Гормон

Гормон (от греческого ὁρμή, «импульс») – это любой представитель класса сигнальных молекул, вырабатываемых железами в многоклеточных организмах, которые переносятся системой кровообращения к удаленным целевым органам с целью регулирования физиологии и поведения. Гормоны обладают различными химическими структурами, которые включают эйкозаноиды, стероиды, производные аминокислот, пептиды и белки. Железы, которые секретируют гормоны, составляют гормональную сигнальную систему. Понятие гормон в некоторых случаях расширяется, включая химические вещества, вырабатываемые клетками, которые влияют на эти же клетки (аутокринная или интракринная сигнальная система) или близлежащие клетки (паракринная сигнальная система). Гормоны используются для связи между органами и тканями с целью регулирования физиологической и поведенческой активности, такой как пищеварение, обмен веществ, дыхание, функция ткани, чувственное восприятие, сон, экскреция, лактация, стресс, рост и развитие, движение, репродуктивная функция и настроение.¹⁾ Гормоны оказывают влияние на удаленные клетки посредством связывания со специфическими рецепторными белками в целевой клетке, что приводит к изменению функции клетки. Когда гормон связывается с рецептором, это приводит к активации пути сигнальной трансдукции. Это может вызвать специфичные для типа клетки реакции, которые включают быстрое негеномное действие или медленные геномные реакции, где гормон действует посредством своих рецепторов, активируя генную транскрипцию, что вызывает повышение выраженности целевых белков. Синтез гормонов может возникать в специфических тканях эндокринных желез или в других специализированных клетках. Синтез гормона происходит в ответ на специфические биохимические сигналы, вызванные широким спектром регуляторных систем. К примеру, концентрация ионизированного кальция оказывает влияние на синтез паратиреоидного гормона, в то время как концентрация глюкозы влияет на синтез инсулина. Регуляция синтеза половых гормонов, гомонов надпочечников и щитовидной железы часто зависит от комплекса прямого влияния и взаимодействия обратной связи, включая гипоталамическую-гипофизарную-адренальную (HPA), -гонадальную (HPG) и -тиреоидную (HPT) оси. Сразу после секреции определенные гормоны, включая белковые гормоны и катехоламины, водорастворимы и, таким образом, немедленно переносятся системой кровообращения. Другие гормоны, включая стероидные и тиреоидные, жирорастворимы; чтобы дать возможность широкому их распространению, данные гормоны должны связываться с плазменными гликопротеинами-переносчиками (например, тироксинсвязывающий глобулин (TBG)) для образования комплексов лиганд-белок. Некоторые гормоны полностью активны, когда высвобождаются в кровоток (как в случае инсулина и гормонов роста), в то время как другие должны активироваться в специфических клетках посредством серии шагов активации, которые обычно в значительной степени регулируемы. Эндокринная система секретирует гормоны напрямую в кровоток, как правило, в капилляры с пористыми стенками, в то время как экзокринная система секретирует гормоны не напрямую, используя каналы. Гормоны с паракринной функцией проникают через интерстициальные пространства в близлежащие целевые ткани.

Гормональная передача сигнала включает следующие стадии:²⁾

• Биосинтез конкретного гормона в конкретной ткани
• Запасание и секреция гормона
• Перенос гормона к целевой клетке(ам)
• Распознавание гормона соответствующей клеточной мембраной или внутриклеточным рецепторным белком
• Передача и амплификация полученного гормонального сигнала посредством процесса сигнальной трансдукции: это затем ведет к клеточной реакции. Реакция целевых клеток в дальнейшем может быть распознана первоначальной выделившей гормон клеткой, что вызывает понижающую регуляцию выработки гормона. Это представляет собой пример гомеостатической отрицательной обратной связи.
• Расщепление гормона.

Гормональные клетки обычно представляют собой специализированный тип клеток, расположенных в определенной эндокринной железе, такой как щитовидная железа, яичники и семенники. Гормоны покидают свои клетки происхождения посредством экзоцитоза или других средств переноса через мембрану. Многоуровневая модель представляет собой чрезмерно упрощенную теорию процесса гормональной передачи сигнала. Клеточные реципиенты конкретного гормонального сигнала могут быть одним из нескольких типов клеток, которые расположены во множестве различных тканей, как в случае инсулина, который запускает широкое разнообразие системных физиологических действий. Различные типы тканей также могут по-разному реагировать на один и тот же гормональный сигнал.

Скорость гормонального биосинтеза и секреции часто регулируется механизмом контроля гомеостатической отрицательной обратной связи. Такой механизм зависит от факторов, которые оказывают влияние на метаболизм и выведение гормонов. Таким образом, высокая концентрация гормона в отдельности не может запустить механизм отрицательной обратной связи. Негативная обратная связь может быть запущена сверхсинтезом «действия» гормона. Секреция гормона может стимулироваться и ингибироваться:

• Другими гормонами (стимулирующие- или высвобождающие -гормоны)
• Концентрацией в плазме ионов или питательных веществ, а также связывающих глобулинов
• Нейронами и умственной активностью
• Изменениями окружающей среды, например, освещенности и температуры

Одна специальная группа гормонов представлена тропическими гормонами, которые стимулируют выработку гормонов других эндокринных желез. К примеру, тиреотропный гормон (ТТГ) вызывает рост и повышает активность другой эндокринной железы, щитовидной железы, что повышает секрецию гормонов щитовидной железы. Чтобы быстро высвободить активные гормоны в кровоток, гормональные биосинтезирующие клетки могут вырабатывать и запасать биологически неактивные гормоны в форме пре- или прогормонов. Они в дальнейшем могут быстро преобразоваться в форму активных гормонов в ответ на конкретный стимул. Эйкозаноиды действуют в качестве локальных гормонов.

Левая диаграмма показывает схему, каким образом стероидный (липидный) гормон (1) входит в клетку и (2) связывается с рецепторным белком в ядре, вызывая (3) синтез мРНК, что представляет собой первую стадию белкового синтеза. Справа показано, как белковые гормоны (1) связываются с рецепторами, что (2) начинает трансдукционный путь. Трансдукционный путь заканчивается (3), когда в ядре активируется транскрипционный фактор и начинается белковый синтез. На обеих диаграммах a – это гормон, b – клеточная мембрана, c – цитоплазма, а d – ядро. Большинство гормонов запускает клеточную реакцию посредством первичного связывания либо с соответствующей клеточной мембраной, либо с внутриклеточными рецепторами. Клетка может иметь несколько различных типов рецепторов, которые распознают один и тот же гормон, но активируют различные пути сигнальной трансдукции, либо клетка может иметь несколько различных рецепторов, которые распознают различные гормоны, но активируют один и тот же биохимический путь. Рецепторы для большинства пептидов, а также многих эйкозаноидных гормонов, внедряются в клеточную мембрану на поверхности клетки, и большая часть данных рецепторов принадлежит к классу сопряженных с G-белком рецепторов (GPCR) из семи альфа-спираль трансмембранных белков. Взаимодействие гормона и рецептора обычно запускает каскад вторичных действий в цитоплазме клетки, часто включая фосфорилирование или дефосфорилирование других различных цитоплазматических белков, изменение проницаемости ионных каналов или повышение концентраций внутриклеточных молекул, которые могут действовать в качестве вторичных посредников (например, циклический АМФ). Некоторые белковые гормоны также взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами, расположенными в цитоплазме или ядре, посредством интракринного механизма. Что касается стероидных или тиреоидных гормонов, их рецепторы расположены внутри клетки в пределах цитоплазмы целевой клетки. Данные рецепторы принадлежат к семейству ядерных рецепторов лиганд-активирующих транскрипционных факторов. Чтобы связаться со своими рецепторами, данным гормоном сначала требуется преодолеть клеточную мембрану. Они могут это сделать, поскольку являются жирорастворимыми. Объединенный комплекс гормон-рецептор затем перемещается через ядерную мембрану в ядро клетки, где связывается со специфическими последовательностями ДНК, регулируя выраженность определенных генов, и, следовательно, повышая уровень белков, кодируемых данными генами. Тем не менее, было выявлено, что не все стероидные рецепторы располагаются внутри клетки. Некоторые связаны с клеточной мембраной.³⁾

Множество экзогенных химических соединений, как естественного происхождения, так и синтетических, обладает гормоноподобным действием на людей и животных. Их взаимодействие с синтезом, секрецией, переносом, связыванием, действием или выведением естественных гормонов в организме может менять гомеостаз, репродуктивную функцию, развитие и/или поведение, подобно эндогенно вырабатываемым гормонам.⁴⁾

Гормоны обладают следующими воздействиями на организм:

• Стимулирование или ингибирование роста
• Цикл сон-бодрствование и другие циркадные ритмы
• Перепады настроения
• Инициирование или подавление апоптоза (программируемая клеточная смерть)
• Активация или ингибирование иммунной системы
• Регулирование обмена веществ
• Подготовка организма к спариванию, схватке, бегству и другой деятельности
• Подготовка организма к новым фазам жизни, таким как половое созревание, выполнение родительских обязанностей и менопауза
• Управление репродуктивным циклом
• Голод и жажда
• Половое возбуждение

Гормоны также могут регулировать выработку и высвобождение других гормонов. Гормональные сигналы также регулируют внутреннюю среду организма посредством гомеостаза.

Поскольку гормоны разделяются функционально, а не структурно, они могут обладать различной химической структурой. Гормоны вырабатываются в многоклеточных организмах (растения, животные, грибки, бурые и красные водоросли). Данные соединения также возникают в одноклеточных организмах и могут действовать в качестве сигнальных молекул,⁵⁾ но это является противоречием, если в данном случае они могут называться гормонами.

Гормоны позвоночных делятся на четыре основных химических класса:

• Полученные из аминокислот – примеры включают мелатонин и тироксин.
• Полипептиды и белки. – мелкие пептидные гормоны включают ТРГ и вазопрессин. Пептиды, состоящие из десятков или сотен аминокислот, упоминаются как белки. Примеры белковых гормонов включают инсулин и гормон роста. Более сложные белковые гормоны имеют углеводные боковые цепи и носят название гликопротеиновых гормонов. Лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон и тиреотропный гормон являются примерами гликопротеиновых гормонов.
• Эйкозаноиды – гормоны, полученные из липидов, такие как арахидоновая кислота, липоксины и простагландины.
• Стероидные – примеры стероидных гормонов включают половые гормоны эстрадиол и тестостерон, а также гормон стресса кортизол.

По сравнению с позвоночными, насекомые и ракообразные демонстрируют несколько структурно необычных гормонов, таких как ювенильный гормон, сесквитерпеноид.⁶⁾

Растительные гормоны включают абсцизиновую кислоту, ауксин, цитокинин, этилен и гиббереллин.

Многие гормоны и их аналоги используются в качестве лекарственных препаратов. Наиболее часто выписываемыми гормонами являются эстрогены и прогестероны (как средства гормональной контрацепции и качестве гормонозаместительной терапии), тироксин (как левотироксин при гипотиреозе) и стероиды (при аутоиммунных заболеваниях и тяжелых заболеваниях дыхательных путей). Инсулин применяется многими диабетиками. Местные препараты для использования в отололарингологии часто содержат фармакологические эквиваленты адреналина, при этом кремы со стероидами и витамином D интенсивно используются в дерматологической практике. «Фармакологическая доза» или «супрафизиологическая доза» гормона – это медицинское понятие в отношении количества гормона, значительно превышающего естественно вырабатываемое в здоровом организме. Действие фармакологических доз гормонов может отличаться от реакции на количество естественного происхождения и может быть терапевтически полезным, хотя и имеются потенциальные побочные действия. Примером является способность фармакологических доз глюкокортикоидов подавлять воспаление.

На неврологическом уровне, предположительно, поведение может основываться на: концентрациях гормонов; паттернах высвобождения гормонов; количестве и расположении рецепторов гормонов; а также эффективности гормональных рецепторов, имеющих отношение к генной транскрипции. Не только гормоны оказывают влияние на поведение, но также поведение и окружающая среда влияют на гормоны. Таким образом, образуется обратная связь. Например, поведение может оказывать действие на гормоны, которые, в свою очередь, могут действовать на поведение, что в дальнейшем оказывает действие на гормоны, и так далее. При определении взаимодействия гормон-поведение могут применяться три основные стадии объяснения:

• Частота возникновения гормонально зависимого поведения должна соотноситься с частотой возникновения гормонального источника
• Гормонально зависимое поведение не ожидается, если гормональный источник (или тип его действия) отсутствует
• Повторное введение утраченного зависимого от поведения гормонального источника (или типа его действия), как ожидается, возвращает отсутствующее поведение

Существует несколько очевидных различий межу гормонами и нейротрансмиттерами:

• Гормон может выполнять функции в большей пространственной и временной шкале, чем нейротрансмиттер.
• Гормональные сигналы могут перемещаться практически по всей системе кровообращения, в то время как нервные сигналы ограничиваются уже существующими нервными путями
• Учитывая, что расстояние равно, нервные сигналы могут передаваться намного быстрее (в диапазоне миллисекунд), чем гормональные сигналы (в диапазоне секунд, минут или часов). Нервные сигналы могут передаваться на скорости до 100 метров в секунду.
• Нервный сигнал представляет собой категорическое (цифровое) действие, в то время как гормональный сигнал – это действие, которое может непрерывно меняться в зависимости от концентрации гормона.

:Tags

Читать еще: Ацефат , Гидрокситест (Гидрокситестостерон) , Окситоцин , Перец Аллигатор (Райские зерна) , Рибофлавин (витамин B2) ,