Гормоны

Гормоны животных (от греч. hormao-привожу в движение, побуждаю), веществава, вырабатываемые специализированными клетками и железами внутренней секреции и регулирующие обмен веществ отдельных органов и всего организма в целом. Для всех гормонов характерна большая специфичность действия и высокая биологическая активность.

Химическое строение. Известно более 40 гормонов человека и животных. По химическому строению их делят на три группы: производные аминокислот, стероидные и пептидные. Гормоны первой группы (например, адреналин, тироксин) по структуре близки к тирозину и триптофану (см. Аминокислоты). Стероидные гормоны, содержащие в своей основе структуру циклопентанпергидрофенантренового кольца, по числу углеродных атомов делят на три семейства: гормоны коры надпочечников и прогестерон (С₂₁-стероиды) - производные прегнана (формула I), мужские половые гормоны (С₁₉-стероиды) - производные андростана (формула II, R = СН₃) и женские половые гормоны (С₁₈-стероиды) - производные эстрона (формула II, R = Н).

Пептидные гормоны условно делят на четыре подгруппы: пептиды (вазопрессин, окситоцин и др.), полипептиды (адренокортикотропин, глюкагон, инсулин, калъцитопин и др.), простые белки (например, плацентарный лактоген, пролактин, соматотропин) и гликопротеины (лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон и др.). Последние состоят из двух субъединиц, причем субъединицы во всех гликопротеинных гормонах имеют очень сходное строение, тогда как строение субъединиц характерно для каждого гормона этой подгруппы и определяет специфику его действия. Изучается взаимосвязь между структурой и функцией пептидных гормонов. Для этого при помощи фрагментации молекулы выявляют аминокислотные звенья, которые определяют биологическую активность гормона, путем химической модификации молекул гормона устанавливают роль различных функциональных групп.

Механизм действия. Стероидные гормоны, проникнув в клетку, связываются с цитоплазматическими рецепторами, образовавшийся комплекс транспортируется в ядро, где он связывается с белками хроматина и регулирует транскрипцию определенных генов. Гормоны щитовидной железы также действуют непосредственно на ядро, но, в отличие от стероидных, после проникания в клетку сразу связываются с ядерными рецепторами. Все остальные гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на клеточной поверхности. Действие подавляющего большинства этих гормонов опосредовано изменением в клетке концентрации циклического 3',5'-аденозинмонофосфата (ц-АМФ). Связывание гормонов с-рецептором, находящимся на клеточной поверхности, вызывает активацию фермента аденилатциклазы, катализирующего превращение АТФ в ц-АМФ; последний взаимодействует с регуляторной субъединицей фермента протеинкиназы и вызывает ее отщепление от каталитической субъединицы. Освободившаяся субъединица протеинкиназы катализирует фосфорилирование ряда белков, в результате чего изменяются конформация некоторых структурных белков и активность многих ферментов. Для некоторых пептидных гормонов (например, инсулина, пролактина, соматотропина) механизм действия еще не расшифрован, но, повидимому, они также взаимодействуют с рецепторами, находящимися на клеточной поверхности, вызывая образование посредников.

Получение. Небелковые гормоны, пептидные гормоны небольшой молекулярной массы и активные фрагменты некоторых полипептидных гормонов синтезируют. Полипептидные и белковые гормоны получают главным образом экстрагированием из желез убойного скота и последующей очисткой. Разработаны способы получения некоторых пептидных гормонов (например, инсулина и соматотропина) с использованием генной инженерии. Метод основан на выделении гена соответствующего гормона и включении его в геном бактериальных клеток, приобретающих таким образом способность к синтезу данного гормона. В результате размножения образуются большие массы бактерий, активно синтезирующих гормон.

Применение. Наиболее широко гормоны используют при эндокринных заболеваниях, связанных с недостатком или отсутствием в организме эндогенного гормона (например, инсулин при сахарном диабете). Гормоны применяют также для усиления или подавления функции той или иной эндокринной железы. Так, гормоны передней доли гипофиза стимулируют соответствующие периферические железы (например, адренокортикотропин - кору надпочечников, тиреотропин - щитовидную железу), а гормоны периферических желез подавляют секрецию гипофизарных гормонов (например, кортикостероиды подавляют секрецию адренокортикотропина). Важные области применения гормонов - акушерство и гинекология. Так, хорионический гонадотропин используют для лечения бесплодия, окситоцин - для усиления родовой деятельности, пролактин - для стимуляции секреции молока. Стероидные половые гормоны применяют при различных видах дисфункции половой системы, в качестве противозачаточных средств и при лечении некоторых форм рака (женские половые гормоны при раке предстательной железы, мужские - при раке молочной железы). Важная роль принадлежит гормонам и в лечении многих неэндокринных заболеваний; в первую очередь это относится к гормонам коры надпочечников, которые применяются при воспалительных процессах, аллергических заболеваниях, нефрите, ревматоидном артрите и др. Мужские стероидные половые гормоны и их синтетические аналоги - анаболические вещества.

Методы количественного определения. Концентрация гормонов в крови и тканях очень мала (10-6-10-10 М), поэтому для их определения требуются высокочувствительные методы. Широко используются радиолигандные методы, основанные на конкурентном связывании меченого и немеченого гормона с различными белками: антителами, транспортными белками (например, связывание кортизола, прогестерона и половых гормонов с соответствующими транспортными белками крови) или рецепторами (например, связывание адренокортикотропина с мембранами надпочечников и лютеинизирующего гормона с мембранами семенников крыс). Для анализа небелковых гормонов применяют химические методы; например, стероидные гормоны и адреналин определяют флуорометрическим и колориметрическим методами. Для количественного определения пептидных гормонов наряду с радиолигандными широко применяются биологические методы, основанные на характерных для каждого гормона биологических эффектах. Например, содержание лютеинизирующего гормона устанавливают по увеличению массы яичников у гипофизэктомированных крыс или по снижению в них содержания аскорбиновой кислоты.