Метаболизм и механизм действия гормонов

Гормоны синтезируются в высокоспециализированных клетках желез внутренней секреции, после чего поступают в кровь и включаются в регуляцию внутриклеточных биохимических процессов, чем обеспечивают поддерживание постоянства внутренней среды организма и координируют взаимоотношения его с внешней средой.

Доминировало представление о действии гормонов лишь при неизменной их химической структуре, а обмен гормонов связывался с завершением гормональной функции. Количественное содержание циркулирующих в организме гормонов позволяло учитывать лишь гипо-, нормо- и гиперфункциональное состояние эндокринной железы.

В секрете любой эндокринной железы содержатся не только гормоны с полным завершенным циклом биосинтеза, но и соединения, предшествующие синтезу, продукты превращений. Так, в механизме действия катехоламинов - гормонов мозгового слоя надпочечников - существенную роль играют процессы окисления, орто- и метаксилирования, образование парных соединений, связывание с белками как самих катехоламинов, так и продуктов их окисления и т. д. Для метаболизма половых гормонов характерна следующая схема: эстрон < > эстрадиол ----> эстриол,

It It тестостерон ,

т. е. гормон коры надпочечников и яичников эстрон обратимо превращается в более активную форму - эстрадиол. Представляет интерес возможность обратимого превращения андрогенов в эстрон и эстрадиол, т. е. превращение гормонов одного пола в гормоны другого пола. Заканчивается метаболизм эстрона переходом его в неактивную и необратимую форму - эстриол, усиливающий питание матки и вызывающий сосудосуживающий эффект.

Процессы метаболизма характерны и для других групп гормонов. Метаболизм действия гормонов не может рассматриваться вне особенностей влияния гормонов на биологический катализ, ферментативные процессы и ферментные системы, биологическую динамичность клеток и особенно генетическую направленность клеточных изменений.

Известно, что образование ферментов, так же как и синтез белка (ферменты - специфические белки), происходит при участии генов. Предполагают, что синтез последних находится под регулирующим влиянием гормонов (рис. И). Обмен веществ регулируется по схеме:

гормон ---> ген ---> ферментный белок

Следовательно, одним из главных веществ, управляющих синтезом, является гормон, так как его поступление в кровь постоянно меняется под действием эндогенных и экзогенных факторов и импульсов центральной нервной системы.

Гормоны, в отличие от ферментов, в своем действии специфичны и обычно катализируют течение какой-нибудь определенной реакции, стимулируют течение обмена веществ и функции органов.

Ген-регулятор

__ Оперон __________

Структурный Структурный

(в том числе ферментные)

Рис. 11. Пути гормональной регуляции биосинтеза белков

Гормоны стимулируют и координируют метаболические процессы через ферментные системы.

гормон днк

I------>ген

транскрипция

и-РНК

трансляция

белок-фермент

Регуляция ферментной активности гормонами бывает 2-х видов: мгновенная и длительная.

1. Мгновенное регулирование ферментативной активности осуществляется гормонами путем влияния их на активность энзимов. Например:

3РО4

6Н|0О5)п адРеналин---? (С6Н|0О5)п., + глюкоза-1-фосфат

фосфорилаза

2. Путем постоянного стимулирования синтеза коферментов, специфических активаторов и ингибиторов ферментативной активности, имеющих белковую природу.

Одним из важных факторов в механизме действия гормонов является их влияние на проницаемость клеточных мембран. Так, гормоны корковой части надпочечников влияют на межклеточное распределение электролитов в тканях. В частности, установлено стимулирующее влияние альдостерона и дезоксикортикостерона на перенос натрия в изолированном мочевом пузыре жабы (рис. 12).

В опытах in vivo путем определения разности потенциалов между внешней и внутренней поверхностью слизистой оболочки толстой кишки было установлено, что после инъекции адрена-лэктомированным крысам альдостерона увеличивалось всасывание воды и натрия. Приведенные данные указывают на повышенную проницаемость мембраны клеток слизистой оболочки кишок для ионов натрия под действием альдостерона. Этот гормон увеличивает также реадсорбцию натрия в проксимальных канальцах почек собак.

На распределение электролитов между клеткой и ее средой влияют и другие гормоны. Так, после введения экстракта щитовидной железы крысам в дозах, эквивалентных 0,002 мг тироксина на 100 г массы, уменьшается содержание натрия в эритроцитах.

Механизм действия некоторых полипептидных гормонов

Рис. 12. Механизм действия некоторых полипептидных гормонов

На обмен электролитов оказывают воздействие и половые гормоны - эстрадиол, эстрон, эстриол, прегнан, тестостерон, прегнандиол и др. Эстрогены, например, наряду с кортикостеронами задерживают выделение NaCI и воды из организма. Имеются также сообщения о прямом влиянии антидиуретического гормона на перенос ионов натрия через клетку и о непосредственном воздействии его на ток воды через межклеточные пространства, на выделение муколитического фермента. Известно, что ионный перенос электролитов зависит от состояния энергетического обмена и активности АТФ-азы. Поэтому влияние гормонов на клеточную проницаемость, прежде всего, можно объяснить их воздействием на соответствующие ферментные процессы (рис. 13).

Механизм действия стероидных гормонов

Рис. 13. Механизм действия стероидных гормонов

Рассмотренные выше механизмы действия гормонов - ведущие, однако в механизмах действия отдельных гормонов возникают дополнительные специфические факторы регуляции метаболизма.

Особенностью в действии гормонов является не общее их регулирующее влияние на обменные процессы, а высокая специфичность в активизации конкретных видов обмена веществ, позволяющая эффективно использовать их в клинической практике для восстановления функционального равновесия организма.

Гормон щитовидной железы тироксин регулирует основной обмен в организме, усиливая катаболические процессы, а в связи с этим и распад гликогена. За счет активизации окислительных процессов регулирует синтез жиров и ускоряет обмен белков, особенно в период роста, регулирует содержание в головном мозге аммиака, глютамина, АТФ, повышает возбудимость интерорецепторов. Результатом основных влияний тироксина является более слабое, но определенное воздействие на водносолевой баланс организма.

Гормон поджелудочной железы инсулин, как и тироксин, участвует в регуляции основного обмена, но главная функция принадлежит ему в области регуляции углеводного обмена. Повышая проницаемость клеточной оболочки мышц, ускоряет резорбцию глюкозы цитоплазмой и катализ ее ферментными системами клетки.

Большие дозы гормона снижают утилизацию углеводов и увеличивают распад белков. Регулируя гликогеносинтез, гликогенолиз, гликолиз, протеосинтез и др. анаболические и катаболические процессы, инсулин вторично контролирует ионное равновесие организма, снижая уровень калия и повышая содержание натрия и кальция при неизменной концентрации магния в крови.

Вторым гормоном, регулирующим углеводный обмен в организме, является гормон мозгового слоя надпочечников - адреналин. Если инсулин усиливает в организме гликогенообразовательный процесс, то адреналин, наоборот, способствует превращению гликогена в глюкозу. Если при повышенном содержании инсулина в крови развивается гипогликемия, то при увеличенной концентрации в крови адреналина, наоборот, развивается гипергликемия. Глюкагон вызывает эффект, аналогичный адреналиновому эффекту, т. е. вызывает гипергликемию.

Гипергликемический эффект, вызванный адреналином и глюка-гоном, связан с увеличением содержания циклического 3-5-адено-зинмонофосфата, стимулирующего образование активной формы фермента гликогенфосфорилазы. Циклический АМФ образуется из АТФ в результате воздействия аденилциклазы, которую активируют опять же адреналин и глюкагон.

Особенно широк диапазон регулирующего влияния на мета-болизмы у кортикостероидов - гормонов коры надпочечников. Под действием этих препаратов изменяется интенсивность течения углеводного, белкового, жирового, водно-солевого обмена веществ. Преимущественным влиянием на углеводный и белковый обмен веществ обладают кортикостероиды группы глюкокортикоидов - кортизон, гидрокортизон, преднизолон и др., а на водно-солевой обмен - минералокортикоиды - альдостерон и дезоксикортикостерон ацетат (ДОКСа).

Глюкокортикоиды усиливают отложение гликогена в печени и скелетных мышцах за счет распада белков до аминокислот с образованием углеводов из белков.

Катаболический характер регуляции белкового обмена глюкокортикоидами связан с повышенным распадом нуклеопротеидов, дезаминированием аминокислот и превращением безазотистых продуктов дезаминирования в глюкозу, что повышает концентрацию свободных аминокислот в плазме и мочевой кислоты в моче.

Максимальное влияние на водно-солевой баланс организма оказывают минералокортикоиды.

Определенное регулирующее влияние на процессы метаболизма оказывают половые гормоны - андрогены и эстрогены.

Андро- и эстрогены повышают синтез белков в некоторых органах и тканях, прежде всего в половых железах. Анаболический эффект связан с задержкой азотсодержащих веществ в организме, накоплением актомиозина в сердечной и других поперечнополосатых мышцах и повышением чувствительности последних к АТФ. Эстрогены усиливают тканевое дыхание матки и влагалища и ослабляют его интенсивность в других органах. Половые гормоны интенсифицируют остеосинтез за счет преимущественного образования белковой основы костяка и частичной задержки кальция и инертного фосфора в организме. У молодых и взрослых животных при высоких дозах эстрогенов и андрогенов это ведет к стабилизации роста. Эстрогены повторяют минералокортикоидное влияние на водно-солевой баланс организма, задерживают в органах и тканях натрий и воду.

Таким образом, биохимические и физиологические эффекты, несомненно указывают на то, что под влиянием гормонов изменяется каталитическая сила ферментов, действующих в определенных звеньях обмена веществ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >