Рубрикатор

Ролята на хормоните в регулирането на метаболизма и функциите. Хормоните са интегриращите регулатори, свързващи различни регулаторни механизми и метаболизъм в различни органи. Те функционират като химически пратеници, които носят сигнали, които се появяват в различни органи и централната нервна система. Отговорът на клетката към действието на хормона е много разнообразен и се определя както от химическата структура на хормона, така и от вида на клетката, към която е насочено действието на хормона. В кръвта хормоните присъстват в много ниски концентрации. За да предават сигнали на клетките, хормоните трябва да бъдат разпознати и свързани от специални протеини на клетката - рецептори с висока специфичност. Физиологичният ефект на хормона се определя от различни фактори, например концентрацията на хормона (която се определя от скоростта на инактивиране в резултат на разграждането на хормоните, което се случва главно в черния дроб, и скоростта на екскреция на хормоните и неговите метаболити от тялото), афинитета му към протеините-носители (стероидните и тиреоидните хормони се транспортират по кръвообращението В комплекс с протеините), броят и вида на рецепторите на повърхността на целевите клетки. Синтезът и секрецията на хормони се стимулират от външни и вътрешни сигнали, постъпващи в централната нервна система.Тези сигнали от невроните влизат в хипоталамуса, където стимулират синтеза на пептидни освобождаващи хормони (от английски, освобождаване - освобождаване) - либерини и статини, които, съответно, стимулират или инхибират синтеза и секрецията на хормони от предната част на хипофизата. Хормоните на предната хипофизна жлеза, наречени тройни хормони, стимулират образуването и секрецията на хормони от периферните жлези с вътрешна секреция, които влизат в общия кръвен поток и взаимодействат с клетките-мишени. Поддържането на нивата на хормоните в организма осигурява механизъм за отрицателна обратна връзка. Промените в концентрацията на метаболити в прицелните клетки чрез механизъм за отрицателна обратна връзка потискат синтеза на хормони, въздействайки или върху ендокринните жлези, или върху хипоталамуса. Синтезът и секрецията на тропични хормони се потискат от хормоните на периферните ендокринни жлези. Такива вериги за обратна връзка действат в системите за регулиране на хормоните на надбъбречните жлези, щитовидната жлеза и половите жлези. Не всички жлези с вътрешна секреция се регулират по този начин. Хормоните на задния лоб на хипофизната жлеза (вазопресин и окситоцин) се синтезират в хипоталамуса под формата на предшественици и се съхраняват в гранулите на крайните аксони на неврохипофизата. Секрецията на панкреатични хормони (инсулин и глюкагон) пряко зависи от концентрацията на глюкоза в кръвта. Протеиновите съединения с ниско молекулно тегло - цитокини - също участват в регулирането на междуклетъчните взаимодействия. Ефектът на цитокините върху различни клетъчни функции се дължи на тяхното взаимодействие с мембранните рецептори. Чрез образуването на вътреклетъчни пратеници, сигналите се предават към ядрото, където се активират определени гени и се индуцира синтез на протеин. Всички цитокини споделят следните общи свойства:

  • се синтезират в процеса на имунния отговор на организма, служат като медиатори на имунни и възпалителни реакции и имат предимно автокринна, в някои случаи паракринна и ендокринна активност;
  • действат като растежни фактори и фактори на клетъчна диференциация (като същевременно причиняват предимно бавни клетъчни реакции, които изискват синтеза на нови протеини);
  • имат плейотропна (полифункционална) активност.

Биологичният ефект на хормоните се проявява чрез взаимодействието им с рецепторите на целевите клетки. За проявата на биологична активност, свързването на хормон с рецептор трябва да доведе до образуването на химичен сигнал вътре в клетката, което причинява специфичен биологичен отговор, например промяна в скоростта на синтез на ензими и други протеини или промяна в тяхната дейност. Целта на хормона може да бъде клетките на една или повече тъкани. Действайки върху прицелната клетка, хормонът предизвиква специфичен отговор. Например, щитовидната жлеза е специфична цел за тиротропин, под действието на която се увеличава броят на ацинарните клетки на щитовидната жлеза, увеличава се скоростта на биосинтеза на тиреоидни хормони. Глюкагонът, действащ върху адипоцитите, активира липолизата, в черния дроб стимулира мобилизацията на гликоген и глюконеогенезата. Характерна особеност на прицелната клетка е способността да възприема информация, кодирана в химическата структура на хормона.

Хормонални рецептори. Началният етап от действието на хормона върху прицелната клетка е взаимодействието на хормона с клетъчния рецептор. Концентрацията на хормони в извънклетъчната течност е много ниска и обикновено варира от 10-6-10-11 mmol/L. Клетките-мишени различават съответния хормон от много други молекули и хормони поради наличието в целевата клетка на съответния рецептор със специфично място на свързване с хормона.

Обща характеристика на рецепторите

Рецепторите за пептидни хормони и адреналин са разположени на повърхността на клетъчната мембрана. Рецепторите за стероидни и щитовидни хормони се намират вътре в клетката. Освен това вътреклетъчните рецептори за някои хормони, като глюкокортикоиди, са локализирани в цитозола, а други, като андрогени, естрогени, хормони на щитовидната жлеза, са разположени в клетъчното ядро. Рецепторите са протеини по природа и обикновено се състоят от множество домейни. В структурата на мембранните рецептори могат да се разграничат 3 функционално различни области. Първият домен (домейн за разпознаване) е разположен в N-крайния край на полипептидната верига от външната страна на клетъчната мембрана; съдържа гликозилирани места и осигурява разпознаване и свързване на хормони. Вторият домейн е трансмембранен. В рецептори от същия тип, съчетани с G-протеини, той се състои от 7 плътно опаковани α-спирални полипептидни последователности. В друг тип рецептор, трансмембранният домен съдържа само една α-хеликсирана полипептидна верига (например и двете β-субединици на α2β2 хетеротетрамерен инсулинов рецептор). Третият (цитоплазмен) домейн създава химичен сигнал в клетката, който свързва разпознаването и свързването на хормона със специфичен вътреклетъчен отговор. Цитоплазмената област на рецептора за хормони като инсулин, епидермален растежен фактор и инсулиноподобен растежен фактор-1 от вътрешната страна на мембраната има тирозин-назална активност, а самите цитоплазмени области на растежен хормон, пролактин и цитокинови рецептори го правят не проявяват активност на тирозин киназа, но са свързани с други цитоплазмени протеинкинази, които фосфорилират и ги активират.

Рецепторите за стероидни и щитовидни хормони съдържат 3 функционални области. В С-крайния регион на рецепторната полипептидна верига има разпознаване на хормони и свързващ домен. Централната част на рецептора съдържа ДНК свързващ домен. В N-терминалния регион на полипептидната верига има домейн, наречен вариабилен регион на рецептора, който е отговорен за свързването с други протеини, заедно с които той участва в регулирането на транскрипцията.