Загальна характеристика гормонів

До гормонів відносять різноманітні за хімічною природою сполуки, що виробляються в ендокринних залозах, що секретуються безпосередньо в кров, що надають дистанційний біологічний ефект. Вони є гуморальними посередниками, які забезпечують надходження сигналу в клітини-мішені та викликають специфічні зміни в сенситивних до них тканинах та органах. Окремо виділяють тканинні гормони, що синтезуються особливими ендокринними або робочими клітинами внутрішніх органів (нирок, кишечника, легенів, шлунка і так далі), крові та надають дію переважно у місці вироблення.

Гормони мають свій ефект у дуже малих концентраціях (10 -3 -10 -12 моль/л). У кожного з них існує свій ритм секреції протягом доби, місяця або пори року, специфічний для кожного гормону період життя, як правило, дуже короткий (секунди, хвилини, рідко годинник).

За хімічною природою гормональні молекули відносять до трьох груп сполук:

білки та пептиди;
похідні амінокислот;
стероїди та похідні жирних кислот.

Регуляцію діяльності ендокринних органів здійснює центральна нервова система за допомогою прямих іннерваційних впливів (нейро-провідниковий компронент), а також через керування роботою гіпофіза гіпоталамічними рилізинг-факторами: стимулюючими ліберинами та гальмуючими статинами (нейро-ендокринний компонент). Гіпофіз транслює ці сигнали у вигляді своїх тропних гормонів відповідним ендокринним залозам. Гормони впливають на роботу нервової системи через зміну вмісту глюкози, регуляцію синтезу білка в мозку, потенціювання дії медіаторів і т. д. Найчастіше цей вплив здійснюється за механізмом негативного зворотного зв'язку. Той самий механізм діє всерединіендокринної системи: гормони периферичних залоз знижують активність центральної залози – гіпофіза

Синтез гормонів в ендокринних залозах та клітинах завершується, як правило, на стадії утворення активної форми. Іноді синтезуються малоактивні чи взагалі неактивні молекули, які називаються прогормонами. У такому вигляді може здійснюватися резервування або транспортування до місця рецепції (наприклад, після ферментативного відщеплення C пептиду від проінсуліну звільняється активний інсулін).

Секреція гормонів у кров здійснюється за допомогою активного викиду та залежить від нервових, ендокринних, метаболічних впливів. В ендокринних пухлинах така залежність може бути порушена і гормони секретуються спонтанно.

Молекули гормонів здатні депонуватися в клітинах ендокринних залоз (іноді – робочих органів) за рахунок утворення комплексу з білками, іонами двовалентних металів, РНК чи накопичення всередині субклітинних структур.

Транспорт гормону від місця синтезу до місця дії, метаболізму чи виведення здійснюється кров'ю. У вільній формі циркулює до 10% загальної кількості гормону, решта пулу – у комплексі з білками плазми та форменими елементами крові. З неспецифічним транспортним білком - альбумін пов'язано менше 10% гормону, зі специфічними білками більше 90%. Специфічними білками є:транскортин для кортикостероїдів та прогестерону,секс-стероїдзв'язуючий глобулін для андрогенів та естрогенів,тироксинзв'язуючий та інтер-a-глобуліни для тиреоїдів,інсулінзв'язуючий глобулін та інші. Вступивши в комплекс з білками, гормони депонуються в кров'яному руслі, тимчасово вимикаючись із сфери біологічної дії та метаболічних перетворень (оборотна інактивація). Активною стає вільна формагормону. З урахуванням цього факту розроблено методи визначення загальної кількості гормону, вільної та пов'язаної з білками форм та самих білків-переносників.

Рецепція та ефект гормону на органи-мішені є основною ланкою ендокринної регуляції. Здатність гормону до передачі регуляторного сигналу обумовлена наявністю у клітинах-мішенях специфічних рецепторів.

Рецептори здебільшого – білки, переважно глікопротеїди, що мають специфічне фосфоліпідне мікрооточення. Зв'язування гормону з рецептором визначається законом мас по кінетиці Міхаеліса. При рецепції можливий прояв позитивного чи негативного кооперативних ефектів, коли асоціація перших молекул гормону з рецептором полегшує чи ускладнює зв'язування наступних.

Рецепторний апарат забезпечує вибірковий прийом гормонального сигналу та ініціацію специфічного ефекту у клітині. Локалізація рецепторів певною мірою зумовлює тип дії гормону. Виділяють кілька груп рецепторів:

1) Поверхневі: при взаємодії з гормоном змінюють конформацію мембран, стимулюючи перенесення іонів або субстратів у клітину (інсулін, ацетилхолін).

2). Трансмембранні: мають контактну ділянку на поверхні та внутрішньомембранну ефекторну частину, пов'язану з аденілат- або гуанілатциклазою. Утворення внутрішньоклітинних месенджерів – цАМФ та цГМФ – стимулює специфічні протеїнкінази, що впливають на синтез білка, активність ферментів тощо. (Поліпептиди, аміни).

3) Цитоплазматичні: зв'язуються з гормоном і у вигляді активного комплексу надходять у ядро, де контактують з акцептором, призводячи до посилення синтезу РНК та білка (стероїди).

4) Ядерні: існують у вигляді комплексу негістонового білка та хроматину. Контакт згормон безпосередньо включає механізм його дії (гормони щитовидної залози).

Величина ефекту гормону залежить від концентрації гормонального рецептора, що надходить до клітин-мішеней, від числа специфічних рецепторів, ступеня їх спорідненості та вибірковості до гормону. На величину ефекту може впливати дія інших гормонів, як антагоністичне (інсулін і глюкокортикоїди різноспрямовано діють на надходження глюкози в клітину), так і потенціює (глюкокортикоїди посилюють вплив катехоламінів на серце та мозок).

Вивчення функціонування рецепторного апарату є актуальним у клініці, особливо при цукровому діабеті, викликаному рецепторною інсулінорезистентністю, при синдромі тестикулярної фемінізації або визначенні гормон-чутливих пухлин молочної залози.

Інактивація

Інактивація гормонів відбувається під впливом відповідних ферментних систем у самих залозах внутрішньої секреції, в органах-мішенях, а також у крові, печінці та нирках.

Основні хімічні перетворення гормонів:

утворення ефірів сірчаної чи глюкуронової кислот;
відщеплення ділянок молекул;
зміна структури активних ділянок за допомогою метилювання, ацетилювання тощо;
окиснення, відновлення або гідроксилювання.

Катаболізм є важливим механізмом регулювання активності гормонів. Через вплив на концентрацію вільного гормону в крові за механізмом зворотного зв'язку контролюється швидкість його секреції залозою. Посилення катаболізму зміщує в крові динамічну рівновагу між вільним і зв'язаним гормоном у бік його вільної форми, тим самим підвищуючи доступ гормону до тканин. Тривале посилення розпаду деяких гормонів може пригнічувати біосинтез специфічних транспортних білків,збільшуючи пул вільного активного гормону. Швидкість руйнування гормону – його метаболічний кліренс – оцінюють величиною обсягу плазми, очищеної від досліджуваних молекул за одиницю часу.

Виведення гормонів та їх метаболітів здійснюється нирками із сечею, печінкою із жовчю, шлунково-кишковим трактом із травними соками, шкірою з потом. Продукти розпаду пептидних гормонів надходять до загального пулу амінокислот організму.

Спосіб виведення залежить від властивостей гормону чи його метаболіту: структури, розчинності тощо.

Пріоритетним матеріалом щодо виведення гормонів у клініці є сеча . Дослідження порційної або сумарної величини екскреції гормонів та метаболітів із сечею дає уявлення про загальну величину секреції гормону за добу або в окремі періоди.

Таким чином, ендокринна функція є складною, багатокомпонентною системою взаємопов'язаних процесів, що визначають на різних рівнях як специфіку і силу гормонального сигналу, так і чутливість клітин і тканин до цього гормону.

Порушення в системі ендокринної регуляції можуть бути пов'язані з будь-якою з названих ланок.