Гормоны как регуляторы активности ферментов

Другие мессенджеры. В последнее время ряд исследователей полагает, что в роли мессенджера могут выступать простагландины и их производные. Предполагается, что каскад реакций такой: рецептор + гормон — активация фосфолипазы А2 — разрушение фосфолипидов мембраны с образованием арахидоновой кислоты — образование простагландинов типа ПГЕ, ПГФ, тромбоксанов, простациклина, лейкотриенов-физиологический эффект.

Результатом действия гормонов белково-пептидной  природы и катехоламинов является изменение активности ферментов, а значит и изменение скорости метаболических процессов.

Цитозольный механизм действия гормонов. 

1. Проникновение стероида (С) в клетку;

2. Образование комплекса СР. Все  Р стероидных гормонов представляют собой глобулярные белки примерно одинакового размера, с очень высоким сродством связывающие гормоны;

3. Трансформация СР в форму,  способную связываться ядерными  акцепторами [СР] Любая клетка  содержит всю генетическую информацию. Однако при специализации клетки  большая часть ДНК лишается  возможности быть матрицей для  синтеза иРНК. Это достигается путем сворачивания вокруг белков гистонов, что ведет к препятствию транскрипции. В связи с этим генетический материал клетки можно разделить на ДНК 3-х видов:

· транскрипционно-неактивная;

· постоянно экспрессируемая;

· индуцируемая гормонами или другими  сигнальными молекулами.

4. Связывание [СР] с хроматиновым акцептором. Следует отметить, что этот этап действия полностью не изучен и имеет ряд спорных моментов. Считается что [СР] взаимодействует со специфическими участками ДНК так, что это дает возможность РНК-полимеразе вступить в контакт к определенным доменам ДНК.

Интересным является опыт, который  показал, что период полужизни иРНК при стимуляции гормоном увеличивается. Это приводит к многим противоречиям: становится непонятно увеличение количества иРНК свидетельствует ли это, о том что [СР] повышает скорость транскрипции или увеличивает период полужизни иРНК; в то же время увеличение полужизни иРНК объясняется наличием большого числа рибосом в гормон-стимулированной клетке, которые стабилизируют иРНК или другим действием [СР] неизвестным для нас на сегодняшний момент.

5. Избирательная инициация транскрипции  специфических иРНК;

6. Координированный синтез тРНК и рРНК. Можно полагать, что основной эффект [СР] состоит в разрыхлении конденсированного хроматина, что ведет к открыванию доступа к нему молекул РНК-полимеразы. Повышение количества иРНК приводит к увеличению синтеза тРНК и рРНК.

7. Процессинг первичных РНК;

8. Транспорт мРНК в цитоплазму;

9. Синтез белка;

10. Посттрансляционная модификация белка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако, как показывают исследования, это основной, но не единственно  возможный механизм действия гормонов. Например, андрогены и эстрогены  вызывают увеличение в некоторых  клетках цАМФ что дает возможность предположить, что для стероидных гормонов имеются также мембранные рецепторы. Это показывают что стероидные гормоны действуют на некоторые чувствительные клетки как водорастворимые гормоны.

 

Нарушения метаболических процессов при недостатке или  избытке некоторых гормонов.

Изменение скорости синтеза и секреции гормонов может происходить не только как  адаптационный процесс, возникающий  в ответ на изменение физиологической  активности организма, но часто является результатом нарушений функциональной активности эндокринных желез при  развитии в них патологических процессов  или нарушений регуляции. Эти  нарушения могут проявляться  либо в форме гипофункции, приводящей к снижению количества гормона, либо гиперфункции, сопровождающейся избыточным его синтезом.

1. Гиперфункция щитовидной железы (гипертиреоз) проявляется в нескольких клинических формах. Диффузный токсический зоб (базедова болезнь, болезнь Грейвса) - наиболее распространенное заболевание щитовидной железы. При этом заболевании отмечается увеличение размеров щитовидной железы (зоб), повышение концентрации йодтиронинов в 2-5 раз и развитие тиреотоксикоза.

Характерными  признаками тиреотоксикоза являются увеличение основного обмена, учащение сердцебиений, мышечная слабость, потеря массы тела (несмотря на повышенный аппетит), потливость, повышение температуры тела, тремор и экзофтальм (пучеглазие). Эти симптомы отражают одновременную стимуляцию йодтиронинами как анаболических (рост и дифференцировка тканей), так и катаболических процессов (катаболизм углеводов, липидов и беков). В большей мере усиливаются процессы катаболизма, о чем свидетельствует отрицательный азотистый баланс. Гипертиреоз может возникать в результате различных причин: развития опухоли, воспаления (тиреоидит), избыточного поступления йода и йодсодержащих препаратов, аутоиммунных реакций.

Аутоиммунный гипертиреоз возникает в результате образования антител к рецепторам тиреотропного гормона в щитовидной железе. Один из них - иммуноглобулин (IgG) - имитирует действие тиреотропина, взаимодействуя с рецепторами ТТГ на мембране клеток щитовидной железы. Это приводит к диффузному разрастанию щитовидной железы и избыточной неконтролируемой продукции Т₃ и Т₄, поскольку образование IgG не регулируется по механизму обратной связи. Уровень ТТГ при этом заболевании снижен вследствие подавления функции гипофиза высокими концентрациями йодтиронинов.

2. Гипотиреоз может быть результатом недостаточного поступления йода в организм - эндемического зоба. Реже гипотиреоз возникает в результате врожденных дефектов ферментов, участвующих в синтезе (например, тиреопероксиразы) йодтиронинов, или как осложнение других болезней, при которых повреждаются гипоталамус, гипофиз или щитовидная железа. При некоторых формах гипотиреоза в крови обнаруживаются антитела к тиреоглобулину. Гипофункция щитовидной железы в раннем детском возрасте приводит к задержке физического и умственного развития - кретинизм. У взрослых гипофункция проявляется как микседему (слизистый отек). Главным проявлением микседемы является избыточное накопление в коже протеогликанов и воды. Основные симптомы гипотиреоза: сонливость, снижение толерантности к холоду, увеличение массы тела, снижение температуры тела.

3. Гиперкортицизм. Избыточное образование кортикостероидов, главным образом кортизола, -гиперкортицизм - часто является результатом нарушения регуляторных механизмов синтеза кортизола:

• при  опухоли гипофиза и повышенной продукции  кортикотропина (болезнь Иценко-Кушинга);

• при  опухолях надпочечников, продуцирующих  кортизол (синдром Иценко-Кушинга).

Главные проявления гиперкортицизма: гиперглюкоземия и снижение толерантности к глюкозе вследствие стимуляции глюконеогенеза и гипертензия как результат проявления минералокортикоидной активности кортизола и повышения концентрации ионов Na+.

4. Гипокортицизм. Наследственная адреногенитальная дистрофия в 95% случаев является следствием дефицита 21-гидроксилазы (см. рис. 11.8). При этом увеличивается образование 17-ОН прогестерона и продукции андрогенов. Характерными симптомами заболевания являются раннее половое созревание у мальчиков и развитие мужских половых признаков у девочек. При частичной недостаточности 21-гидроксилазы у женщин может нарушаться менструальный цикл.

Приобретенная недостаточность надпочечников может развиваться в результате туберкулезного или аутоиммунного повреждения клеток коры надпочечников и снижения синтеза кортикостероидов. Потеря регуляторного контроля со стороны надпочечников приводит к повышению секреции кортикотропина. В этих случаях у больных отмечается усиление пигментации кожи и слизистых (аддисонова болезнь), что обусловлено повышенной продукцией кортикотропина и других производных ПОМК, в частности меланоцитстимулирующего гормона (см. рис. 11.3). Основные клинические проявления надпочечниковой недостаточности: гипотензия, мышечная слабость, гипонатриемия, потеря массы тела, непереносимость стресса.

Недостаточность функции коры надпочечников часто является следствием длительного применения кортикостероидных препаратов, подавляющих синтез кортикотропина по механизму обратной связи. Отсутствие стимулирующих сигналов приводит к атрофии клеток коры надпочечников. При резкой отмене гормональных препаратов может развиться острая надпочечниковая недостаточность (так называемый синдром «отмены»), которая представляет большую угрозу для жизни, так как сопровождается декомпенсацией всех видов обмена и процессов адаптации. Она проявляется сосудистым коллапсом, резкой адинамией, потерей сознания. Такое состояние возникает вследствие нарушения обмена электролитов, которое приводит к потере ионов Na+ и С1^- с мочой и обезвоживанию за счет потери внеклеточной жидкости. Изменение углеводного обмена проявляется в снижении уровня сахара в крови, уменьшении запаса гликогена в печени и скелетных мышцах.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1. Биохимия: учебник для вузов, С.Е. Северина. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011;
2. Биологическая химия: Учебник. - 3-е изд., стереотипное. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.- М.: ОАО "Издательство "Медицина", 2008;
3. Биохимия гормонов и гормональной регуляции, Афиногенова С.А., Булатов А.А., М.Мир , 1993;
4. http:// www.wikipedia.ru.;
5. http//www.medbiol.ru