В результате взаимодействия с рецепторами в клетках – мишенях специфические гормональные эффекты могут опосредоваться тремя основными механизмами, а именно:
1) прямым влиянием на мембранные процессы;
2) системами внутриклеточных «вторых посредников»;
3) действием на ядро клетки.
Однако нужно иметь в виду, что один гормон может действовать несколькими разными механизмами. У ряда гормонов можно различить быстрое (метаболическое) и медленное (ростовое) воздействие. Например, инсулин вызывает в мышцах быстрые изменения в транспорте и метаболизме сахаров и аминокислот и отдаленные, медленные изменения синтеза и метаболизма протеинов.
У быстрого воздействия механизм заключается, скорее, в активации энзиматического аппарата клеточных мембран, медленные воздействия требуют взаимодействия ядерного генома.
2.2.1. Прямые мембранные эффекты
Гормоны могут оказывать непосредственное влияние на плазматические мембраны клеток:
а)изменять проницаемость мембран по отношению к ионам или транспорт тех или иных соединений (например, влияние инсулина на транспорт глюкозы и аминокислот через мембраны);
б) изменять структуру мембраны (например, открывать поры);
в) изменять активность переносчиков (например, путем изменеения их конформации и сродства к транспортируемым веществам);
г) стимулировать образование в мембране специфических «пор» или «каналов»;
д) активировать специфические мембранные «насосы», например, йодидный насос в клетках щитовидной железы.
2.2.2. Активация внутриклеточных вторых посредников
Биологический эффект гормонов, взаимодействующих с рецепторами, локализованными на плазматической мембране, осуществляется с помощью особых веществ - вторичных передатчиков или мессенджеров . В настоящее время известно, что роль мессенджеров могут выполнять, по крайней мере, следующие вещества: циклический аденозин-3′,5′-монофосфат (цАМФ) и циклический гуанозин-3′,5′-монофосфат (цГМФ), инозитолтрифосфат, диацилглицерин, ионы кальция, эйкозаноиды и какие-то другие факторы неизвестной природы.
Работа ц-АМФ как мессенджера .
Ц-АМФ образуется в клетке под влиянием фермента аденилатциклазы из молекул АТФ. Следовательно, основное действие гормона должно быть направлено на изменение активности аденилатциклазы. Аденилатциклаза состоит из трех компонентов: рецептора, регуляторного белка и каталитической субъединицы, которые в нестимулированном состоянии разобщены между собой. Рецептор расположен на внешней стороне мембраны. Регуляторная единица представлена g-белком и расположена на внутренней поверхности плазматической мембраны. В отсутствие гормона она связана с гуанозиндифосфатом (ГДФ). При воздействии гормона на рецепторную часть происходит связывание субъединицы с гуанозитрифосфатом и ее активирование. Роль гормона заключается в осуществлении замены комплекса g-белок – ГДФ на комплекс g-белок – ГТФ. В результате повышается содержание ц-АМФ. Образовавшийся ц-АМФ активизирует протеинкиназы. Каждая молекула протеинкиназы состоит из двух регуляторных и двух каталитических субъединиц. ЦАМФ вызывает диссоциацию субъединиц протеинкиназ, свободные каталитические субъединицы получают возможность фосфорилировать специфические белковые субстраты, тем самым реализовать внутриклеточные эффекты гормонов. (табл. 4).
Таблица 3
Гормоны, действие которых на ткани опосредуется цАМФ
Итак: гормон + рецептор ® активация аденилатциклазы ® активация протеинкиназы ® фосфорилирование белка → внутриклеточные эффекты гормона.
Циклический ГМФ (цГМФ)
ЦАМФ образуется вследствие активации мембранной каталитической единицы – гуанилциклазы. В отличие от аденилатциклазы, гуанилциклаза одновременно выполняет функции рецептора и каталитической единицы. Примеры гормонов, прямо взаимодействующих с мембранной гуанилциклазой и опосредующих свои эффекты через цГМФ, это предсердные натрийуретические пептиды и окись азота.
Фосфоинозитиды
При связывании гормона с мембранным рецептором может активироваться система вторых посредников, образующихся из мембранных фосфолипидов. Рецептор, в таких случаях, находится в комплексе с G-белком и при взаимодействии рецептора с гормоном активируется мембранный фермент (фосфолипаза С). Действуя на мембранные фосфолипиды, а именно на фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат (ФИФ 2), этот фермент приводит к образованию инозитолтрифосфата (ИФ 3) и диацилглицерина (ДАГ) (рис. 5). Эти соединения выступают затем в роли вторых посредников, влияя на внутриклеточный уровень кальция.
Рис. 5. Пример активации гормоном мембранной фосфолипазы.
Связывание гормона с его мембранным рецептором может приводить к активации мембранной фосфолипазы С (ФЛС), под действием которой из фосфаимдилинозитолдифосфата (ФИФ 2) образуются инозитолтрифосфат (ИФ 3) и диацилглицерин (ДАГ). ИФ3 усиливает перемещенеие ионов кальция из внутриклеточных запасов в цитоплазму, а ДАГ активирует протеинкиназу С (ПКС).
Кальций, который мобилизован из запасов, чувствительных к ИФ 3 , стимулирует свое высвобождение из других (нечувствительных к ИФ 3) внутриклеточных запасов, в результате чего по цитоплазме быстро распространяется «волна» этого иона. Увеличение уровня кальция в цитоплазме означает появление еще одного внутриклеточного посредника, так как ионы кальция оказывают многочисленные влияния на метаболические процессы.
Из ИФ 3 образуются различные другие фосфорилированные формы инозитола, большинство из которых не обладает активностью, хотя некоторые из них могут усиливать внутриклеточные эффекты ИФ 3 .
Из ФИФ 2 образуется также диацилглицерин (ДАГ), который активирует мембранный фермент протеинкиназу С (ПКС). Этот фермент фосфорилирует внутриклеточные белки, способные затем влиять на разнообращные метаболические процессы (как в цитоплазме, так и в ядре), обусловливая проявление гормональных эффектов. Активация ПКС под действием ДАГ может также усиливать работу кальциевого насоса клеточной мембраны, что обеспечивает восстановление исходного уровня кальция в цитоплазме.
Мессенджер – ионы кальция.
Процесс активации протеинкиназ связан также со взаимодействием ионов кальция срегуляторным белком клетки – кальмодулином. Обычно кальмодулин находится в неактивном состоянии и потому не способен оказывать свое регулирующее воздействие на ферменты. В присутствии кальция происходит активация кальмодулина, в результате чего активируются протеинкиназы, в дальнейшем происходит фосфорилирование белков.
Роль гормона в данном случае заключается в изменении проницаемости мембраны клетки для ионов кальция или за счет освобождения свободных ионов кальция из внутриклеточных
депо (рис. 5).
Повышенный уровень внутриклеточного кальция устраняется путем стимуляции кальциевого насоса, который “перекачивает” свободніый кальций в межклеточную жидкость, снижает его уровень в клетке, в результате чего кальмодулин переходит в неактивную форму и в клетке восстанавливается состояние функционального покоя.
Итак: гормон + рецептор ®повышение уровня кальция в клетке ® активация кальмодулина ® активация протеинкиназы ® фосфорилирование белка- регулятора ® физиологический эффект.
Другие мессенджеры.
Медиаторами гормонального действия могут являться и арахидоновой кислоты. Взаимодействие гормона с рецептором способствует разрушению мембранных фосфолипидов и повышенному образованию арахидоновой кислоты и простагландинов, опосредующих гормональный эффект.
Синтез простагландинов проходит через образование нестабильных промежуточных продуктов – эндоперекисей, которые служат предшественниками других биологичпски активных соединений – тромбоксанов. Из эндоперекисей образуется и другие активные молекулы – простациклины.
Арахидоновая кислота является также предшественником другой группы активных соединений – лейкотриенов, которые синтезируются в лейкоцитах крови. В отличие от простагландинов и тромбоксанов, действующих главным образом как внутриклеточные посредники, лейкотриены и простациклин выделяются из клеток в кровь и могут считаться гормонами.
2.2.3. Действие на ядро клетки
Для большинства генов, регулируемых гормонами, характерно наличие последовательностей нуклеотидов, выполняющих роль гормонсвязывающих элементов. В результате связывания гормона на ДНК – мишени меняется процесс транскрипции и, в конечном счете, синтезируется молекула нужного белка. Также может осуществляться и репрессия транскрипции.
Существуют две стадии в процессе синтеза белка, на которые могут влиять гормоны:
Транскрипция кода с ДНК на РНК;
Трансляция кода мРНК при синтезе белка на рибосомах.
Тиреоидные, а также стероидные гормоны кортизол и эстрогены стимулируют синтез белка на стадии транскрипции. Другие гормоны, стимулирующие синтез белка в клетке,оказывают влияние на синтез белка на стадии трансляции.
По механизму действия гормоны делят на два основные типа. Первый - это белковые и пептидные гормоны, катехоламины и гормоноиды. Их молекула, подойдя к клетке- мишени, соединяется с молекулами белковых рецепторов наружной плазматической мембраны, затем с помощью медиаторов (ц АМФ, ц ГМФ, простагландинов, Са2+) оказывает влияние на ферментные системы клетки- мишени и на обмен веществ в ней. К гормонам второго типа относят стероидные и часть тиреоидных гормонов. Их молекула легко проникает в глубь клетки- мишени через поры мембраны; взаимодействует с молекулами гликопротеидных рецепторов, локализированных в цитозоле, митохондриях на ядерной мембране, оказывая воздействие на весь клеточный метаболизм, и в первую очередь процессы транскрипции.
Механизмы действия гормонов на клетки-мишени.
В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных - рецепторы находятся в наружной мембране.
Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют вторыми посредниками. Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а "вторые посредники" - нет.
Надежность передачи сигнала обеспечивает очень высокое сродство гормона к своему белку-рецептору.
Что такое посредники, которые участвуют во внутриклеточной передаче гуморальных сигналов?
Это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок - кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы - ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.
Разберем более подробно механизмы действия гормонов и внутриклеточных посредников.
Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:
аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;
фосфоинозитидный механизм.
Прежде чем выяснить роль циклазной системы в механизме действия гормонов, рассмотрим определение этой системы. Система циклазная - это система, состоящая из содержащихся в клетке аденозинциклофосфата, аденилатциклазы и фосфодиэстеразы, регулирующая проницаемость клеточных мембран, участвует в регуляции многих обменных процессов живой клетки, опосредует действие некоторых гормонов. То есть роль циклазной системы заключается в том, что они являются вторыми посредниками в механизме действия гормонов.
Система «аденилатциклаза - цАМФ». Мембраны фермент аденилатциклаза может находиться в двух формах - активированной и неактивированной. Активация аденилатциклазы происходит под влиянием гормон-рецепторного комплекса, образование которого приводит к связыванию гуанилового нуклеотида (ГТФ) с особым регуляторным стимулирующим белком (GS-белок), после чего GS-белок вызывает присоединение магния к аденилатциклазе и ее активацию. Так действуют активизирующие аденилатциклазу гормоны глюкагон, тиреотропин, паратирин, вазопрессин, гонадотропин и др. Некоторые гормоны, напротив, подавляют аденилатциклазу (соматостатин, ангиотензин-П и др.).
Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется цАМФ, вызывающий активацию протеинкиназ в цитоплазме клетки, обеспечивающих фосфорилирование многочисленных внутриклеточных белков. Это изменяет проницаемость мембран, т.е. вызывает типичные для гормона метаболические и, соответственно, функциональные сдвиги. Внутриклеточные эффекты цАМФ проявляются также во влиянии на процессы пролиферации, дифференцировки, на доступность мембранных рецепторных белков молекулам гормонов.
Система «гуанилатциклаза - цГМФ». Активация мембранной гуанилатциклазы происходит не под непосредственным влиянием гормон-рецепторного комплекса, а опосредованно через ионизированный кальций и оксидантные системы мембран. Так реализуют свои эффекты натрийуретический гормон предсердий - атриопептид, тканевой гормон сосудистой стенки. В большинстве тканей биохимические и физиологические эффекты цАМФ и цГМФ противоположны. Примерами могут служить стимуляция сокращений сердца под влиянием цАМФ и торможение их цГМФ, стимуляция сокращений гладких мышц кишечника цГМФ и подавление цАМФ.
Кроме аденилатциклазной или гуанилатциклазной систем существует также механизм передачи информации внутри клетки-мишени с участием ионов кальция и инозитолтрифосфата.
Инозитолтрифосфат - это вещество, которое является производным сложного липида - инозитфосфатида. Оно образуется в результате действия специального фермента - фосфолипазы "С", который активируется в результате конформационных изменений внутриклеточного домена мембранного белка-рецептора.
Этот фермент гидролизует фосфоэфирную связь в молекуле фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфата и в результате образуются диацилглицерин и инозитолтрифосфат.
Известно, что образование диацилглицерина и инозитолтрифосфата приводит к увеличению концентрации ионизированного кальция внутри клетки. Это приводит к активации многих кальций-зависимых белков внутри клетки, в том числе активируются различные протеинкиназы. И здесь, как и при активации аденилатциклазной системы, одной из стадий передачи сигнала внутри клетки является фосфорилирование белков, которое в приводит к физиологическому ответу клетки на действие гормона.
В работе фосфоинозитидного механизма передачи сигналов в клетке-мишени принимает участие специальный кальций-связывающий белок - кальмодулин. Это низкомолекулярный белок (17 кДа), на 30 % состоящий из отрицательно заряженных аминокислот (Глу, Асп) и поэтому способный активно связывать Са+2. Одна молекула кальмодулина имеет 4 кальций-связывающих участка. После взаимодействия с Са+2 происходят конформационные изменения молекулы кальмодулина и комплекс "Са+2-кальмодулин" становится способным регулировать активность (аллостерически угнетать или активировать) многие ферменты - аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са+2,Мg+2-АТФазу и различные протеинкиназы.
В разных клетках при воздействии комплекса "Са+2-кальмодулин" на изоферменты одного и того же фермента (например, на аденилатциклазу разного типа) в одних случаях наблюдается активация, а в других - ингибирование реакции образования цАМФ. Такие различные эффекты происходят потому, что аллостерические центры изоферментов могут включать в себя различные радикалы аминокислот и их реакция на действие комплекса Са+2-кальмодулин будет отличаться.
Таким образом, в роли "вторых посредников" для передачи сигналов от гормонов в клетках-мишенях могут быть:
циклические нуклеотиды (ц-АМФ и ц-ГМФ);
комплекс "Са-кальмодулин";
диацилглицерин;
инозитолтрифосфат.
Механизмы передачи информации от гормонов внутри клеток-мишеней с помощью перечисленных посредников имеют общие черты:
одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков;
прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, - существуют механизмы отрицательной обратной связи.
Гормоны являются основными гуморальными регуляторами физиологических функций организма, и в настоящее время хорошо известны их свойства, процессы биосинтеза и механизмы действия. Гормоны являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням и обладают очень высокой биологической активностью.
а) Цитозольный механизм действия гормонов.
По цитозольному механизму действуют гормоны 1 группы, т.е. стероиды и йодтиронины, а также кальцитриол(рис.2). Их липофильные молекулы легко диффундируют сквозь плазматическую мембрану клеток-мишеней, в цитозоле которых они связываются со своим рецептором. Рецептор, в частности глюкокортикоидов, содержит три функционально различные области: 1 – участок связывания гормона, расположенный в С-концевой части полипептидной цепи; 2 – участок, направляющий комплекс гормон-рецептор к ДНК. 3. Специфическая часть N-концевой области молекулы рецептора, необходимая для связывания с регуляторным участком транскриптона. До взаимодействия с гормоном эта область связана с белком шапероном, который препятствует присоединению рецептора к ДНК.
Стероид взаимодействует со своим рецептором с образованием комплекса гормон-рецептор. В дальнейшем комплекс подвергается активации, в результате которой происходит объединение двух молекул рецептора с образованием димера, который приобретает способность связываться с ДНК. Гормон-рецепторный комплекс перемещается в ядро, где связывается с регуляторными участками генов, которые носят название гормон-чувствительные элементы, выполняющие функции либо энхансеров т.е. усилителей транскрипции, либо сайленсоров т.е. успокоителей транскрипции. Результатом связывания гормон-рецепторного комплекса с энхансером является инициация транскрипции, появляются новых мРНК, которые транслируются на рибосомах в цитозоле клеток. При связывании ГРК с сайленсорами происходит подавление транскрипции и соответственно угнетение синтеза белка. Таким образом, данная группа гормонов оказывает влияние на метаболизм путем изменения количества белков-ферментов.
Рис.2 Цитозольный механизм действия гормонов
б) Мембранно-внутриклеточный механизм действия гормонов
Гормоны, которые хорошо растворяются в воде и не имеют специальных переносчиков через липидный слой мембраны, не могут проникнуть внутрь клетки-мишени. Рецепторы этих гормонов располагаются на плазматической мембране. Образующийся гормон-рецепторный комплекс регулирует концентрацию внутриклеточных посредников действия гормона.
В качестве внутриклеточных посредников могут выступать цАМФ, цГМФ, ионы кальция, метаболиты фосфоинозитидов и окислы азота. Посредством цАМФ реализуют свое действие глюкагон, кальцитонин, кортикотропин, α 2 , b- адренергические катехоламины, паратгормон, вазопрессин, и другие. Рассмотрим механизм действия перечисленных гормонов (рис.3). Вначале гормон образует со своим рецептором комплекс. Гормон-рецепторный комплекс через специальный триггерный белок (G-белок) активирует фермент аденилатциклазу, расположенную на внутренней поверхности мембраны. Этот фермент преобразует АТФ в циклический АМФ. G-белок приобретает способность активировать аденилатциклазу после присоединения к нему ГТФ с образованием ГТФ-G-белок. Одна из субъединиц G-белка осуществляет гидролиз ГТФ, лишает активности этот белок и активация аденилатциклазы прекращается. Некоторые факторы, например токсины холерного вибриона холерген и возбудителя коклюша способствуют аденилированию G-белка. Это поддерживает его в состоянии высокой активности и постоянно стимулирует активность аденилатциклазы. Высокий уровень цАМФ определяет клиническую картину заболеваний: диарею при холере и кашель при коклюше. Образовавшийся цАМФ является аллостерическим модулятором активности протеинкиназы. Протеинкиназа содержит в своем составе 4 субъединицы: две из них регуляторные, а две каталитические. Присоединение цАМФ к регуляторным субъединицам протеинкиназы. приводит к диссоциации комплекса и выделение в среду двух каталитических субъединиц. цАМФ-зависимые протеинкиназы осуществляют ковалентную модификацию фермента-мишени путем фосфорилирования, за счет чего достигается изменение их активности и характер клеточного ответа. Описанные внутриклеточные события характеризуются тем, что в ходе их развития происходит многократное усиление исходного гормонального сигнала. Так для адреналина кратность амплификации составляет 10 6 . Это позволяет добиться острого клеточного ответа при действии адреналина.
цАМФ является аллостерическим модулятором не только цитоплазматических протеинкиназ, но и ядерных. Активация ядерных протеинкиназ также сопровождается фосфорилированием белков, выполняющих роль факторов транскрипции. Благодаря активации данных белков происходит усиление транскрипции, появление новых матричных РНК и последующая их трансляция на рибосомах. Появление новых белков-ферментов приводит к
Рис.3 Мембранно-внутриклеточный механизм действия гормонов, использующий цАМФ в качестве вторичного посредника
увеличению мощности ферментативного аппарата клетки и ускорению определенных метаболических путей. Таким образом, через образование цАМФ гормоны могут оказывать влияние как на активность имеющихся в клетке ферментов, так и на скорость их синтеза.
в) Механизм действия гормонов, использующих фосфоинозитидный каскад.
Примерами гормонов, использующих этот механизм, могут быть тиреолиберин, гонадолиберин, вазопрессин.. После связывания гормона с рецептором происходит активация мембраносвязанного фермента фосфолипазы С, которая расщепляет один из фосфолипидов мембраны фосфатидилинозитолдифосфат на инозитолтрифосфат и диацилглицерол (рис.4). Инозитолтрифосфат будучи водорастворимым компонентом перемещается в цитозоль и активирует кальциевые АТФ-азы, благодаря которым осуществляется перекачивание ионов кальция из пузырьков эндоплазматического ретикулума и митохондрий. Ионы кальция связываются с белком кальмодуллином в комплексе, с которым активируют протеинкиназы. Протеининазы фосфорилируют белки-ферменты и таким образом изменяют их активность. Второй продукт гидролиза фосфотидилинозитолдифосфата диацилглицерол является физиологическим активатором протеинкиназы С, расположенной на внутренней поверхности плазматической мембраны. Для проявления ее максимальной активности необходим также ионизированный кальций. Протеинкиназа С участвует в регуляции клеточных процессов путем фосфорилирования различных белков-мишеней.
Гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, связываются с транспортными белками плазмы или в некоторых случаях адсорбируются на клетках крови и доставляются к органам и тканям, влияя на их функцию и обмен веществ. Некоторые органы и ткани обладают очень высокой чувствительностью к гормонам, поэтому их называют органами-мишенями или тканями -мишенями. Гормоны влияют буквально на все стороны обмена веществ, функции и структуры в организме.
Согласно современным представлениям, действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции определенных ферментов. Этот эффект достигается посредством активации или ингибирования уже имеющихся ферментов в клетках за счет ускорения их синтеза путём активации генов. Гормоны могут увеличивать или уменьшать проницаемость клеточных и субклеточных мембран для ферментов и других биологически активных веществ, благодаря чему облегчается или тормозится действие фермента. гормон органический организм железа
Мембранный механизм . Гормон связывается с клеточной мембраной и в месте связывания изменяет её проницаемость для глюкозы, аминокислот и некоторых ионов. В этом случае гормон выступает как эффектор транспортных средств мембраны. Такое действие оказывает инсулин, изменяя транспорт глюкозы. Но этот тип транспорта гормонов редко встречается в изолированном виде. Инсулин, например, обладает как мембранным, так и мембранно-внутриклеточным механизмом действия.
Мембранно-внутриклеточный механизм . По мембранно-внутриклеточному типу действуют гормоны, которые не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточного химического посредника. К ним относят белково-пептидные гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, тиреокальцитонин щитовидной железы); производные аминокислот (гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин, щитовидной железы - тироксин, трийодтиронин).
Внутриклеточный (цитозольный) механизм действия . Он характерен для стероидных гармонов (кортикостероидов, половых гормонов - андрогенов, эстрогенов и гестагенов). Стероидные гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися в цитоплазме. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс переносится в ядро и действует непосредственно на геном, стимулируя или угнетая его активность, т.е. действует на синтез ДНК, изменяя скорость транскрипции и количество инфармационной (матричной) РНК (мРНК). Увеличение или уменьшение количества мРНК влияет на синтез белка в процессе трансляции, что приводит к изменению функциональной активности клетки.
Различают три возможных варианта механизма действия гормонов.
Мембранный, или локальный, механизм - заключается в том, что гормон в месте связывания с клеточной мембраной изменяет ее проницаемость для метаболитов, например, глюкозы, аминокислот, некоторых ионов. Поступление глюкозы, аминокислот оказывает, в свою очередь, влияние на биохимические процессы в клетке, а изменение распределения ионов по обе стороны мембраны влияет на электрический потенциал и функцию клеток. Мембранный тип действия гормонов редко встречается в изолированном виде. Например, инсулин обладает как мембранным (вызывает местные изменения транспорта ионов, глюкозы и аминокислот), так и мембранно-внутриклеточным типом действия.
Мембранно-внутриклеточный тип действия (или косвенный) характерен для гормонов, которые, не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточный химический посредник, который и является полномочным представителем гормона внутри клетки. Гормон через мембранные рецепторы влияет на функцию сигнальных систем (обычно это ферменты), запускающих образование или поступление внутриклеточных посредников. А последние, в свою очередь, влияют на активность и количество разных ферментов и тем самым изменяют обмен веществ в клетке.
Цитозольный механизм действия характерен для липофильных гормонов, способных проникать через липидный слой мембраны внутрь клетки, где они вступают в комплекс с цитозольными рецепторами. Этот комплекс регулирует количество ферментов в клетке, избирательно влияя на активность генов хромосом ядра, и тем самым изменяют обмен веществ и функции клетки. Подобный тип действия гормона называется прямым, в отличие от мембранно-внутриклеточного, когда гормон регулирует обмен веществ лишь косвенно, через внутриклеточные посредники.
Гормоны щитовидной и паращитовидных желез
Гормоны щитовидной железы
Щитовидная железа секретирует две группы гормонов с разным влиянием на обмен веществ. Первая группа - йодтиронины: тироксин и трийодтиронин. Эти гормоны регулируют энергетический обмен и влияют на деление и дифференцировку клеток, определяя развитие организма. Йодтиронины действуют на многие ткани организма, но в наибольшей степени на ткани печени, сердца, почек, скелетных мышц и в меньшей степени на жировую и нервную ткани.
При гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) наблюдается избыточное образование йодтиронинов. Характерным признаком тиреотоксикоза является ускоренный распад углеводов и жиров (мобилизуются из жировых депо). Быстрое сгорание жирных кислот, глицерина и продуктов гликолиза требует большого расхода кислорода. Митохондрии увеличиваются в размерах, набухают, меняется их форма. Поэтому иногда тиреотоксикоз называют «болезнью митохондрий». Внешне гипертериоз проявляется в виде следующих симптомов: увелечение основного обмена, повышение температуры тела (повышенная теплопродукция), похудание, выраженная тахикардия, повышенная нервная возбудимость, пучеглазие и др. Снимаются эти нарушения или хирургическим удалением части щитовидной железы, или с помощью препаратов, угнетающих ее деятельность.
При гипофункции (гипотиреозе) щитовидной железы имеется недостаток йодтиронинов. Гипотериоз в раннем детском возрасте называется кретинизмом или микседемой детей, а у взрослых - просто микседемой. Кретинизм характеризуется выражейной физической и умственной отсталостью. Это объясняется снижением действия йодтиронинов на деление клеток и их дифференцировку, что влечет за собой замедленный и неправильный рост костной ткани, нарушение дифференцировки нейронов. У взрослых микседема проявляется в снижении основного обмена и температуры тела, ухудшении памяти, нарушении кожных покровов (сухость, шелушение) и др. В тканях организма снижен обмен углеводов и жиров и все энергетические процессы. Гипотериоз устраняется лечением препаратами йодтиронинов.
Ко второй группе относится кальциотонин (белок с молекулярной массой 30000), он регулирует фосфорно-кальциевый обмен, его действие рассмотренно ниже.
