматаза в синтезе эстрогенов

Ароматаза присутствует в текальных и гранулёзных клетках
яичников
В текальных клетках синтез эстрогенов (секреция в кровь)
стимулируется ЛГ через активацию синтеза андрогенов
В гранулёзных синтез эстрогенов (из андрогенов текальных
клеток, секреция в фолликулярную жидкость)
стимулируется ФСГ через увеличение активности
ароматазы. Созревание гранулёзных клеток повышает их
чувствительность к ЛГ
© 2007, В.Г.Зайцев

36. Ароматаза в синтезе эстрогенов

O
CYP19
O
CYP19
O
HO
H
HO
HO
O2, NADPH
O
O2, NADPH
O
O
androstenedione
19,19-dihydroxyandrostenedione
19-hydroxyandrostenedione
O
-H2O
+3
Fe
O
-HCOOH
HO
O
CYP19
O
O2, NADPH
H2O
O
O
HO
O
estrone
O
peroxy enzyme
intermediate
19-oxoandrostenedione
© 2007, В.Г.Зайцев

37. Ароматаза в синтезе эстрогенов

O
H
O
androstenedione
OH
17 -HSD
OH
aromatase
HO
+H2O
+
HCOOH
O
estradiol
testosterone
© 2007, В.Г.Зайцев

44. Рецепторы стероидных гормонов

(intranuclear)
dimerization
(intracellular)
transcription
translation
Intracellular effects
proteins
extracellular effects
© 2007, В.Г.Зайцев

45. Рецепторы стероидных гормонов

S
R
hsp hsp
R
S
+
hsp hsp
R
S
R
+ or -
S
HRE
Target gene
© 2007, В.Г.Зайцев

46. Рецепторы стероидных гормонов

Cytoplasm
Ligand
Nucleus
Cell specific
Response
SR
SR SR
Protein
SR
TF TF
SR SR
HRE
mRNA
© 2007, В.Г.Зайцев

47. Регуляция функции стероидных гормонов

Концентрация гормона
Фосфорилирование/дефосфорилирование
При низкой концентрации стероидов фосфорилирование
обычно слабое
Фосфорилируются серин и треонин
Фермент: митоген-активируемые протеинкиназы
(MAPKs)
Связывание стероида может увеличивать степень
фосфорилирования
Фосфорилирование повышает сродство рецептора к
ДНК, транскрипционную активность и стабильность
комплекса гормон–рецептор–ДНК
© 2007, В.Г.Зайцев

48. Рецепторы стероидных гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

49. Рецепторы стероидных гормонов

E
ER
E
ER
Estrogen response element
E
ER
Fos
Jun
AP-1 element (or Sp-1)
© 2007, В.Г.Зайцев

50.

Steroid Receptors Class ll Receptors
GR Glucocorticoid
PR Progesterone
AR Androgen
ER Estrogen
SR
SR
Palindrome HREs
Orphan Receptors
VDR, PPAR
TR, FXR
RXR, LXR
RAR, PXR
NR RXR
Direct Repeat HREs
NGFI-B
SF-I
ERR
ReVERB
NR
Halfsite HREs
AAA-ACGGTCA NBRE
AGAACA-N3-TGTTCT GRE/PRE ACGGTCA-N1-5-AGGTCA
TCA-AGGTCA SFRE
AGGTCA-N3-TGACCT ERE

51. Коактиваторы рецепторов экстрогенов

CBP
pCAF
histone acetylation
SRC SRC
ER
RGGTCA
ER
ACTGGR
TFII-B
TBP
transcription
RNA
Pol.
© 2007, В.Г.Зайцев

52. Синергизм гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

53. Инактивация стероидных гормонов

© 2007, В.Г.Зайцев

54. Заболевания, связанные с нарушениями обмена стероидов

ГИРСУТИЗМ (избыточная продукция
дегидроэпиандростерона, дефект одного из 3-х
ферментов биосинтеза)
БОЛЕЗНЬ АДДИСОНА (гипокортицизм)
СИНДРОМ КУШИНГА (гиперкортицизм – опухоли
надпочечников или гипофиза, ятрогенный)
ГИПЕРКОРТИЦИЗМ без синдрома Кушинга
СИНДРОМ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К АНДРОГЕНАМ
(тестикулярная феминизация)
© 2007, В.Г.Зайцев

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

    Строение, номенклатура и классификация стероидных гормонов, обзор путей их биосинтеза. Ферменты, вовлечённые в биосинтез стероидных гормонов, их регуляция. Механизм действия, взаимодействие с клетками-мишенями. Особенности инактивации и катаболизма.

    презентация , добавлен 23.10.2016

    Роль печени и почек в обмене белков. Нормы белков в питании. Участие аминокислот в процессах биосинтеза и катаболизма. Тканевой обмен нуклеотидов. Синтез и катаболизм ДНК и РНК. Регуляция процессов азотистого обмена. Патология азотистого обмена.

    курсовая работа , добавлен 06.12.2008

    Исходное сырье для получения стероидных гормонов. Основные микробиологические превращения стероидов. Гидролиз эфиров стероидов, отщепление боковых цепей. Методы проведения процессов микробиологических трансформаций, примеры их промышленного использования.

    курсовая работа , добавлен 11.06.2014

    Характеристика и классификация видов гормонов. Характеристика анаболических стероидов. Механизм действия стероидов. Влияние анаболических стероидов на организм. Регуляция деятельности органов и тканей живого организма. Пептидные и белковые гормоны.

    презентация , добавлен 01.03.2013

    Изучение эндокринных желез и гормонов в 1855 году Томасом Аддисоном. Характерные свойства и основные виды гормонов: стероидные, производные аминокислот и жирных кислот, белковые и пептидные. Механизм действия и значение гормонов в организме человека.

    презентация , добавлен 22.04.2014

    Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека: группы, физико-химические свойства, функции, синтез. Определение подлинности препаратов, их использование в медицинской практике.

    дипломная работа , добавлен 25.03.2011

    Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. Препараты гормонов коры надпочечников. Половые гормоны: эстрогены, прогестагены, андрогены. Анаболические стероиды и их применение.

    презентация , добавлен 13.04.2016

    Необходимость создания препаратов, специфически усиливающих синтез белка в тканях организма вследствие ослабления андрогенных или усиления анаболических свойств тестостерона. Принцип действия анаболических стероидов и их влияние на организм человека.

    Гормоны представляют собой биологически активные вещества, различные по химической природе, которые вырабатываются клетками эндокринных желез и специфическими клетками, рассеяными по всему организму в рабочих органах и тканях.

    Все гормоны имеют несколько важных свойств, которые отличают их от других биологически активных веществ:

    1. Гормоны вырабатываются в клетках эндокринных желез и секретируются в кровь.

    2. Все гормоны являются чрезвычайно активными веществами, они вырабатываются в малых дозировках (0,001-0,01 моль/л), но оказывают выраженный и быстрый биологический эффект.

    3. Гормоны специфически воздействуют на органы и ткани посредством рецепторов. Они подходят к рецептору как ключ к замку, а потому воздействуют только на восприимчивые клетки и ткани.

    4. Гормоны отличаются тем, что имеют определенный ритм секреции, например, гормоны коры надпочечников имеют суточный ритм секреции, а иногда ритм является месячным (половые гормоны у женщин) или интенсивность секреции изменяется в течение более продолжительного периода времени (сезонные ритмы).

    Стоит отметить, что биологически активные вещества, которые вырабатывают рассеянные по организму клетки, зачастую относят к так называемым тканевым гормонам. Их отличительными особенностями является секреция в тканевую жидкость и преимущественно местное действие, тогда как гормоны оказывают свой эффект дистанционно.

    По своей химической природе все гормоны могут быть белками (пептидами), производными аминокислот или веществами стероидной природы.

    Регуляция работы

    Работа эндокринных желез (интенсивность синтеза гормонов) регулируется центральной нервной системой. При этом деятельность всех периферических желез внутренней секреции определяется также корригирующими влияниями из центральных структур эндокринной системы.

    Существует два механизма влияния нервной системы на эндокринную: нейро-проводниковый и нейро-эндокринный. Первый заключается в непосредственном влиянии нервной системы за счет нервных импульсов на периферические железы. Например, интенсивность синтеза гормонов может изменяться за счет снижения или увеличения тонуса сосудов железы, т.е. изменения интенсивности ее кровоснабжения. Второй механизм заключается во влиянии нервной системы на гипоталамус, который посредством рилизинг факторов (стимуляторы – либерины, и подавляющие секрецию - статины) определяет работу гипофиза. Гипофиз, в свою очередь, продуцирует тропные гормоны, регулирующие деятельность периферических желез.

    Все железы внутренней секреции связаны с центральными структурами по механизму обратной отрицательной связи – повышение концентрации гормонов в крови ведет к уменьшению стимулирующего влияния со стороны нервной системы и центральных структур эндокринной системы.

    Образование

    Большинство гормонов синтезируется эндокринными железами в активной форме. Некоторые поступают в плазму в виде неактивных веществ – прогормонов. Например, проинсулин, который становится активным только после отщепления от него небольшой части - так называемого С-пептида.

    Выделение

    Секреция гормонов – это всегда активный процесс, который строго регулируется нервными и эндокринными механизмами. При необходимости может не только снижаться продукция гормона, но и происходить его депонирование в клетках эндокринных желез, например, за счет связывания с белком, РНК, двухвалентными ионами.

    Транспортировка

    Транспорт гормона осуществляется исключительно кровью. При этом большая его часть в крови находится в связанной форме с белками (около 90%). Стоит отметить, что почти все гормоны связываются со специфическими белками, тогда как с неспецифическим белком (альбумином) связано лишь 10% пула. Связанные гормоны являются неактивными, они переходят в активную форму лишь после выхода из комплекса. Если гормон не понадобился организму, то со временем он выходит из комплекса и метаболизируется.

    Рецепторные взаимодействия

    Связывание гормона с рецептором является важнейшим этапом гуморальной передачи сигнала. Именно рецепторное взаимодействие обуславливает специфическое действие гормона на клетки-мишени. Большая часть рецепторов представляет собой гликопротеиды, которые встроены в мембрану, т.е. находятся в специфическом фосфолипидном окружении.

    Взаимодействие рецептора и гормона происходит по закону действующих масс согласно кинетике Михаэлиса. В ходе взаимодействия возможно проявление как положительного, так и отрицательного кооперативного эффектов. Иными словами, связывание гормона с рецептором может улучшить связывание с ним всех последующих молекул, либо сильно затруднить его.

    Взаимодействие гормона и рецептора может приводить к разным биологическим эффектам, во многом они определяются типом рецептора, а именно его расположением. В связи с этим выделяют следующие варианты локализации рецепторов:

    1. Поверхностные. При взаимодействии с гормоном меняют свою структуру (конформацию), за счет чего увеличивается проницаемость мембраны, и в клетку проходят определенные вещества.

    2. Трансмембранные. Поверхностная часть взаимодействует с гормоном, а противоположная ей (внутри клетки) - с ферментом (аденилатциклаза или гаунилатциклаза), способствует выработке внутриклеточных медиаторов (циклический аденин- или гаунинмонофосфат). Последние являются так называемыми внутриклеточными мессенджерами, они усиливают синтез белка или его транспортировку, т.е. оказывают определенный биологический эффект.

    3. Цитоплазматические. Находятся в цитоплазме в свободном виде. С ними связывается гормон, комплекс поступает в ядро, где усиливает синтез

    Информационной РНК и, таким образом, стимулирует образование белка на рибосомах.

    4. Ядерные. Это негистоновый белок, который связан с ДНК. Взаимодействие гормона и рецептора приводит к усилению синтеза белка клеткой.

    Эффект гормона зависит от множества факторов, в частности, от его концентрации, от количества рецепторов, плотности их расположения, аффинности (сродства) гормона и рецептора, а также наличия антагонистического или потенцирующего воздействия на эти же клетки или ткани других биологически активных веществ.

    Чувствительность рецепторов имеет не только академическое, но и большое клиническое значение, поскольку, например, рецепторная резистентность к инсулину лежит в основе развития сахарного диабета второго типа, а блокирование рецепторов при гормончувствительных опухолях (в частности, молочной железы) значительно увеличивает эффективность лечения.

    Инактивация

    Гормоны могут подвергаться метаболизму в самих эндокринных железах, если в них нет необходимости, в крови, а также в органах-мишенях после того, как они выполнили свою функцию.

    Метаболизм гормонов может осуществляться несколькими путями:

    1. Расщепление молекулы (гидролиз).

    2. Изменение структуры активного центра за счет присоединения дополнительных радикалов, например, метилирование или ацетилирование.

    3. Окисление или восстановление.

    4. Связывание молекулы с остатком глюкуроновой или серной кислоты с образованием соответствующей соли.

    Разрушение гормонов является не только средством их утилизации после того, как они справились со своей функцией, но и важным механизмом регуляции уровня гормонов в крови и их биологического эффекта. Стоит отметить, что усиление катаболизма повышает пул свободных гормонов, делая их, таким образом, более доступным для органов и тканей. Если достаточно долгое время сохраняется повышенным катаболизм гормонов, то происходит снижение уровня транспортных белков, что также повышает биодоступность.

    Выведение из организма

    Гормоны могут выводиться всеми без исключения путями, в частности, почками с мочой, печенью через желчь, желудочно-кишечным трактом с пищеварительными соками, дыхательными путями с выдыхаемыми парами, кожей с потом. Пептидные гормоны гидролизируются до аминокислот, которые попадают в общий пул и могут быть снова использованы организмом. Преимущественный способ выведения того или иного гормона определяется его растворимостью в воде, структурой, особенностями метаболизма и так далее.

    По количеству гормонов или их метаболитов в моче зачастую удается отследить общую величину секреции гормона за сутки. Поэтому моча является одной из основных сред для функционального изучения эндокринной системы, не меньшее значение для лабораторной диагностики имеет и исследование плазмы крови.

    Подводя итог, стоит отметить, что эндокринная система – это сложная и многокомпонентная система, все процессы в которой тесно связаны между собой, а нарушение функционирования может быть связано с патологией на каждом из вышеуказанных этапов: от образования гормона до его выведения.

    Глава 16. ГОРМОНЫ, НЕРВНО-ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

    Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ

    Одной из уникальных особенностей живых организмов является их слособносгь сохранять постоянство гомеостаза (постоянство многих свойств организма при постоянных условиях среды) при помощи меха­низмов саморегуляции, в координации которых одно из главных мест принадлежит гормонам. Гормоны - это биологически активные вещест­ва органической природы, вырабатывающиеся в клетках желез внутрен­ней секреции и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ.

    В результате действия механизмов саморегуляции, а именно нервно-гормональных механизмов, в живой клетке достигается согласо­вание скоростей всех химических реакций и физико-химических процес­сов друг с другом, обеспечивается координация функций всех органов и адекватная реакция организма на изменения внешней среды. В регуляции процессов обмена веществ гормоны занимают промежуточное положение между нервной системой и действием ферментов, т.е. регуля­ция обмена веществ реализуется путем изменения скорости фермента­тивных реакций. Гормоны вызывают либо очень быструю реакцию, либо наоборот медленную реакцию, связанную с синтезом необходимого фер­мента заново. Таким образом, нарушения синтеза и распада гормонов, обусловленные, например, заболеваниями эндокринных желез, приводят к изменению нормального синтеза ферментов и, следовательно, к нару­шению обмена веществ и энергии.

    В механизмах саморегуляции можно выделить три уровня.

    Первый уровень - внутриклеточные механизмы регуляции. Сиг­налами для изменения состояния клетки служат различные метаболиты. Они могут:

    - изменять активность ферментов путем их ингибирования или активации;

    - изменять количество ферментов путем регулирования их син­теза и распада;

    - изменять скорость трансмембранного перекоса веществ. Межорганная координация этого уровня регуляции обеспечивается пере­дачей сигналов двумя путями: через кровь с помощью гормонов (эндокринная система) и через нервную систему.

    Второй уровень регуляции - эндокринная система. Гормоны ос­вобождаются в кровь на специфический стимул, которым может быть нервный импульс или изменение концентрации какого-то метаболита в крови, протекающей через эндокринную железу (например, снижение концентрации глюкозы). Гормон транспортируется с кровью и, достигая клеток мишеней, модифицирует в них обмен веществ через внутрикле­точные механизмы. При этом происходит изменение обмена веществ и устраняется стимул, вызвавший освобождение гормона. Выполнивший свою функцию гормон разрушается специальными ферментами.

    Третий уровень регуляции - нервная система с рецепторами сиг­налов как внешней среды, так и внутренней. Сигналы трансформируются в нервный импульс, который в синапсе с клеткой-эффектором вызывает освобождение медиатора - химического сигнала. Медиатор через внутри­клеточные механизмы регуляции вызывает изменение обмена веществ. Клетками-эффекторами могут быть и эндокринные клетки, отвечающие на нервный импульс синтезом и выделением гормонов.

    Все три уровня регуляции тесно взаимосвязаны и действуют как единая нервно-гормональная или нейро-гуморальная система регуляции (рис. 43).

    Поток информации о состоянии внешней и внутренней среды организма поступает в нервную систему, где перерабатывается, а в ответ посылаются регуляторные сигналы к периферическим органам и тканям. Под прямым контролем нервной системы находятся мозговое вещество надпочечников и гипоталамус. Нервные импульсы, поступающие от раз­личных отделов головного мозга, влияют на секрецию клетками гипота­ламуса нейропептидов - либеринов и статинов, регулирующих выделение тропных гормонов гипофиза. Либерины стимулируют синтез и выделение тройных гормонов, а статины - ингибируют. Тройные гормоны гипофиза влияют на секрецию гормонов в периферических железах. Образование и секреция гормонов периферическими железами происходит непрерывно. Это необходимо для поддержания нужного уровня их в крови, так как они быстро инактивируются и выделяются из организма.

    Рис. 43. Схема нервно-гормональной регуляции (сплошные стрелки означают син­тез гормонов, а пунктирные - влияние гормона на органы-мишени)

    Концентрация гор­монов в крови невелика: порядка 10 -6 – 10- 11 моль/л. Время полужизни, в основ­ном, несколько минут, для некоторых - десятки минут, очень редко - часы. Тре­буемый уровень гормона в крови поддерживается за счет механизма саморегуля­ции по принципу «плюс-минус» межгормональных взаимоотошений. Тропные гормоны стимулируют обра­зование и секрецию гормо­нов периферическими желе­зами (знак "+"), а последние по механизму отрицатель­ной обратной связи угнета­ют (знак "-") образование тропных гормонов, действуя через клетки гипофиза (ко­роткая обратная связь) или нейро-секреторные клетки гипоталамуса (длинная обратная связь), рис.44. В последнем случае угнетается секре­ция либеринов в гипоталамусе.

    Кроме того существует метаболитно-гормональная обратная связь: гормон, действуя на обмен веществ в тканях, вызывает изменение содержания в крови какого-либо метаболита, а тот по механизму обрат­ной связи влияет на секрецию гормонов в периферических железах или непосредственно (внутриклеточный механизм), или через гипофиз и ги­поталамус (см. рис. 44). Такими метаболитами являются глюкоза (инди­катор состояния углеводного обмена), аминокислоты (индикатор состоя­ния белкового обмена), нуклеотиды и нуклеозиды (индикаторы состояния нуклеинового и белкового обмена), жирные кислоты, холестерин (инди­каторы состояния липидного обмена); Н 2 О, Са 2+ , Na+, К + , СI¯ и некоторые другие ионы (индикаторы состояния водно-солевого баланса).

    Классификация гормонов

    Гормонам присущи следующие общие биологические признаки:

    1) дисгантность действия, то есть они регулируют обмен и функ­ции зффекторных клеток на расстоянии;

    2) строгая специфичность биологического действия, то есть один гормон нельзя целиком заменить другим;

    3) высокая биологическая активность - достаточно очень малых количеств, порой десятка микрограмм, чтобы сохранить жизнь организма.

    Гормоны классифицируются по:

    1) химической природе;

    2) механизму передачи сигнала в клетку - мишень;

    3) биологическим функциям.

    Все типы классификации несовершенны и носят несколько ус­ловный характер, особенно классификация по функциям, так как многие гормоны полифункциональны.

    По химическому строению гормоны делят следующим обра­зом:

    1) белково-пептидные (гормоны гипоталамуса, гипофиза, подже­лудочной и паращитовидной желез, кальциотонин щитовидной железы);

    2) производные аминокислот (адреналин - производное фениланина и тирозина);

    3) стероиды (половые гормоны - андрогены, эстрогены и гестагены, кортикостероиды).

    По биологическим функциям гормоны делят на следующие группы:

    1) регулирующие обмен углеводов, жиров, аминокислот - инсу­лин, глюкагон, адреналин, глюкокортикостероиды (кортизол);

    2) регулирующие водно-солевой обмен - минераллокортикостероиды (альдостерон), антидиуретический гормон (вазопрессин);

    3) регулирующие обмен кальция и фосфатов - паратгормон, кальцитонин, кальцитриол;

    4)регулирующие обмен веществ, связанный с репродуктивной функцией (половые гормоны) - эстрадиол, прогестерон, тестостерон.

    5) регулирующие функции эндокринных желез (тройные гормо­ны) - кортикотропин, тиротропин, гонадотропин.

    Вэту классификацию не включены соматотропин, тироксин и некоторые другие гормоны, которые оказывают полифункциональное действие.

    Кроме того, помимо гормонов, выделяющихся в кровь и дейст­вующих на органы, удаленные от места синтеза гормона, существуют еще гормоны местного действия, регулирующие обмен веществ в тех органах, где они образуются. К ним относят гормоны желудочно-кишечного трак­та, гормоны тучных клеток соединительной ткани (гепарин, гистамин), гормоны, выделяемые клетками почек, семенных пузырьков и других ор­ганов (простагландины) и т. д.


    Похожая информация.


2024 mosgenerator.ru. Забота о будущем вашего ребенка. Информационный портал.