3.7. Тканинні гормони (гормоноїди, парагормони)
Крім гормонів, які продукуються спеціальними ендокринними залозами, в органах і тканинах організму утворюється велика група різних за хімічною природою біологічно активних речовин, які виявляють значний регулюючий вплив на численні метаболічні реакції організму, виявляючи як місцеву, так і дистантну дію. На відміну від типових гормонів, біосинтез їх не має суворої локалізації і, крім того, вони виявляють короткочасну біологічну дію. До групи тканинних гормонів належать гормоноїди травного каналу, нейрогормони, ангіотензини і простагландини.
3.7.1. Гормоноїди травного каналу. Злагодженість функціонування всіх відділів травного каналу свідчить про наявність певних регуляторних механізмів, які забезпечують його діяльність. Численними дослідженнями встановлено, що основна роль у регуляції цих процесів належить нервовій системі та біологічно активним сполукам, що утворюються в слизовій оболонці травного каналу. Найдокладніше серед цих речовин вивчено секретин, гастрин, холецистокінін, панкреозимін, ентерогастрин, доуденальний фактор та інші. Всього виділено 8 гормоноїдів, які є стимуляторами секреції травних соків або регуляторами скорочення непосмугованої м’язової тканини органів травлення.
Гастрин – біологічно активна речовина поліпептидної природи, яка синтезується в слизовій оболонці шлунку у відповідь на подразнення її екстрактивними речовинами їжі. Він стимулює виділення соляної кислоти у шлунку. На виділення та активність ферментів він майже не впливає. Гастрин має досить високу термостабільність і витримує нагрівання в слабкокислому середовищі до 100°С. У лужному середовищі він менш стійкий і швидко руйнується. Білкову природу цього гормону підтверджує те, що він досить швидко інактивується під впливом протеолітичних ферментів.
Гастрин посилює тонус і моторику шлунку та кишок. Підвищення вмісту соляної кислоти в складі шлункового соку гальмує синтез гастрину за принципом зворотного зв’язку.
Ентерогастрин. Синтезується в слизовій оболонці кишок і з током крові потрапляє в шлунок, де регулює утворення соляної кислоти, а також послаблює перистальтику і тонус шлунку. Речовини з подібною дією було виявлено також у сечі. Це, зокрема, антелон і урогастрон.
Секретин – гормоноїд, який утворюється у верхній частині кишок при дії різних подразників, зокрема соляної кислоти шлункового соку, і стимулює секрецію жовчі та панкреатичного соку.
Добуто очищений препарат секретину і вивчено його хімічну природу. Виявилося, що секретин за хімічною природою – поліпептид, до складу якого входить 27 залишків амінокислот, причому 14 з них сполучені в такій послідовності, як і в молекулі глюкогону. Після синтезу секретин легко всмоктується слизовою оболонкою кишок, потрапляє в кров, транспортується до підшлункової залози, стимулюючи її секреторну діяльність.
Панкреозимін – гормоноїд поліпептидної природи, що продукується слизовою оболонкою тонкої кишки. Біологічна дія його виявляється в стимуляції секреції панкреатичних ферментів.
Холецистокінін – речовина, що продукується слизовою оболонкою тонкої кишки під впливом складових компонентів їжі – білків, вуглеводів, ліпідів. За хімічною природою він є поліпептидом, хоч структура молекули його вивчена недостатньо. Основна функція його – посилення скорочення непосмугованої м’язової тканини жовчного міхура і надходження жовчі в дванадцятипалу кишку.
Доуденальний фактор. Даний гормоноїд утворюється в дванадцятипалій кишці при подразненні її їжею і стимулює утворення ферментів панкреатичною залозою. Хімічна природа цього фактора вивчена недостатньо.
3.7.2. Нейрогормони. До нейрогормонів належать продукти перетворення амінокислот, які утворюються в процесі їх обміну і мають високу біологічну активність. До цієї групи речовин належать гістамін, серотонін, ацетилхолін.
Гістамін – нейрогормон, який утворюється при декарбоксилюванні амінокислоти гістидину. Секретується він клітинами шкіри, легень, травного каналу. Основна його функція полягає в гуморальному збудженні секреції соляної кислоти в шлунку, крім того, він посилює тонус непосмугованої м’язової тканини мускулатури. Гістамін виявляє також специфічну дію на нервові закінчення судин, зумовлюючи їх розширення і зниження тиску крові. Секреція гістаміну контролюється соматотропіном, адреналіном і норадреналіном. Значне збільшення синтезу його спостерігається при травмах, опіках та травматичних шоках. Вважають, що надмірне виділення гістаміну під час травми і є причиною травматичного шоку.
Серотонін. Утворюється в організмі в результаті окислення і наступного декарбоксилювання амінокислоти триптофану:
Міститься серотонін у нервових закінченнях, різних тканинах організму, слизовій оболонці травного каналу. Серотонін значно впливає на функції нервової, серцево-судинної, м’язової та ендокринної систем організму. Виконує роль медіатора нервового імпульсу в нервових центрах і в периферичних нервових волокнах.
Значно впливає серотонін також на тонус непосмугованої м’язової тканини мускулатури внутрішніх органів і кровоносних судин, бере участь у регуляції тиску крові, температури тіла, органів дихання, травного каналу. Вважають, що порушення виділення серотоніну є однією з причин виникнення серцево-судинних захворювань, зокрема інфаркту міокарда, виразкової хвороби шлунка і кишок, деяких психічних захворювань.
Вважають, що біологічна активність серотоніну залежить від наявності в його молекулі гідроксильної групи в положенні 5 і вільної аміногрупи. При окисленні карбоксильної групи під впливом моноаміноксидази (МАО) серотонін втрачає функції нейрогормону, а під впливом церулоплазміну і піридинферментів він втрачає вазопресорну функцію.
Ацетилхолін – нейрогормон, що утворюється при подразненні закінчень парасимпатичних нервових волокон і є медіатором передачі нервових імпульсів від нервових волокон на м’язи. Синтез його здійснюється в ендоплазматичній сітці багатьох нейронів центральної і периферичної нервової системи.
За хімічною природою ацетилхолін є ефіром, який утворюється з холіну та оцтової кислоти. Синтез його здійснюється за участю ферменту холінацетилази, АТФ і КоА–SH, іонів Са2+, Mg2+, K+. Спочатку АТФ взаємодіє з оцтовою кислотою, в результаті чого утворюється аденілатацетат:
Далі аденілатацетат взаємодіє з коензимом А, в результаті чого утворюються АДФ і ацетил-КоА:
Утворений ацетил-КоА взаємодіє з холіном за участю ферменту холін-ацетилтрансферази з утворенням ацетилхоліну:
Від концентрації ацетилхоліну залежить швидкість передачі імпульсів з нервових волокон на м’язи, тому в організмі постійно здійснюються процеси синтезу і розщеплення ацетилхоліну, які визначають даний процес. Змінювати їх швидкість можна регуляцією активності відповідних ферментів. Розщеплення ацетилхоліну здійснюється за участю ферменту холінестерази:
При дії цього ферменту ацетилхолін розпадається на оцтову кислоту і холін. Вміст ацетилхоліну при цьому значно знижується, що призводить до послаблення передачі збудження.
3.7.3. Гормоноїди – регулятори тиску крові. Ці гормоноїди мають пептидну природу і забезпечують функціонування системи, що регулює гемодинаміку організму. Серед них найважливішими і найдокладніше вивченими є дві системи – ренін-ангіотензинова і калікреїн-кінінова. Перша з них стимулює підвищення тиску крові, а друга – відповідно зниження його. Співвідношення між даними системами є важливим механізмом регуляції гемодинаміки.
Ангіотензини. Належать до гіпертензивних пептидів, які утворюються з -глобулінів у вигляді неактивного попередника ангіотензиногену, який під впливом ферменту реніну синтезується в нирках.
Суть ренін-ангіотензинової системи полягає в тому, що при недостатньому надходженні кисню в тканинах нирок синтезується протеолітичний фермент ренін, що відщеплює від ангіотензиногену пептид, який містить 10 залишків амінокислот називається ангіотензином І (неактивний). Далі під впливом ферменту ангіотензинази від ангіотензину І відщеплюється ще 2 залишки амінокислот, в результаті чого утворюється ангіотензин II (активний), що містить 8 амінокислотних залишків і має таку будову: Фен–Про–Гіс–Ілей–Тир–Вал–Apг–Асп. Ангіотензин II характеризується досить вираженою пресорною дією. Місцем прикладання його є ниркові артеріоли. При його введенні виникає так звана ниркова гіпертонія. Ангіотензин II регулює не лише тонус судин, а до деякої міри і водно-сольовий обмін.
Кініни – гормоноїди поліпептидної природи, які утворюються в різних органах і тканинах організму і мають широкий спектр біологічної дії. Вони розширюють просвіт кровоносних судин, збільшують швидкість кровотоку, посилюють роботу серця і легень, сприяють зниженню тиску крові, підвищують проникність капілярів. Враховуючи хімічну природу кінінів та специфіку їхньої біологічної дії, вони дістали назву гіпотензивних пептидів.
Синтезуються кініни у вигляді неактивних попередників, які під впливом специфічних ферментів кініногеназ перетворюються на активні форми гормоноїдів. До кініногеназ належить калікреїн плазми крові і тканин, плазмін, катепсин, папаїн, а також ферменти зміїної отрути. Найважливішим серед них є фермент калікреїн, який відщеплює від кініногенів певні пептидні угруповання. Назва калікреїну походить від грецької назви панкреатичної залози (kallikreas), звідки його було вперше виділено.
Найдокладніше вивченими кінінами є калідин та брадикінін плазми крові. Перший з них є дека-, а другий – нонапептидом. Первинні структури калідину і брадикініну досить схожі, відрізняються вони лише С-кінцевими амінокислотами: у брадикініну аргінін, у калідину– триптофан:
Н–Apг–Про–Про–Глі–Фен–Сер–Про–Фен–Apг–ОН
Брадикінін
Н–Apг–Про–Про–Глі–Фен–Сер–Про–Фен–Apг–Три–ОН
Калідин
3.7.4. Простагландини. Їх було виділено в 1936 р. Ейлером з екстрактів простати, звідки вони і дістали свою назву. Згодом було встановлено, що ці сполуки мають виражену вазопресорну дію і посилюють скорочення непосмугованої м’язової тканини матки. Зараз відомо близько 20 природних простагландинів, виділених не лише з сім’яників, а й з інших органів і тканин організму – мозку, легень, нирок. У чистому вигляді простагландини було виділено в 1957 р. Бергстремом. При з’ясуванні хімічної природи простагландинів виявилося, що вони є похідними поліненасичених жирних кислот, які мають карбоновий скелет з 20 атомів карбону – зокрема арахідонової і лінолевої. З сім’яників та інших органів тварин було виділено специфічний фермент простагландинсинтетазу, який забезпечує синтез цих сполук і є складним ферментним комплексом, локалізованим у мембранах мікросом. Тут в процесі синтезу простагландинів проходить окислювальна циклізація поліненасичених жирних кислот з утворенням простагландинів:
