Гормо́ны (греч. Ορμόνη) (от греческого hormao - возбуждаю, побуждаю) — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в определённых органах и системах.
Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах ( простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений. Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам. Рецепторы к гормонам делятся на 3 основных класса:
Для всех рецепторов характерен феномен саморегуляции чувствительности посредством механизма обратной связи — при низком уровне определённого гормона автоматически компенсаторно возрастает количество рецепторов в тканях и их чувствительность к этому гормону — процесс, называемый сенсибилизацией (а также ап-регуляцией (up-regulation), или сенситизацией (sensitization)) рецепторов. И наоборот, при высоком уровне определённого гормона происходит автоматическое компенсаторное понижение количества рецепторов в тканях и их чувствительности к этому гормону — процесс, называемый десенсибилизацией (а также даун-регуляцией (down-regulation), или десенситизацией (desensitization)) рецепторов.
Увеличение или уменьшение выработки гормонов, а также снижение или увеличение чувствительности гормональных рецепторов и нарушение гормонального транспорта приводит к эндокринным заболеваниям. Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях — только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.
Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток — как правило, в цитоплазме. К ним относятся гормоны с липофильными свойствами — например, стероидные гормоны (половые, глюко- и минералокортикоиды), а также гормоны щитовидной железы. Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слабо растворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями.
Считается, что в этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль своеобразного внутриклеточного реле — образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов. Избирательно влияя на конкретный ген, гормон изменяет концентрацию соответствующей РНК и белка, и вместе с тем корректирует процессы метаболизма.
Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. Хотя в клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1 % белков и РНК, этого оказывается вполне достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта.
Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:
- они растворяются в воде;
- не связываются с белками-носителями;
- начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.
В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников — цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионы кальция.
Так, в среде, лишенной ионов кальция, или в клетках с недостаточным их количеством действие многих гормонов ослабляется; при применении веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию кальция, возникают эффекты, идентичные воздействию некоторых гормонов.
Участие ионов кальция как посредника обеспечивает воздействие на клетки таких гормонов, как вазопрессин и катехоламины.
Однако есть гормоны, у которых внутриклеточный посредник до сих пор не обнаружен. Из наиболее известных таких гормонов можно назвать инсулин, у которого на роль посредника предлагали цАМФ и цГМФ, а также ионы кальция и даже перекись водорода, но убедительных доказательств в пользу какого-нибудь одного вещества до сих пор нет. Многие исследователи считают, что в таком случае посредниками могут выступать химические соединения, структура которых полностью отличается от структуры уже известных науке посредников.
Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).
ГОРМОНЫ животных (от греч. hormao-привожу в движение, побуждаю), в-ва, вырабатываемые специализиров. клетками и железами внутр. секреции и регулирующие обмен веществ отдельных органов и всего организма в целом. Для всех Г. характерна большая специфичность действия и высокая биол. активность.
Химическое строение. Известно более 40 Г. человека и животных (см. табл.). По хим. строению их делят на три группы: производные аминокислот, стероидные и пептидные.
Г. первой группы (напр., адреналин, тироксин)по структуре близки к тирозину и триптофану (см. Аминокислоты). Стероидные Г., содержащие в своей основе структуру циклопентанпергидрофенантренового кольца, по числу углеродных атомов делят на три семейства: Г. коры надпочечников и прогестерон (С21-стероиды) - производные прегнана (ф-ла I), мужские половые Г. (С19-стероиды) - производные андростана (II, R = СН3) и женские половые Г. (С18-стероиды)- производные эстрона (И, R = Н).
Пептидные Г. условно делят на четыре подгруппы: пептиды (вазопрессин, окситоцин и др.), полипептиды (адренокортикотропин, глюкагон, инсулин, калъцитопин и др.), простые белки (напр., плацентарный лактоген, пролактин, соматотропин)и гликопротеины (лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон и др.). Последние состоят из двух субъединиц, причем  субъединицы во всех гликопротеинных Г. имеют очень сходное строение, тогда как строение  субъединиц характерно для каждого Г. этой подгруппы и определяет специфику его действия.
Изучается взаимосвязь между структурой и ф-цией пеп-тидных Г. Для этого при помощи фрагментации молекулы выявляют аминокислотные звенья, которые определяют биол. активность Г., путем хим. модификаций молекул Г. устанавливают роль разл. функц. групп.
Механизм действия. Стероидные Г., проникнув в клетку, связываются с цитоплазматич. рецепторами, образовавшийся комплекс транспортируется в ядро, где он связывается с белками хроматина и регулирует транскрипцию определенных генов. Г. щитовидной железы также действуют непосредственно на ядро, но, в отличие от стероидных, после проникания в клетку сразу связываются с ядерными рецепторами. Все остальные Г. взаимод. с рецепторами, находящимися на клеточной пов-сти. Действие подавляющего большинства этих Г. опосредовано изменением в клетке концентрации циклич. 3',5'-аденозинмонофосфата (ц-АМФ). Связывание Г. с-рецептором, находящимся на клеточной пов-сти, вызывает активацию фермента аденилатциклазы, катализирующего превращение АТФ в ц-АМФ; последний взаимод. с регуляторной субъединицей фермента протеинкиназы и вызывает ее отщепление от каталитич. субъединицы. Освободившаяся субъединица протеинкиназы катализирует фосфорилирование ряда белков, в результате чего изменяются конформация нёкоторых структурных белков и активность мн. ферментов. Для некоторых пептидных Г. (напр., инсулина, пролактина, соматотропина) механизм действия еще не расшифрован, но, повидимому, они также взаимод. с рецепторами, находящимися на клеточной пов-сти, вызывая образование посредников.
Получение. Небелковые Г., пептидные Г. небольшой мол. массы и активные фрагменты некоторых полипептидных Г. синтезируют. Полипептидные и белковые Г. получают главным образом экстрагированием из желез убойного скота и послед. очисткой. Разработаны способы получения некоторых пептидных Г. (напр., инсулина и соматотропина) с использованием генной инженерии. Метод основан на выделении гена соответствующего Г. и включении его в геном бактериальных клеток, приобретающих т. обр. способность к синтезу данного Г. В результате размножения образуются большие массы бактерий, активно синтезирующих Г.
Применение. наиб. широко Г. используют при эндокринных заболеваниях, связанных с недостатком или отсутствием в организме эндогенного Г. (напр., инсулин при сахарном диабете). Г. применяют также для усиления или подавления ф-ции той или иной эндокринной железы. Так, Г. передней доли гипофиза стимулируют соответствующие периферич. железы (напр., адренокортикотропин-кору надпочечников, тиреотропин-щитовидную железу), а Г. периферич. желез подавляют секрецию гипофизарных Г. (напр., кортикостероиды подавляют секрецию адренокортикотро-пина). Важные области применения Г.-акушерство и гинекология. Так, хорионический гонадотропин используют для лечения бесплодия, окситоцин-для усиления родовой деятельности, пролактин-для стимуляции секреции молока. Стероидные половые Г. применяют при разл. видах дисфункции половой системы, в кач-ве противозачаточных ср-в и при лечении некоторых форм рака (женские половые Г. при раке предстательной железы, мужские-при раке молочной железы). Важная роль принадлежит Г. и в лечении мн. неэндокринных заболеваний; в первую очередь это относится к Г. коры надпочечников, которые применяются при воспалит. процессах, аллергич. заболеваниях, нефрите, рев-матоидном артрите и др. Мужские стероидные половые Г. и их синтетич. аналоги -анаболические вещества.
ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ ПОЗВОНОЧНЫХ
Методы количеств. определения. Концентрация Г. в крови и тканях очень мала (10-6-10-10 М), поэтому для их определения требуются высокочувствит. методы. Широко используются радиолигандные методы, основанные на конкурентном связывании меченого и немеченого Г. с разл. белками: антителами, транспортными белками (напр., связывание кортизола, прогестерона и половых Г. с соответствующими транспортными белками крови) или рецепторами (напр., связывание адренокортикотропина с мембранами надпочечников и лютеинизирующего Г. с мембранами семенников крыс). Для анализа небелковых Г. применяют хим. методы; например, стероидные Г. и адреналин определяют флуорометрич. и колориметрич. методами. Для количеств. определения пептидных Г. наряду с радиолигандными широко применяются биол. методы, основанные на характерных для каждого Г. биол. эффектах. Напр., содержание лютеинизирующего Г. устанавливают по увеличению массы яичников у гипофизэктомированных крыс или по снижению в них содержания аскорбиновой кислоты.
Лит. Биохимия гормонов и гормональной регуляции, М., 1976; Взаимодействие гормонов с рецепторами, пер. с англ., М., 1979; Кли мов П. К., в кн.: Физиология эндокринной системы. Л., 1979, с. 414-48; Савченко О. Н., Гормоны половых желез, там же, с. 352-71; Hormones and cell regulation, Amst., 1981 (Proc. of the 5lh YNSERM Europ. Sympos.). Н. А. Юдаев.
|
