Descarca (136 KB)
Care sunt hormoni?
Dr N. R. Ablaev
Chimie și Life №6, 1980 ,. 28-32
În corpul uman produce mulți hormoni, iar acestea sunt toate diferite. Unele sunt formate in creier - hipotalamus, celalalt - in glanda pituitara creierului apendice, al treilea - în glandele endocrine periferice: suprarenale, tiroida, pancreas, gonade. Unii hormoni - compuși complecși de proteine, constând din sute de aminoacizi; altele - peptide cu greutate moleculară mică; al treilea - derivați ai hidrocarburilor policiclice.
La fel de diverse și hormonul de acțiune: una ca insulina sau glucagon, reglementa anumit proces biochimic bine definit, cealaltă ca somatotropină, afectează viața organismului diferite direcții; hormoni corticosteroizi produse în momente de stres, vin în ajutorul nostru cu tot felul de probleme, dar din cauza hormonilor sexuali - androgeni si estrogeni, ne putem bucura de viață, pentru a dedica creatiile lor cele mai bune-iubit, lupta pentru ei și să cânte serenade lor.
Dar, în acest articol nu vorbim despre cât de mult diferite unele de altele, aceste numeroase hormoni, ci despre ceea ce ei seamănă unul cu altul. Se pare că, în ciuda varietatea structurilor și a funcțiilor lor în centrul tuturor acțiunii hormonului de pe orice celulă a corpului sunt aceleași principii care sunt mecanisme și procese similare.
De unde știi hormonii „lor“?
Fiecare hormon, ori de câte ori a fost sintetizat, intra in fluxul sanguin si circula cu ea, reuniți în drum spre tot felul de tipuri de celule. Dar nu toate celulele-i ce altceva atentia arată. Ei se dovedesc a fi foarte pretențioasă și de a reacționa la prezența în sânge a doar una sau câteva, dar, de asemenea, strict anumiti hormoni. De exemplu, celulele cortexului suprarenalian începe să producă hidrocortizon numai dacă este trimis pentru a le devine hormon hipofizar adrenokor-tikotropny (ACTH), celulele tiroidiene emit provizii de sange lor tiroxina si triiodotironina numai atunci când întâlnesc cu un hormon stimulator tiroidian (TSH). Celulele musculare mai sociabili, ficat și țesutul adipos, în special: ei răspund la apariția în sânge a multor hormoni - insulina, glucagon, epinefrina, tiroxina, hidrocortizon și altele; dar ele sunt pentru fiecare dintre acești hormoni reacționează în mod diferit.
Cum pot organele noastre și celulele țesutului devin conștienți de prezența sângelui destinate pentru ei hormonala?
Ce este un receptor
Evident, celulele trebuie să aibă unele dispozitive, prin care acestea pot interacționa selectiv cu hormon specific: să-l recunoască și să trimită un semnal de prezența sa la alte structuri de celule care trebuie să reacționeze la acest semnal.
Aceste dispozitive permit celulelor să învețe hormonii necesare există - ele sunt numite receptori. Fiecare hormon este capabil să acționeze pe un singur receptor special. Și, din moment ce fiecare hormon la structura sa chimică este diferită de toate celelalte, nu este mai puțin diversitate ar trebui să fie tipic pentru receptori hormonali. Pe ce conține receptori sau acea celulă, și determină care hormonul va avea asupra influența lor de reglementare ea. celulele cortexului suprarenalian, de exemplu, conțin receptori care sunt sensibile numai la ACTH, celulele tiroidiene - numai TTG. Celulele ca tesutul adipos, ficat, mușchi posedă simultan mai multe tipuri de receptori, astfel încât acestea să nu modifice activitatea sub influența câtorva hormoni. Acele celule care conțin receptori pentru un anumit hormon, numit celulele sale țintă.
Concentrația de hormoni din sange este de obicei foarte scăzută - aproximativ 10 -7 · 10 -8 mol. Cu toate acestea, acțiunea specifică a multor hormoni găsite în câteva minute după ce provin din glandele respective în sânge. Evident, între receptor și hormonul există o afinitate chimică foarte puternică, prin care celula țintă detectează un semnal chimic destinat să nu mai puțin sensibile la acesta decât bun semnal radio al capturilor postul dorit.
Folosind diferite moduri ingenioase au putut dovedi că cei mai mulți receptori pentru hormonii de proteine sunt dispuse pe suprafața exterioară a celulelor țintă. De exemplu, în cazul în care destul de greu să se atașeze la insulină sau ACTH unele molecule inerte mari cum ar fi celuloza, apoi cu hormonul „trailer“ cunoscut pentru a fi în măsură să pătrundă în celulă - și totuși adăugarea de droguri pentru a viza celulele vor avea asupra lor aceleași efect ca hormonul liber. Aceasta înseamnă că pentru transmiterea semnalului său, astfel hormonii nu se încadrează neapărat în celulă.
Numai hormoni, tiroida si steroizi (tiroxina, hormoni suprarenalieni și hormoni sexuali), așa cum sa dovedit, poate depăși destul de ușor bariera formată de membrana celulară, și de a lua în celule, în cazul în care acestea interacționează cu anumite proteine din citoplasmă și nucleul celulei - aceste proteine și servi pentru astfel de receptori hormonali. Cu toate acestea, acest grup de hormoni, vom vorbi mai târziu.
CUM RECEPTORII
Deci, un hormon care sună cu sânge, a intrat la un receptor situat pe suprafața celulelor țintă respective. Evident, în activitatea de celule trebuie să se desfășoare în unele modificări: astfel este semnificația semnalului, a adus hormon. Cum ar putea acest semnal ajunge în celulă și apoi ce se întâmplă? Cea mai mare parte a receptorului constituie proteine membrana. Ea are natura de proteine și acea porțiune a receptorului care interacționează direct cu hormonul - centrul său activ. Și orice proteină este extrem de sensibil la atac chimic. Odată atașat la receptorul hormonului, acesta este reflectat imediat în conformația proteinei receptor - în același mod ca și o schimbare în punga de plastic forma cu apă, dacă ai pus unele greutate pe ea.
Prin schimbarea conformației proteinei receptor, și se transmite în semnalul celular adus hormonului. Faptul este că în interiorul enzimei adenilatciclază moleculele membranei celulare aranjate, care este strâns legată de receptorii. Modificări în receptor, atunci când sunt combinate cu un hormon, și modifica conformația enzimei - și este, prin urmare, un semnal de intrare receptor.
Și apoi celula transformă un proces cu mai multe etape, impulsul inițial pentru care a fost interacțiunea hormonului la receptor. Restul este oarecum ca un basm despre o capră: „Focul sa dus pentru a trage piatra, piatra a mers topor tocit, topor cotlet a mers Dube, Dube a mers să bată oameni, oameni a mers pentru a trage ursul, ursul sa dus să se rupă lupi, lupi a fost urmărit o capră.“
Prin acest sistem de adenilil - cAMP - protein kinaza sunt multi hormoni, inclusiv hormonii secretați de hipotalamus si glanda pituitara anterioara, glucagon, adrenalina, noradrenalina. Și toate acestea vor duce în cele din urmă celula la aceleași procese.
Dar dacă e așa, atunci în cazul în care este specificitatea acțiunii de hormoni, care am vorbit atât de mult? Și de ce ai nevoie de atât de mulți hormoni diferite, în cazul în care acestea acționează în aceeași celulă?
Schema de pași receptor situat pe suprafața celulei. contactat direct cu centrul activ al receptorului hormonului, având afinitate structurală la aceasta. Efector - sistem „organism de lucru“, a primit un semnal intracelular, enzima este adenilattsiklaea. Există trei opțiuni:
I - efectorului și receptor formează o singură unitate; II - receptor și efector sunt structuri diferite, dar este legată fix; III - efectorului și receptorul sunt separate unul de celălalt și între ele se află un intermediar - transductor
Lucru este că, în timp ce procesele declanșate de hormoni, și la fel în toate celulele, dar fac ceva diferit de celule. Fiecare tip are o caracteristică numai acest tip de set de enzime, cauzand astfel de specializare celule. De exemplu, celulele de elevație corticosuprarenală rezultatelor cAMP în activarea exact acele sisteme enzimatice care sintetizează hidrocortizon, și în activarea celulelor hepatice adenilat ciclazei, numit glucagon promovează degradarea glicogen si glucoza intrarea in fluxul sanguin.
Acesta este motivul pentru care este rolul atât de important jucat în reglarea funcțiilor vitale ale receptorilor hormonale ale corpului - deoarece depinde de ele, ceea ce celule specifice pe un semnal al unui anumit hormon va lansa o cascadă de reacții descrise mai sus, care, deși în sine, și de același tip, dar în cele din urmă în cele din urmă duce la dezvoltarea și anume substanțele care constituie „antena semnătură“ celula.
Receptorii din interiorul celulei
Așa cum am spus, sunt hormoni, receptori pentru care nu sunt situate pe suprafața celulei și în cadrul acesteia - in citoplasma. Astfel de receptori sunt numite citoplasmatic. De asemenea, proteinele capabile selectiv interactioneaza cu anumiti hormoni, pătrunzând în celule: hormoni tiroidieni (tiroxina, triiodotironina), corticosteroizi (hidrocortizon, corticosteron, aldosteron) sau hormoni sexuali (estradiol, testosteron). Ca urmare a acestei interacțiuni, formează complexul activ receptori hormonali, care este capabil să penetreze (deși încă necunoscute cum) in nucleul celulei si acolo pentru a activa gene specifice. Aceasta conduce la sinteza proteinelor specifice, enzime, care accelerează procesele biochimice dorite. Separat, care nu sunt conectate între ele, nici hormon sau receptorului, în acest caz, nu afectează funcțiile vitale ale celulelor - în acest sens, de fapt, este sensul existenței unor astfel de receptori intracelulari.
Interesant, majoritatea hormonului care acționează asupra celulei prin receptorii citoplasmatice, activitatea adenilat ciclazei, în mod evident, nu se schimbă. Dar există dovezi că acestea accelerează sinteza enzimei și numai activare prin intermediul receptorilor hormonali localizate pe suprafața celulei și reacționează la prezența altor hormoni - așa cum este descris mai sus.
Relația dintre efectul anumitor hormoni, în general, este în organism, aparent, este mai degrabă regula decât excepția. Am văzut că fiecare hormonul afectează celula de unul dintre cele trei mecanisme: el sau activează sistemul adenilatciclaza - cAMP - protein kinaza, care la rândul său, modifică activitatea multor enzime intracelulare (de exemplu, sunt hormonii hipotalamici) sau crește permeabilitatea membranelor celulare pentru anumiți metaboliți (insulină) sau stimulează sinteza enzimelor (tiroida si hormoni steroizi).
Mecanismul de acțiune al receptorilor citoplasmatice. Hormonul a pătruns în celula țintă, formează un complex cu receptorul, care intra in nucleu si activeaza genele specifice, responsabile pentru sinteza enzimelor specifice
Dar este clar că funcționarea normală a celulelor individuale și a organismului ca un întreg, poate oferi doar aceste trei mecanisme în complex. proteine de enzime celulare sintetizati, de exemplu, nu au dat o dată pentru totdeauna activitate: este reglementată de cAMP; Pe de altă parte, pentru a activa enzima a fost în măsură să efectueze cu succes funcțiile sale, aceasta are nevoie de o cantitate suficientă de materii prime - metaboliți care intră în celulă prin membrana exterioară. Prin urmare, perturbarea sistemelor endocrine de unul este rareori izolat și de obicei schimbări notabile și munca altora.
Receptorilor si receptorilor REGLARE dublură
Celulele organismului conțin cantități diferite de receptori pentru hormoni diferiți. De exemplu, numărul receptorului glucagon într-o celulă de ficat ajunge la 110.000; insulina - 250000; in receptorii celulelor adipoase de aceeasi insulina doar aproximativ 50 000. O celula corticalei suprarenalei se pot asocia la 360.000 molecule de ACTH, în timp ce celula tiroida - doar aproximativ 500 de molecule TTG. Destul de o mulțime de celule si receptori concepute pentru a lega hormoni steroizi la o fractiune din aceste conturi receptori pentru aproximativ 0,01% din totalul proteinelor în citoplasmă.
Se poate presupune că diferența în numărul de receptori reflectă sensibilitatea diferită a țesuturilor unor hormoni. Cu toate acestea, nu concluzii directe din aceste cifre nu se poate face. Se pare că pentru a obține efectul maxim al hormonului nu este necesară pentru a reacționa cu toți receptorii de hormoni ai celulelor țintă: În unele cazuri, suficient pentru a hormonului contactat cu doar 2-10% din receptori disponibile. Acest fapt este la prima endocrinologi mult nedumerite, iar el nu are nici o explicație definitivă astăzi. Aparent, punctul de aici este că aceeași moleculă adenilatciclazei, semnalul gazdă hormonului intracelular poate fi conectat simultan la mai mulți receptori de pe suprafața, și să-l activeze și să înceapă toate procesele ulterioare suficiente pentru a semnala introdus cel puțin pentru unul dintre acești receptori. Iar situația este diferiți receptori intracelulari. Se constată că porțiunile care pot interacționa cu hormon de complecși - receptori (astfel de zone sunt numite acceptori) asupra ADN-ului, dimpotrivă, considerabil mai mare decât proteinele receptorilor moleculare in celula.
Studiul receptorilor hormonali a început abia în ultimii ani, astfel încât există întotdeauna noi fapte care provoacă un interes considerabil. De exemplu, toate au confirmat în mod convingător astfel regularitate: mai mult hormon în sânge, mai puțin receptorii săi este neocupat în celulele țintă, și invers, cu o scădere a concentrației hormonului brusc (100-1000 ori) sensibilitate crescută la organe și țesuturi relevante. Semnificația biologică a acestui fenomen, aparent, este că, datorită lui, celulele organismului dobândi capacitatea de a capta mai eficient și de a folosi hormoni în deficitul lor și pentru a evita o influență nejustificată în exces a acestora.
Rămâne nerezolvată și un mecanism de schimbare a numărului de receptori cu un exces de anumiți hormoni și deficiență a altor hormoni. De exemplu, cu o creștere a celulelor sanguine de hidrocortizon glanda pituitara anterioara care produc TSH, devin mai puțin sensibili la „lui“ tireoliberinu hormon. De ce nu este încă clar.
Lista acestor întrebări ar putea fi continuată. endocrinologie moderne a atins deja un succes considerabil, dar există încă multe probleme, care, în acest domeniu - în viitor.
Biochimie de hormoni și reglementări hormonale. Sat. a. Ed. NA Yudaeva. M. "Știința", 1976.
Interacțiunea cu receptorii hormonilor. Sat. ed. J. Levi. M., "Mir", 1979.