Стероидные гормоны надпочечников образуются из холестерола, который главным образом поступает из крови, но в небольшом количестве синтезируется in situ из ацетил-СоА через промежуточное образование мевалоната и сквалена. Значительная часть холестерола подвергается в надпочечниках этерификации и накапливается в цитоплазме в липидных капельках. При стимуляции надпочечников посредством АКТГ (или сАМР) происходит активация эстеразы и образующийся свободный холестерол транспортируется в митохондрии, где фермент цитохром Р-450, отщепляющий боковую цепь превращает его в прегненолон. Отщепление боковой цепи включает в себя две реакции гидроксилирования: сначала при С-22, затем при С-20; последующее расщепление боковой связи (удаление 6-углеродного фрагмента изокапроальдегида) приводит к образованию 21-углеродного стероида (рис. 48.2). АКТГ-зависимый белок может связывать и активировать холестерол или Р-450. Мощным ингибитором и биосинтеза стероидов является аминоглутэтимид.
У млекопитающих все стероидные гормоны синтезируются из холестерола через промежуточное образование прегненолона в ходе последовательных реакций, которые протекают в митохондриях либо эндоплазматическом ретикулуме клеток надпочечников. Важную роль в стероидогенезе играют гидроксилазы, катализирующие реакции с участием молекулярного кислорода и NADPH; в определенных этапах процесса участвуют дегидрогеназы, изомераза и лиаза. В отношении стероидогенеза клетки проявляют определенную специфичность. Так, -гидроксилаза и -гидроксистероид-дегидрогена-за - ферменты, необходимые для синтеза альдо-стерона, - присутствуют только в клетках клубочковой зоны и потому только они продуцируют этот минералокортикоид. На рис. 48.3 схематически изображены пути синтеза трех основных классов стероидов надпочечников. Названия ферментов заключены в рамочки, превращения на каждом из этапов выделены цветом.
Синтез минералокортикоидов
Синтез альдостерона протекает по специфичному для минералокортикоидов пути и локализован в клубочковой зоне надпочечников. Превращение прегненолона в прогестерон происходит в результате действия двух ферментов гладкого эндоплазматического ретикулума -Зр-гидроксистеро иддегидрогеназы (Зр-ОН-СД) и Д5-4-изомеразы. Далее прогестерон подвергается гидроксилированию по положению и образуется -дезоксикортикосгерон (ДОК), являющийся активным минералокортикоидом (задерживает Na+). Следующее гидроксилирование (по С-11) приводит к образованию кортикостерона, обладающего глюкокортикоидной активностью и в малой степени-минералокортикоидной (менее 5% от активности альдостерона). У некоторых видов (например, у грызунов) кортикостероид- самый мощный глюкокортикоидный гормон. Гидроксилирование по необходимо для проявления как глюко-, так и минералокортикоидной активности, но наличие гидроксильной группы при С-17 ведет в большинстве случаев к тому, что стероид
Рис. 48.2. Отщепление боковой цеии холестерола и основные структуры стероидных гормонов.
обладает в большей мере глюкокортикоидной активностью и в меньшей степени-минералокортикоидной. В клубочковой зоне фермент гладкого эндоплазматического ретикулума -гидроксилаза отсутствует, но есть митохондриальная 18-гидроксилаза. Под действием этого последнего ферменга кортикостерон превращается в 18-гидроксикортикостерон, из которого далее образуется альдостерон - путем окисления спиртовой группы при С-18 в альдегидную. Уникальный набор ферментов в кчубочковой зоне и специфический характер ее регуляции (см. ниже) позволили ряду ученых не только рассматривать надпочечники как две эндокринные железы, но и кору надпочечников - как два фактически разных органа.
Синтез глюкокортикоидов
Для синтеза кортизола необходимы три гидроксилазы, воздействующие последовательно на положения Первые две реакции идут очень быстро тогда как гидроксилирование по относительно медленно. Если сначала происходит гидроксилирование по то это создает препятствие для действия -гидроксилазы и синтез стероидов направляется по минералокортикоидному пути (образование альдостерона или кортикостерона в зависимости от типа клеток). -Гидроксилаза-фермент гладкого эндоплазматического ретикулума, воздействующий либо на прогестерон, либо (чаще) на прегненолон. Продукт реакции - -гидроксипрогестерон-далее гидроксилируется по с образованием -дезокси-кортизола. Гидроксилирование последнего по дает кортизол - самый мощный из природных глюкокортикоидных гормонов человека. -Гидроксилаза - фермент гладкого эндоплазматического ретикулума, а -гидроксилаза-митохондриальный фермент. Из этого следует, что во время стероидогенеза в клетках клубочковой и пучковой зон происходит челночное движение субстратов: их вход в митохондрии и выход из них (рис. 48.4).
Синтез андрогенов
Основной андроген или, точнее, предшественник андрогенов, вырабатываемый корой надпочечников, - это дегадроэпиандростерон (ДЭА). Большая часть 17-гидроксипрегненолона направляется на синтез глюкокортикоидов, но небольшая его доля подвергается окислению с отщеплением двухуглеродной боковой цепи под действием 17,20-лиазы. Этот фермент выявлен в надпочечниках и гонадах; его субстратом служат только 17а-гидрокси-соединения. Продукция андрогенов заметно возрастает, если нарушается биосинтез глюкокортикоидов из-за недостаточности одной из идроксилаз (см. ниже, адреногенитальный синдром). Большая часть
(см. скан)
Рис. 48.3. Последовательности реакций, обеспечивающие синтез трех основных классов стероидных гормонов. Участвующие ферменты обведены рамкой; произошедшие на каждом этапе модификации выделены цветом. (Slightly modified and reproduced, with permission from Harding B. W. Page 1135 in Endocrinology v.2, Debroot L. Y. , Grune and Stratton. 1979.)
Рис. 48.4. Внутриклеточная локализация последовательных этапов биосинтеза i люкортикоидов. В ходе стероидогенеза в клетках надпочечников происходит челночное движение предшественников гормонов между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом. Участвующие ферменты: 1) С20_22-лиаза, 2) 3(3 i идроксистероид-дегид-рогеназа и Д54-изомераза, 3) 17а-гидроксилаза, 4) 21-гид-роксилаза, 5) 11Р-гидроксилаза. (Slightly modified and reproduced, with permission from Hardind B.W. Page 1135 in Endocrinology v.2, Debroot L. Y . Crune and Stratton, 1979.)
ДЭА быстро модифицируется путем присоединения сульфата, причем примерно половина ДЭА сульфатируется в надпочечниках, а остальная часть в печени. Сульфатированный ДЭА биологически неактивен, но удаление сульфатной группы восстанавливает активность. ДЭА - это в сущности прогормон, поскольку под действием ЗР-ОН-СД и Д5-4-изомеразы этот слабый андроген превращается в более активный андростендион. В небольшом количестве андростендион образуется в надпочечниках и при воздействии лиазы на -гидроксипрогес-терон. Восстановление андростендиона по положению С-17 приводит к образованию тестостерона - самого мощного андрогена надпочечников. Однако по этому механизму в надпочечниках синтезируется лишь малое количество тестостерона, а в основном это превращение протекает в других тканях.
Из венозной крови, оттекающей от надпочечников, можно выделить в небольших количествах и другие стероиды, в том числе -дезок-сикортикостерон, прогестерон, прегненолон, -гидроксипрогестерон и очень немного эстрадиола, образованного путем ароматизации тестостерона. Продукция этих гормонов надпочечниками столь низка, что не играет существенной роли на фоне продукции дргих желез.
Белковые гормоны. Данные исследования синтеза белковых и меньших по размеру полипептидных гормонов (менее 100 аминокислотных остатков в цепи), полученные за последние годы, показали, что этот процесс включает синтез предшественников, превосходящих размерами окончательно секретируемые молекулы и превращающихся в конечные клеточные продукты путем расщепления в ходе транслокации, протекающей в специализированных субклеточных органеллах секреторных клеток.
Стероидные гормоны. Биосинтез стероидных гормонов включает сложную последовательность контролируемых ферментами этапов. Ближайшим химическим предшественником надпочечниковых стероидов является холестерин, который не только поглощается клетками коры надпочечников из крови, но и образуется внутри этих клеток.
Холестерин, будь то поглощенный из крови или синтезированный в коре надпочечников, накапливается в цитоплазматических липидных каплях. Затем в митохондриях холестерин превращается в прегненолон путем образования вначале 20-оксихолестерола, потом 20, 22-диоксихолестерола и, наконец, расщепления цепи между 20-м и 22-м углеродными атомами с образованием прегненолона. Считается, что превращение холестерина в прегненолон является ограничивающим скорость этапом биосинтеза стероидных гормонов и что именно этот этап контролируется стимуляторами надпочечников: АКТГ, калием и ангиотензином II. В отсутствие стимуляторов надпочечники образуют очень мало прегненолона и стероидных гормонов.
Прегненолон трансформируется в глюко-, минералокортикоиды и половые гормоны тремя разными ферментативными реакциями.
Глюкокортикоиды. Основной путь, наблюдаемый в пучковой зоне, включает дегидрирование 3-гидроксильной группы прегненолона с образованием прег-5-ен-3,20-диона, который затем подвергается изомеризации в прогестерон. В результате серии гидроксилирований прогестерон превращается в 17-оксипрогестерон под влиянием системы 17-гидроксилазы, а затем в 17,21-диоксипрогестерон (17а-оксидезоксикортикостерон, 11-дезокси кортизол, соединение 5) и, наконец, в кортизол в ходе 11-гидроксилирования (соединение Р).
У крыс главным кортикостероидом, синтезируемым в коре надпочечников, является кортикостерон; небольшое количество кортикостерона продуцируется и в коре надпочечников человека. Путь синтеза кортикостерона идентичен таковому кортизола, за исключением лишь отсутствия этапа 17-гидроксилирования.
Минералокортикоиды. Альдостерон образуется из прегненолона в клетках клубочковой зоны. Она содержит 17-гидроксилазы и поэтому лишена способности синтезировать кортизол. Вместо него образуется кортикостерон, часть которого под действием 18-гидроксилазы превращается в 18-оксикор-тикостерон и затем под действием 18-оксистероиддегидрогеназы - в альдостерон. Поскольку 18-оксистероиддегидрогеназа обнаружена только в клубочковой зоне, считается, что синтез альдостерона ограничен этой зоной.
Половые гормоны. Хотя главными физиологически значимыми стеро-идными гормонами, продуцируемыми корой надпочечников, являются кортизол и альдостерон, эта железа образует и небольшие количества андроге-нов (мужские половые гормоны) и эстрогенов (женские половые гормоны). 17,20-десмолаза превращает 17-оксипрогненолон в дегидроэпиандростерон и 17-оксипрогестерон в дегидроэпиандростерон и 1)4-андростендиол - это слабые андрогены (мужские половые гормоны). Небольшие количества этих андрогенов превращаются в андросг-4-ен-3,17-дион и тестостерон. По всей вероятности, из тестостерона образуются также небольшие количества эстрогена 17-эстрадиола.
Тиреоидные гормоны. Главными веществами, используемыми в синтезе тиреоидных гормонов, являются йод и тирозин. Щитовидная железа отличается высокоэффективным механизмом захвата йода из крови, а в
В качестве источника тирозина она синтезирует и использует крупный гли-копротеин тиреоглобулин.
Если тирозин в организме содержится в большом количестве и поступает как из пищевых продуктов, так и из распадающихся эндогенных белков, то йод присутствует лишь в ограниченном количестве и поступает только из пищевых продуктов. В кишечнике в процессе переваривания пищи йод отщепляется, всасывается в виде йодида и в этой форме циркулирует в крови в свободном (несвязанном) состоянии.
Йодид, захватываемый из крови тиреоидными (фолликулярными) клетками, и тиреоглобулин, синтезируемый в этих клетках, секретируются (путем эндоцитоза) во внеклеточное пространство внутри железы, называемое просветом фолликула или коллоидным пространством, окруженное фолликулярными клетками. Но йодид не соединяется с аминокислотами. В просвете фолликула или (что более вероятно) на апикальной поверхности клеток, обращенной в просвет, йодид под влиянием пероксидазы, цитохромоксидазы и флавин-фермента окисляется в атомарный йод и другие окисленные продукты и ковалентно связывается фенольными кольцами тирозино-вых остатков, содержащихся в полипептидном каркасе тиреоглобулина. Окисление йода может происходить и неферментативным путем при наличии ионов меди и железа и тирозина, который в дальнейшем акцептирует элементарный йод. Связывание йода с фенольным кольцом происходит только в 3-м положении, либо как в 3-м, так и в 5-м положениях, в результате образуются монойодтирозин (МИТ) и дийодтирозин (ДИТ) соотвественно. Этот процесс йодирования тирозиновых остатков тиреоглобулина известен под названием этапа оргинификации в биосинтезе тиреоидных гормонов. Соотношение в щитовидной железе монойодтирозина и дийодтирозина составляет 1:3 или 2:3. Йодирование тирозина не требует наличия неповрежденной клеточной структуры железы и может происходить в бесклеточных препаратах железы при помощи фермента тирозинйодиназы, содержащей медь. Фермент локализован в митохондриях и микросомах.
Следует заметить, что лишь 1/3 поглощенного йода используется для синтеза тирозина, а 2/3 удаляется с мочой.
Следующим этапом является конденсация йодтирозинов с образованием йодтиронинов. Все еще оставаясь в структуре тиреоглобулина, молекулы МИТ и ДИТ (МИТ+ДИТ) конденсируются, образуя трийодтиронин (Т 3), и подобно этому две молекулы ДИТ (ДИТ+ДИТ) конденсируются, образуя молекулу L-тироксина (Т 4). В таком виде, т.е. связанные с тиреоглобулином, йодтиронины, равно как и неконденсированные йодтирозины, хранятся в тиреоидном фолликуле. Этот комплекс йодированного тиреоглобулина часто называют коллоидом. Таким образом, тиреоглобулин, составляющий 10% от влажной массы щитовидной железы, служит белком носителем, или предшественником накапливающихся гормонов. Соотношение тироксина и трийодтиронина равно 7:1.
Таким образом, в норме тироксин продуцируется в значительно большем количестве, чем трийодтиронин. Но последний обладает более высокой специфической активностью, чем Т 4 (превосходя его в 5-10 раз по влиянию на метаболизм). Выработка Т 3 усиливается в, условиях умеренной недостаточности или ограничений снабжения щитовидной железы йодом. Секреция тиреоидных гормонов - процесс, происходящий в ответ на метаболические потребности и опосредуемый действием тиреотропного гормона (ТТГ) на тиреоидные клетки - предполагает высвобождение гормонов из тиреоглобулина. Этот процесс происходит в апикальной мембране путем поглощения коллоида, содержащею тиреоглобулин (процесс, известный под названием эндоцитоза).
Тиреоглобулин затем гидролизустся в клетке под влиянием протеаз, а высвобождаемые таким образом тиреоидные гормоны выделяются в циркулирующую кровь.
Подводя итог вышесказанному, можно процесс биосинтеза и секреции тиреоидных гормонов подразделить на следующие этапы: 1 - биосинтез тиреоглобулина, 2 - захват йодида, 3 - органификация йодида, 4 - конденсация, 5 - поглощение клетками и протеолиз коллоида, 6 - секреция.
Биосинтез тироксина и трийодтирозина ускоряется под влиянием тиреотропного гормона гипофиза. Этот же гормон активирует протеолиз тиреоглобулина и поступление тиреоидных гормонов в кровь. В этом же направлении влияет возбуждение центральной нервной системы.
В крови 90-95% тироксина и в меньшей степени Т 3 обратимо связываются с сывороточными белками, главным образом, с 1- и -2-глобулинами. Поэтому концентрация белковосвязанного йода в крови (БСЙ) отражает количество йодированных тиреоидных гормонов, поступающих в циркуляцию, и позволяет объективно судить о степени функциональной активности щитовидной железы.
Тироксин и трийодтиронин, связанные с белками, циркулируют в крови в качестве транспортной формы тиреоидных гормонов. Но в клетках эффекторных органов и тканей йодтиронины претерпевают дезаминирование, декарбоксилирование и дейодирование. В результате дезаминирования из Т 4 и Т 3 , получаются тетрайодтиреопропионовая и тетрайодтиреоуксусная (а также, соотвественно, трийодтиреопропионовая и трийодтиреоуксусная) кислоты.
Продукты распада йодтиронинов полностью инактивируются и разрушаются в печени. Отщепившийся йод с желчью поступает в кишечник, оттуда вновь всасывается в кровь и реутилизируегся щитовидной железой для биосинтеза новых количеств тиреоидных гормонов. В связи с реутилизацией потеря йода с калом и мочой ограничивается всего лишь 10%. Значение печени и кишечника в реутилизации йода делает понятным, почему стойкие нарушения деятельности пищеварительного тракта могут повлечь за собой состояние относительной недостаточности йода в организме и оказаться одной из этиологических причин спорадической зобной болезни.
Катехоламины. Катехоламины представляют собой дигидроксилированные фенольные амины и включают дофамин, адреналин и норадреналин. Эти соединения продуцируются только в нервной ткани и в тканях, происходящих из нервной цепочки, таких как мозговой слой надпочечников и органы Цукеркандля. Норадреналин обнаруживается главным образом в симпатических нейронах периферической и центральной нервной системы и действует местно как нейротрансмиттер на эффекторные клетки гладких мышц сосудов, мозга и печени. Адреналин продуцируется в основном мозговым слоем надпочечников, откуда поступает в кровоток и действует как гормон на отдаленные органы-мишени. Дофамин выполняет две функции: он служит биосинтетическим предшественником адреналина и норадреналина и действует как местный нейротрансмиттер в определенных областях головного мозга, имеющих отношение к регуляции моторных функций.
Исходным субстратом для их биосинтеза служит аминокислота тирозин. В отличие от того, что наблюдается при биосинтезе тиреоидных гормонов, когда тирозин, также являющийся биосинтетическим предшественником, ковалентно соединен пептидной связью с крупным белком (тиреоглобулином), в синтезе катехоламинов тирозин используется в виде свободной аминокислоты. Тирозин поступает в организм, главным образом, с пищевыми продуктами, но в некоторой степени образуется и в печени путем гидроксилирования незаменимой аминокислоты фенилаланина.
Этапом, ограничивающим скорость синтеза катехоламинов, является превращение тирозина в ДОФА под действием тирозингидроксилазы. ДОФА подвергается декарбоксилированию (фермент - декарбоксилаза) с образованием дофамина. Дофамин активно транспортируется АТФ-зависимым механизмом в цитоплазматические пузырьки или гранулы, содержащие фермент дофамингидроксилазу. Внутри гранул путем гидроксилирования дофамин превращается в норадреналин, который под влиянием фенилэтаноламин-М-метилтрансферазы мозгового слоя надпочечников превращается в адреналин.
Секреция идет путем экзоцитоза.
Вообще говоря, эндокринные железы секретируют гормоны в такой форме, которая проявляет активность в тканях-мишенях. Однако в некоторых случаях к окончательному образованию активной формы гормона приводят его метаболические превращения в периферической ткани. Например, тестостерон - главный продукт яичек - в периферических тканях превращается в дигидротестостерон. Именно этот стероид определяет многие (но не все) андрогенные эффекты. Основным активным тиреоидным гормоном является трийодтиронин, однако щитовидная железа продуцирует лишь некоторое его количество, но основное количество гормона образуется в результате монодейодирования тироксина в трийодтиронин в периферических тканях.
Во многих случаях определенная часть циркулирующих в крови гормонов связана с белками плазмы. Достаточно хорошо изучены специфические белки, связывающие в плазме крови инсулин, тироксин, гормон роста, прогестерон, гидрокортизон, кортикостерон и другие гормоны. Гормоны и протеины связаны нековалентной связью, обладающей сравнительно низкой энергией, поэтому эти комплексы легко разрушаются, освобождая гормоны. Комплексирование гормонов с белками:
1) дает возможность сохранять часть гормона в неактивной форме,
2) защищает гормоны от химических и энзиматических факторов,
3) представляет собой одну из транспортных форм гормона,
4) позволяет резервировать гормон.
Синтез стероидных гормонов
Выключателем, который ответственен за синтез стероидных гормонов, является клеточный регулятор цАМФ. Он и его связанный фермент (киназа белка А) активизируют синтез стероидных гормонов. Эти стимулирующие пептидные гормоны посылают половым железам (гонадам) и надпочечникам сигнал синтезировать стероидные гормоны.
Отметим, что синтез стероидных гормонов может подавляться высоким уровнем холестерина в крови. Производство стероидов зависит от синтеза холестерина в митохондриях клеток, которые производят стероидные гормоны. Как правило, это происходит в коре надпочечников, клетках семенников, фолликулах, желтом теле яичников, а также в плаценте. Высокий уровень холестерина, как сказано ранее, уменьшает синтез самого холестерина.
Преобразование холестерина под воздействием стероидных гормонов вызывает ограниченный распад остатков холестерина, способствующий росту стероидного гормона прегненолона - «матери всех стероидных гормонов», а также прогестерона, тестостерона (и других андрогенов), эстрогена, альдостерона и кортизола.
Из книги Целительные силы. Книга 1. Очищение организма и правильное питание. Биосинтез и биоэнергетика автора Геннадий Петрович МалаховГЛАВА 3 ВЕЛИКИЙ СИНТЕЗ (ЕВРОПЕЙСКОГО, АЗИАТСКОГО И ИНДУССКОГО) ПИТАНИЯ Мы с вами разобрали питание со многих позиций и убедились, что каждое имеет преимущества и недостатки. Теперь нам остается выбрать самое лучшее в науке о питании, самое действенное и использовать с
Из книги Нормальная физиология: конспект лекций автора Светлана Сергеевна Фирсова3. Синтез, секреция и выделение гормонов из организма Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках. Генетический
Из книги Нормальная физиология автора Марина Геннадиевна Дрангой27. Синтез, секреция и выделение гормонов из организма Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках.Генетический
Из книги Талассо и релаксация автора Ирина КрасоткинаВСЕГО ПОНЕМНОГУ (СИНТЕЗ ВСЕХ МЕТОДИК ТАЛАССОТЕРАПИИ) Благодаря талассотерапии многим людям удалось избавиться от частых головных болей, мигреней, бессонницы, предотвратить возникновение депрессивных состояний. Известно, что большинство известных нам заболеваний
Из книги Анализы. Полный справочник автора Михаил Борисович ИнгерлейбИсследование гормонов Гормоны надпочечников 17-гидроксипрогестерон 17-гидроксипрогестерон (оксипрогестерон-17, 17-ОН прогестерон, 17-ОП, 17 а – гидроксипрогестерон) – гормон коры надпочечников. Вырабатывается в небольших количествах яичниками во время фолликулярной фазы,
Из книги Рецепты Болотова на каждый день. Календарь на 2013 год автора Борис Васильевич Болотов19 декабря. Феномен Болотовых № 36. Бета-синтез Бета-атомный синтез на Земле совершается благодаря Солнцу, которое, кроме фотонов, излучает также мощный поток электронов и других частиц. Электронная эмиссия солнечной сферы, как и фотонная эмиссия, является жизненно
Из книги Минимум жира, максимум мышц! автора Макс Лис20 декабря. Феномен Болотовых № 36. Бета-синтез (окончание) Если в морской воде растворить калиево-марганцевую соль, то при бета-синтезе среди ионов хлора и других галогенов от атома марганца будут отрываться водородные атомы и присоединяться к атомам калия. При этом
Из книги Болезнь Альцгеймера: диагностика, лечение, уход автора Аркадий Кальманович ЭйзлерПреимущества действий стероидных гормонов Половыми гормонами - особенно мужскими андрогенами - считают большинство анаболических (строящих ткань) гормонов. Половые гормоны оказывают глубокое влияние на организм, определяя пол, состав тела, мужество или плодовитость,
Из книги Новая книга о сыроедении, или Почему коровы хищники автора Павел СебастьяновичНормальный уровень стероидных гормонов Организм очень жестко регулирует уровень стероидных гормонов, и любое искусственное вмешательство в механизм управления может нарушить анаболические процессы.Как говорилось ранее, самыми важными анаболическими гормонами
Из книги Как сбалансировать гормоны щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы автора Галина Ивановна ДядяРецепторы гормонов Рецепторы стероидных гормонов принадлежат к суперсемье белков, которые составляют рецепторы стероидных гормонов, гормонов щитовидной железы, витамина D и витамина А (ретинола).Возможно, следующие абзацы могут показаться вам слишком научными, но они
Из книги Вездесущие гормоны автора Игорь Моисеевич КветнойМир гормонов Усилиями многих ученых доказано, что гормональная система является высокодейственной структурой: уже незначительная концентрация химических веществ может содействоватьпоявлению новообразований в гормональных железах, таких, например, как гипофиз,
Из книги Полный справочник анализов и исследований в медицине автора Михаил Борисович ИнгерлейбПоток гормонов Давайте сначала разберемся, что же это такое - гормоны и гормональный фон. Гормоны - это переносчики команд управления от одних органов к другим.Английские ученые Старлинг и Бейлисс открыли их в 1906 году и назвали гормонами, от греческого hormao, что значит
Из книги Атлас: анатомия и физиология человека. Полное практическое пособие автора Елена Юрьевна ЗигаловаII. Синтез, секреция, метаболизм и механизм действия тиреоидных гормонов Щитовидная железа продуцирует ряд гормонов. Рассмотрим основные из них:1) Т3– трийодтиронин;2) Т4 – тироксин.Гормон Т4 впервые был получен в 1915 г., а гормон Т3 – только в 1952 г. Трийодтиронин более
Из книги автораКартотека гормонов Гормонов обнаружено много. Клеток, производящих их, еще больше. Это неудивительно, потому что один и тот же гормон может синтезироваться в различных клетках. Может быть, пора остановиться? Не выглядит ли "погоня" за открытием новых веществ и источников
Из книги автораИсследование гормонов Гормоны надпочечников 17-гидроксипрогестерон17-гидроксипрогестерон (оксипрогестерон-17, 17-OH прогестерон, 17-ОП, 17? – гидроксипрогестерон) – гормон коры надпочечников. Вырабатывается в небольших количествах яичниками во время фолликулярной фазы,
Из книги автораЦитозоль. Рибосомы и синтез белка Цитозоль, представляющий собой часть цитоплазмы, окружающей органеллы, занимает 53–55 % общего объема клетки. В цитозоле содержится огромное количество ферментов, катализирующих различные реакции промежуточного обмена, а также белки
Человек относится к биологическому виду, поэтому он подчиняется тем же закономерностям, что и другие представители животного царства. Это справедливо в отношении не только процессов, происходящих в наших клетках, тканях и органах, но и нашего поведения – как индивидуального, так и социального. Его изучают не только биологи и медики, но и социологи, и психологи, а также представители других гуманитарных дисциплин. На обширнейшем материале, подтверждая его примерами из медицины, истории, литературы и живописи, автор анализирует вопросы, находящиеся на стыке биологии, эндокринологии и психологии, и показывает, что в основе поведения человека лежат биологические механизмы, в том числе гормональные. В книге рассматриваются такие темы, как стресс, депрессия, ритмы жизнедеятельности, психологические типы и половые различия, гормоны и обоняние в социальном поведении, питание и психика, гомосексуализм, виды родительского поведения и т. д. Благодаря богатому иллюстративному материалу, умению автора просто говорить о сложных вещах и его юмору книга читается с неослабевающим интересом.
Книга «Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей» награждена премией «Просветитель» в номинации «Естественные и точные науки».
Книга:
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Все вышеперечисленные гормоны относятся к пептидам. Периферические гормоны, продуцируемые корой надпочечников и половыми железами, относятся к химическому классу стероидов.
Стероиды отличаются от пептидов не только химически, но и физиологически. Во-первых, увеличение концентрации пептидных гормонов в крови можно зарегистрировать через несколько секунд после стимулирующего воздействия. Рост концентрации стероидов в крови отмечается только через несколько минут после стимуляции. Во-вторых, время полужизни пептидов в крови составляет от одной до двух минут, а стероидов – десятки минут. Это связано с тем, что распад пептидов происходит с помощью ферментов крови, а метаболизм стероидов протекает главным образом в печени. Большая химическая стабильность стероидов позволяет определять их содержание не только в крови, но и в слюне, моче и экскрементах, что очень удобно для полевых исследований физиологии диких животных. В-третьих, пептиды неэффективны при введении в рот, так как разрушаются пищеварительными ферментами, а стероиды, поступая в организм с пищей, всасываются в кровь в желудочно-кишечном тракте. Наконец, и это самое важное, стероиды свободно проникают в ЦНС, а пептидные гормоны – с трудом. Это связано с наличием гемато-энцефалического барьера, обеспечивающего постоянство химической среды ЦНС. Некоторые гормоны (например, адреналин) совершенно не проникают в ЦНС из крови, а для других (например, окситоцина) существуют специальные системы транспортных белков, которые работают с ограниченной скоростью.
Рис. 2.4. Пять семейств стероидов. На основании строения молекул все стероиды разделены на пять семейств, биологические свойства которых тоже различны. Приведены химические формулы представителей пяти семейств стероидных гормонов. Следует обратить внимание на большое сходство строения гормонов, сильно различающихся по своему биологическому эффекту
Стероиды синтезируются из общего предшественника – холестерина – и делятся на пять семейств: глюкокортикоиды , минералокортикоиды , прогестины , андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны) (рис. 2.4 и 2.5). Несмотря на общий план строения стероидов, почти каждое семейство является функциональным антагонистом остальных. Например, прогестины препятствуют проявлению эффектов всех остальных четырех групп стероидов.
Рис. 2.5. Схема биосинтеза стероидов. Заглавными буквами выделены основные представители семейств. Следует обратить внимание на метаболическую близость стероидов с различным биологическим действием, т. е. на потенциальную легкость превращения одного стероида в другой. Эта метаболическая близость имеет практическое следствие: при стрессе увеличивается секреция не только глюкокортикоидов, но и других стероидов. У разных индивидуумов при стрессе увеличивается секреция стероидов разных семейств
Стероидные гормоны синтезируются в двух железах: корковом слое надпочечников и гонадах (половых железах). В коре надпочечников синтезируются главным образом минералокортикоиды и глюкокортикоиды. Поэтому эти два семейства вместе называют кортикостероидами. Прогестины, андрогены и эстрогены в основном синтезируются в гонадах.
В коре надпочечников отсутствуют нервные окончания, соответственно, синтез гормонов в этом органе регулируется только гуморальным путем. Кора надпочечников делится на три слоя, в каждом из них синтезируется особый тип стероидных гормонов.
В клубочковой зоне синтезируются минералокортикоиды – альдостерон (основной у человека) и дезоксикортикостерон (с меньшим влиянием на солевой обмен, но с психотропной активностью).
Функции : как следует из названия, регуляция водно-солевого обмена (задерживают в организме натрий и увеличивают выделение калия); усиление воспалительных процессов.
Регуляция : основной регулятор содержание калия и натрия в крови. Стимуляция синтеза при снижении концентрации натрия в диете. Кроме того, в регуляции секреции минералокортикоидов участвуют и другие гуморальные агенты: факторы, синтезируемые в печени (ренин-ангиотензиновая система, которая активируется при стрессе), вазопрессин, окситоцин. Торможение минералокортикоидной активности коры надпочечников осуществляется эндорфинами.
В пучковой зоне синтезируются глюкокортикоиды , главными из которых у человека является кортизол , а у крыс и мышей – основных лабораторных животных – кортикостерон .
В коре надпочечников синтезируются минералокортикоиды и глюкокортикоиды. Синтезируются и все другие стероиды
Функции : обмен углеводов; противовоспалительное и противоаллергическое действие; множественные влияния на эффекты других гормонов, в первую очередь гормонов гипоталамо-гипофизарной системы. Кортизол – функциональный антагонист прогестерона.
Регуляция : АКТГ – основной стимулятор. Кроме того, синтез кортизола увеличивается вазопрессином и факторами, секретируемыми в мозговом слое надпочечников. Гуморальные факторы, тормозящие синтез и секрецию кортизола, неизвестны.
Уровень глюкокортикоидов в крови – самый распространенный показатель стресса.
Адаптивное значение глюкокортикоидов было показано Гансом Селье в 1930-е гг. (см. главу 4). Уже в годы Второй мировой войны экстракты коры надпочечников использовались в немецкой армии в качестве стимуляторов (например, летчиками перед пикированием). Материал – бычьи надпочечники – вывозили подводными лодками из Аргентины.
В сетчатой зоне коры надпочечников синтезируются мужские и женские половые гормоны. Половые стероиды делятся на три группы, которые удобнее рассмотреть отдельно – для мужского и женского организма.
В мужских гонадах синтезируются андрогены, в женских – эстрогены и прогестины
В мужском организме прогестерон , который относится к прогестинам, синтезируется только в надпочечниках; его функции и регуляция его синтеза изучены плохо. Известен только лишь противотревожный эффект прогестерона. Секреция эстрадиола , основного женского полового гормона, тоже происходит только в надпочечниках. Помимо влияния на обмен веществ , эстрадиол, возможно, участвует в организации родительского поведения.
На тестостерон приходится 90 % общей продукции андрогенов . Основное место синтеза – мужские гонады (половые железы). Под влиянием тестостерона идет созревание сперматозоидов, формируются вторичные половые признаки, проявляется половое поведение. Тестостерон усиливает обмен веществ , в частности синтез белка, в первую очередь в нервной и мышечной ткани. Тестостерон играет ключевую роль в процессе формирования организма – на эмбриональном этапе, в детстве и во время полового созревания. Секреция тестостерона усиливается под действием ЛГ.
В женском организме прогестерон является основным гормоном, который вырабатывается во время беременности, в частности он расслабляет мускулатуру матки. Прогестерон усиливает основной обмен веществ и повышает температуру тела. Основной психотропный эффект прогестерона (точнее, его метаболитов) – противотревожное действие.
Эстрадиол, помимо влияния на женскую репродуктивную систему, воздействует на обмен веществ, в частности на рост костной ткани, усиливает задержку азота в организме, участвуя в водно-солевом обмене, обладает противовоспалительной активностью и стабилизирует работу сердечно-сосудистой системы. Психотропные эффекты эстрадиола у женщин обусловлены в первую очередь его организующим влиянием на созревающий мозг женского организма (см. главу 8). Основной регулятор, стимулирующий секрецию эстрадиола, – лютеинизирующий гормон.
Тестостерон обеспечивает у женщин половое влечение, стимулирует рост волос на лобке и в подмышечных впадинах, а также увеличение мышечной массы.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
9544 0
Синтез стероидных гормонов осуществляется под ферментативным контролем в клетках стероидогенных желез главным образом мезодермального происхождения. У позвоночных животных к ним относятся кора надпочечников, клетки Лейдига семенников, фолликулы и желтое тело яичников, а также плацента млекопитающих. Гормональная форма витамина D3 достраивается из экзогенного витамина в печени и почках. Экдизоны насекомых образуются в большинстве случаев в проторакальных железах, а у представителей некоторых видов — в кольцевой железе личинок. Крустэкдизоны ракообразных синтезируются в Y-органах.
Биосинтез стероидных гормонов происходит из общего для них предшественника холестерина — С27-А5-стероида, который поступает в стероидогенные клетки из крови в составе липопротеидов разной плотности или синтезируется в них из ацетата. Большая часть холестерина в эндокринных клетках содержится в составе липидных капель, локализованных в цитоплазме, в форме эфиров с жирными кислотами. Липидные капли представляют собой депо холестерина, откуда он может быть мобилизован с помощью специфических эстераз.
Биогенез главных стероидных гормонов позвоночных (кортикостероидов;, прогестинов, андрогенов и эстрогенов) характеризуется множественностью путей, варьирующихся у животных разных видов (Юдаев и др., 1976). Схематически его можно представить в виде трех общих и начальных этапов: 1) освобождения холестерина из липидных капель и перехода его в митохондрии, где неэстерифицированный холестерин образует комплексы с белками внутренней митохондриальной мембраны; 2) укорочения боковой цепи холестерина на 6 углеродных атомов (С27 -С21) с образованием С21Д5-стероида прегненолона — ключевого предшественника гормонов, покидающего митохондрии; 3) переброски двойной связи из кольца В в кольцо А (Д5-»Д4) и отщепления водорода у С3 с обрзованием Д4-3-кетостероидов типа прогестерона, осуществляемых в микросомах клетки. Общие начальные этапы биосинтеза стероидных гормонов представлены далее.
Рис 27. Предшественники инсулина. А — превращения препроинсулина в проинеулин и проинсулина в инсулин; Б первичная структура проинсулина свиньи:
ам. ост. — аминокислотные остатки; заштихомны аминокислотные остатки, выщеплаемые из пептида
Все указанные этапы контролируются в основном соответствующими тройными гормонами гипофиза (АКТГ, ЛГ). Те же гормоны контролируют и проникновение в стероидогенные клетки из крови холестерина в составе липопротеидов.
Очевидно, указанные процессы — лимитирующие биосинтез стероидных гормонов.
Уже на стадии прегненолона или вслед за 3 в-ол-дегидрогеназной реакцией происходит ветвление общего русла биосинтеза стероидных гормонов на основные две линии. Одна из них, начинающаяся с 17 а-гидроксилирования субстратов, приводит к образованию кортизола, андрогенов и эстрогенов. Прогестины (С21) могут быть одними из предшественников представителей всех других групп стероидов данной линии, а андрогены (С 19), в свою очередь, становятся обязательными предшественниками эстрогенов (С18).
Другая линия стероидного биосинтеза, начинающаяся с 21-гидроксилирования субстратов, приводит к образованию кортикостерона и альдостерона, причем кортикостерон может быть предшественником альдостерона. Наличие того или иного пути стероидогенеза в клетках стероидпродуцирующих желез, а следовательно, и структура конечного продукта определяются присутствием в этих клетках соответствующих ферментных систем. Следует отметить, что гидроксилирование в 21-м и 17-м положениях может осуществляться и на стадии холестерина
Характерная особенность биосинтеза стероидных гормонов — ряд последовательно протекающих процессов гидроксилирования молекул стероидов. Они происходят в митохондриях (20а- и 22в-гидроксилирование холестерина, 11в- и 18-гидроксилирование предшественников кортикостероидов) и микросомах (17 а- и 21-гидроксилирование прегненолона и прогестерона, 19-гидроксилирова-ние андрогенов). Эти процессы осуществляются специальными ферментными системами стероидогенных клеток, относящихся к гидррксилазам или оксидазам смешанного типа (Мэсон, 1957). Гидроксилазы обеспечивают недыхательный, гидроксилирующий транспорт электронов от восстановленного кофактора НАДФН к кислороду, который приводит в конечном счете к включению одного из его атомов в гидроксильную группу, присоединяемую к стероиду.
