Гормоны

I. Цель изучения: знать классификацию, строение, свойства и механизм действия гормонов в организме и их применение в клинической практике.

II. Уметь: проводить качественные реакции на инсулин, окситоцин, адреналин, тироксин и фолликулин, с целью их идентификации в биологических объектах.

III. Ответить на контрольные вопросы к теме (приложение к лабораторной работе).

IV. Подготовить и огласить реферат по заданному гормону.

V. Содержание темы:

1. Системы регуляции, осуществляющие взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами и обеспечивающие нормальное функционирование всего организма являются, во-первых, ЦНС, получающая афферентные сигналы от органов чувств, мышц, кровеносных сосудов и т.д. и посылающая сформированные эфферентные сигналы, регулирующие функции органов; во-вторых – эндокринная система, синтезирующая гормоны и освобождающая их в кровь к определенным тканям; в-третьих- внутриклеточный уровень, где изменяется активность ферментов или их количество, а также изменение скорости транспорта веществ через клеточные мембраны.

2. Регуляторы, связывающие вышеуказанные системы являются гормоны. Они представляют собой химические вещества, которые выделяются железами внутренней секреции в кровь и воздействуют на скорость метаболических процессов в клетках – мишенях.

3. Эндокринная система включает в себя эпифиз, гипоталамус, гипофиз, щитовидную и паращитовидную железы, тимус, поджелудочную железу, надпочечники и половые железы; пара – и аутокринная системы секретируют различные соединения в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами близлежащих, либо тех же клеток (гормоны ЖКТ, гистамин, простагландины).

4. Синтез и секреция гормонов стимулируется сигналами, поступающими в ЦНС. Сигналы по нейронам поступает в гипоталамус, где стимулируют синтез и секрецию либеринов и статинов. Они стимулируют или ингибируют синтез тропных гормонов гипофиза; тропные гормоны стимулируют синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые поступают в кровоток и взаимодействуют с клетками – мишенями.

Гормоны гипофиза

Гормоны передней доли	Химическая природа	Объект воздействия	Биологический эффект, гормон стимулирует
Гормон роста (соматотропный гормон СТГ, соматотропин)	Белок	Весь организм	Рост костей, все виды обмена
Адренокортикотропный гормон (АКТГ)	Полипептид М.В.=4500- 5400	Надпочечники (кора)	Секрецию кортикостероидов
Лактогенный гормон (лактикотропный гормон)	Белок М.В. = 27000-35000	Молочные железы	Выработка молока
Тиротропный гормон (тиреотропин)	Белок М.В. =10000	Щитовидная железа	Секрецию гормонов щитовидной железы
Гонадотропные гормоны (фулликулостимулирующие ФСГ)	Белок М.В.=67000	Яичники, семенники	Сперматогенез, образование прогестерона, созревание фолликулов, яичников
Лютеинизирующий гормон (интерстициальные клетки- стимулирующий)	Белок М.В. =40000 - 100000	Яичники, семенники	Созревание желтого тела или секрецию прогестерона у женщин, андрогенов у мужчин

5. Клетки – мишени – это клетки, которые содержат белки – рецепторы для специфического связывания определенного гормона.

6. Гормоны классифицируются по химическому строению, биологическим функциям, по способу передачи сигнала в клетку. Все гормоны являются биологическими высокоактивными веществами, действующими в очень низких концентрациях, которые влияют на синтез и активность ферментов.

7. По структуре гормоны: а) производные тирозина (норадреналин, адреналин, трийодтиронин –Т₃, тироксин-Т₄ ;б) стероиды (альдостерол, кортизол, кальцитриол, тестостерон, эстрадиол, прогестерон); в) пептидные гормоны: кортикотропин (АКТГ), соматотропин (СТГ) , тиреотропин (ТТГ), пролактин (ЛТГ) лютропин (ЛГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), меланостимулирующий гормон (МСГ), гонадотропин (ХГ), вазопрессин (АДГ), окситоцин, паратгормон (ПТГ), кальцитонин, инсулин, глюкагон.

Гормоны мозгового слоя надпочечников (схема образования катехоламинов)

Гормоны щитовидной железы

• Йодирование тирозина

• Синтез дийодтирозина из 2-х молекул монойодтирозина

• Синтез трийодтиронина

• Синтез тетрайодтиронина

Гормоны коры надпочечников

В основе структуры гормонов коры надпочечников лежит структура циклопентанопергидрофенантрена:

• Глюкокорикоиды

• Минералкортикоид

• Глюко- и минералкортикоид

Половые гормоны

Женские половые гормоны

В основе структуры женских половых гормонов лежит кольцо эстрана:

Мужские половые гормоны

В основе структуры мужских половых гормонов лежит углеводород андростан:

8. Гормоны можно разделить на следующие группы:

А) регулирующие обмен основных энергоносителей (белков, жиров и углеводов): инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды (кортизол);

В) регулирующие водно-солевой обмен: минералкортикоиды (альдостерон), антидиуретический гормон (вазопрессин);

Г) регулирующие обмен кальция и фосфатов: паратгормон, кальцитонин, кальцитриол (производное витамина Д₃);

Д) регулирующие репродуктивную функцию (половые гормоны): эстрадиол, прогестерон, тестотерон;

Е) регулирующие функции эндокринных желез (тропные гормоны): кортикотропин, тиротропин, гонадотропин.

9. По влиянию на метаболизм они могут быть анаболическими: соматотропин (гормон роста), инсулин, тироксин, половые гормоны и катаболическими: глюкагон, норадреналин, адреналин, кортизол.

10. Общие свойства гормонов: а) концентрация их в крови очень мала (10^-6 – 10^-12 М/л) и, тем не менее, они проявляют высокую биоактивность; б)дистантность действия гормонов объясняется взаимодействием гормонов со специфическими белками-рецепторами клеток-мишений, что приводит оределенный химический ответ внутри клетки; в) гормоны не являются ферментами, коферментами, витаминами, однако их действие специфично изменяет ферментативные процессы, т.е. гормоны не взаимозаменяемы; г) эндокринные железы, гормоны составляют единую систему, контролируемую ЦНС.

11. Передача химического сигнала в клетку гормонами осуществляется по : а) мембранному механизму, когда рецептор клетки мишени работает фермент-киназа; б) мемранно-цитозольному механизму, когда гормон-рецепторный комплекс стимулирует образование внутри клеток вторичных переносчиков –Са²⁺, ц-АМФ, ц-ГМФ, и т.д.; в) цитозольному механизму, когда липофильный гормон, проникая через клеточную и ядерную мембраны, активирует гены, продуцирующие определенные белки.

12. Этапы передачи гормональных сигналов по мембранному механизму: а) присоединение гормона к мембранному рецептору; б) аутофосфорилирование рецептора; в) каскад фосфорилированых белков; г) активация ферментов и факторов транскрипции; д) изменение количества белков (ферментов); е) изменение скорости метаболизма. По такой схеме работают инсулин, гормон роста, пролактин.

13. По мембранно-цитозольному механизму гормоны взаимодействуют с мембранными рецепторами и вызывает активацию G-белков; которые в свою очередь действуют на специфические мембранные ферменты (аденилатциклазу гуанилатциклазу - она может быть частью рецептора), фосфолипазу С). Эти ферменты синтезируют вторичные посредники: ц-АМФ, ц-ГМФ, Са²⁺, ИФ₃ , ДАГ, NО. Каждый из них активируют определенную протеинкиназу (А, G), которые фосфорилируют белки-ферменты или белки-активаторы транскрипции, в результате чего изменяется активность или количество ферментов метаболизма. По таким схемам «работают» адреналин ( α и β -рецепторы ведут к синтезу разных посредников), глюкагон, натрийуретический фермент, АДГ, ангиотензин II и др.

14. По цитозольному механизму действуют липофильные гормоны, которые проникая через клеточную и ядерные мембраны, образуя гормон-рецепторный комплекс, взаимодействуя определенным доменом с областью энхансера или сайленсера ДНК, вызывая индукцию или репрессию синтеза белков-ферментов, влияя на скорость метаболизма. Так действуют минерал- и гликокортикоиды, альдостерон, тироксин и др.

15. Синтез гормонов идет в специализированных клетках (адреналин из тирозина) синтезируется в хромаффинных клетках мозгового слоя надпочечников (см. обмен тирозина), а в фолликулах щитовидной железы – йодтиронины. В коре надпочечников из холестерина под влиянием АКТГ идет разрушение боковой цепи холестерина под действием гидроксилаз и дегидрогеназ. Первый кортикоид – прегненолон в клетках Лейдига семенников дает андрогены, а из них в яичниках в результате действия ароматазы синтезируются эстрогены. Белковые гормоны синтезируются на рибосомах специализированных желез в виде препрогормонов (инсулин, паратгормон) и после частичного протеолиза превращаются в активные формы. Особое значение имеет частичный протеолиз пропиомеланокортина в гипофизе, являющегося общим предшественником адренокортикотропина, дающего меланостимулирующий гормон, и β-липотропина распадающегося на ряд эндорфинов и меланостимулирующий гормон.

16. При подготовке реферата по определенному гормону отметьте патологии при гипо- или –гиперфункции эндокринной системы выражающиеся в таких заболеваниях как сахарный, стероидный и несахарный диабет, синдром Иценко-Кушинга, Аддисона, эндемический зоб, микседема, критинизм, феохромоцитома, гипертония, гигантизм, атрофия матки, молочных желез. Из физиологии (раздел 9) отметьте биологические функции основных гормонов ЖКТ.

17. В клинической практике имеет особое значение заместительная терапия (инсулин при диабете, эутирокс при гипотиреозе, кальцитонин и паратгормон при остепорозе). Для подавления собственных гормонов: контрацептивы, глюкокортикоиды при астме, при лечении рака молочной железы-эстрогены.

Лабораторная работа