Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953
Белки с гормональной активностью
Гормоны передней доли гипофиза
Несмотря на то, что гипофиз по своим размерам является лишь весьма небольшим органом (гипофиз человека весит примерно 0,7 г), он содержит очень много важных гормонов, большинство которых находится в его передней доле. Гормоны передней доли гипофиза отличаются по способу своего действия от гормонов задней доли гипофиза. Так, например, описанные выше гормоны задней доли гипофиза — окситоцин и питрессин — действуют очень быстро, вызывая заметный эффект через несколько минут после инъекции. В отличие от них, гормоны передней доли действуют крайне медленно; как правило, их эффект выявляется только через много часов или дней. Изменения, наблюдаемые при введении многих из этих гормонов, обычно не являются результатом непосредственного их действия, а зависят от их влияния на различные другие эндокринные железы. Так, например, действие гонадотропного гормона гипофиза часто выявляется благодаря вызываемому им увеличению активности половых желез, а влияние тиреотропного гормона гипофиза обнаруживается как результат повышения секреции тироидного гормона. Вполне понятно, что результаты подобного непрямого действия выявляются не сразу, а только через длительный промежуток времени.
В настоящее время считают, что в ничтожной по размерам передней доле гипофиза вырабатывается 10—15 различных гормонов. О существовании большинства из них мы имеем возможность судить только по наличию специфического физиологического действия, так как до сих пор лишь немногие из этих гормонов были выделены в виде определенных химических веществ. До сих пор удалось изолировать и отделить один от другого только следующие гормоны передней доли гипофиза [65, 66]: гормон роста, тиреотропный гормон, адренокортикотропный гормон, лактогенный гормон (пролактин) и два гонадотропных гормона, один из которых стимулирует созревание фолликулов (FSH), а другой — интерстициальных клеток (ICSH). Разделение большинства из этих гормонов проводится при помощи фракционирования сернокислым аммонием [67]. В последнее время было показано, что диабетогенный гормон гипофиза [68] идентичен с гормоном роста или со смесью гормона роста и адренокортикотропного гормона [69, 70]. Наши знания относительно природы ряда гормонов передней доли гипофиза остаются пока еще весьма неполными. Так, например, до сих пор еще не выяснено, идентичны ли кетоногенный гормон, паратиреотропный гормон и некоторые другие описанные различными исследователями факторы каким-либо из названных выше гормонов, изолированных из передней доли гипофиза.
Гормон роста экстрагируется из гипофиза щелочными растворителями [71—73], например известковой водой [66]. Из этих экстрактов он осаждается добавлением 30-процентного ацетона [74], сернокислого аммония [73], сернокислого натрия [75] или доведением реакции раствора до pH 6,85 (изоэлектрическая точка) [66]. Гормон роста обладает, следовательно, свойствами типичного глобулина; он термолабилен, но не денатурируется мочевиной [76]. Гормон роста был получен в кристаллическом виде из 15-процентных спиртовых растворов [77, 78]; его аминокислотный состав приведен в табл. 1; молекулярный вес 49 200 [79].
Щелочные экстракты из передней доли гипофиза содержат также тиреотропный гормон. Он лучше растворим, чем гормон роста, и не осаждается 30-процентным ацетоном [74]. Тиреотропный гормон растворяется в 50-процентном ацетоне и 50-процентном пиридине [80] и, в отличие от истинных белков, не осаждается трихлоруксусной кислотой [81, 82]. Все попытки получить этот гормон в чистом виде окончились неудачей, несмотря на то, что его подвергали многократной (100 раз) переочистке. Молекулярный вес этого гормона 10 000 [83]. Лучшие его препараты свободны от примесей гормона роста и гонадотропного гормона [82]. Действие тиреотропного гормона на щитовидную железу обнаруживается по увеличению веса щитовидной железы [80]. При введении животному тиреотропного гормона содержание иода в его щитовидной железе уменьшается, а в крови увеличивается [81]. Тиреотропный гормон стимулирует дыхание клеток щитовидной железы, но не оказывает подобного действия на клетки других тканей [84]. Это действие обнаруживается и в опытах со срезами щитовидной железы [85]. Тиреотропный гормон обладает, очевидно, специфическим сродством к ткани щитовидной железы и стимулирует ее деятельность. Механизм этого влияния пока еще совершенно не изучен.
Адренотропный гормон (адренокортикотропный гормон) передней доли гипофиза является самым устойчивым из всех гормонов передней доли. Он не расщепляется кипящей 0,25-процентной соляной кислотой. Выделение адренокортикотропного гормона производится следующим образом. Гормон экстрагируется из железы подкисленным ацетоном, затем осаждается более концентрированным ацетоном и вновь экстрагируется раствором фосфата натрия. Из этого последнего раствора гормон высаливается сернокислым аммонием [86, 87]. Молекулярный вес этого гормона равен 20 000, и его изоэлектрическая точка лежит при pH 4,7—4,8. Гормон содержит 2,3% серы [66]. Введение его в организм вызывает гиперфункцию коры надпочечника. Большой интерес представляет тот факт, что адренокортикотропный гормон сохраняет свою активность, будучи на 50% гидролизован пепсином [87]. Биологическая активность гормона исчезает при замещении его свободных аминных и карбоксильных групп или содержащегося в нем остатка тирозина [88].
Пролактин, или лактогенный гормон передней доли гипофиза, представляет собой белок с молекулярным весом 22 000 и изоэлектрической точкой при pH 7,5 [89]. Пролактин удалось отделить от других гормонов гипофиза [90, 92]. Он стимулирует рост не только протоков молочной железы, но и самой железы.
Гонадотропная активность гипофиза первоначально приписывалась действию одного гормона. Позднее, однако, было найдено, что гонадотропные препараты гипофиза можно разделить на два гормона, обладающие различными свойствами. Один из них, осаждающийся сернокислым аммонием при pH 5—6, вызывает лютеинизацию в яичниках и поэтому первоначально получил название лютеинизирующего гормона (LH) [93]. Позднее ему было дано новое название ICSH (гормон, стимулирующий интерстициальные клетки), так как было найдено, что он действует также на интерстициальные клетки мужской половой железы. В отличие от этого гормона второй гонадотропный гормон осаждается лишь при высоких концентрациях сернокислого аммония. Этот гормон стимулирует развитие фолликул в яичнике и называется фолликулостимулирующим гормоном (FSH).
Гонадотропные гормоны можно отделить друг от друга при помощи фракционированного осаждения сернокислым аммонием. Другой способ разделения этих гормонов состоит в экстракции железы водным раствором пиридина и осаждении ICSH этиловым спиртом [94—96]. Оба гормона отличаются высоким содержанием углеводов и являются типичными глюкопротеидами. Так, например, лютеинизирующий гормон из гипофиза свиньи имеет молекулярный вес 100 000 и содержит 4,5% маннозы и 5,9% гексозамина [97]. Лютеинизирующий гормон, полученный из гипофиза овцы, содержит 2,8% маннозы и 2,2% гексозамина; молекулярный вес его равен 40 000, а изоэлектрическая точка лежит при pH 4,6 [98]. Фолликулостимулирующий гормон гипофиза содержит 1,2% маннозы и 0,6% глюкозамина [99]. Общее количество содержащихся в нем углеводов достигает 10—13% [100]. Молекулярный вес фолликулостимулирующего гормона 70 000, а его изоэлектрическая точка лежит при pH 4,5 [101].
Кроме двух описанных выше гипофизарных гонадотропных гормонов в организме животных во время беременности обнаружен еще один стимулятор половых желез. Этот гормон (хорионический гонадотропин) образуется в плаценте и имеет большое клиническое значение, поскольку он начинает выделяться с мочой в первые же дни беременности, что позволяет диагностировать беременность с помощью теста Ашгейма—Цондека [102]. Первоначально считали, что гонадотропин, полученный из мочи и названный Цондеком проланом, идентичен с гонадотропным гормоном гипофиза и что он, вероятно, представляет собой смесь лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов [103, 104]. В дальнейшем, однако, эта теория была отброшена. Интерпретация экспериментальных данных усложняется тем обстоятельством, что гонадотропин, возможно, действует на яичник не непосредственно, а через гипофиз, стимулируя продукцию обоих гонадотропных гормонов последнего [105, 106]. Гонадотропный гормон, полученный из мочи, отличается от гипофизарных гонадотропных гормонов своей устойчивостью к нагреванию [107, 108] и еще более высоким содержанием углеводов. В пользу того, что гонадотропный гормон из мочи действительно образуется в плаценте, свидетельствуют наблюдения над образованием этого гормона в культурах ткани плаценты [109].
Гонадотропный гормон можно выделить из мочи при помощи адсорбции на вольфрамовой кислоте [110], на бензойной кислоте [111], реактиве Ллойда [112], хинине [113], урацилфосфате или алюминии [114]. Он нерастворим ни в этиловом спирте, ни в ацетоне и устойчив к действию этих растворителей. В связи с этим становится возможным растворить адсорбенты в спирте или ацетоне и получить гормон в виде нерастворимого осадка. Из неорганических адсорбентов гормон можно извлечь также слабощелочными растворами [114]. Гонадотропный гормон мочи адсорбируется также и на угле, из которого его элюируют фенолом [110].
Гонадотропный гормон мочи осаждается при насыщении сернокислым аммонием, но не осаждается сульфосалициловой кислотой [115]. Он инактивируется пепсином и трипсином, но не пептидазами, что подтверждает представление о его белковой природе [116]. Очищенный гормон содержит 8,4% азота и 18% углеводов [117] и не содержит примесей фосфора и серы [117, 118]. Молекулярный вес этого гормона 100 000; из углеводов он содержит главным образом гексозаминдигалактозу [119].
В сыворотке беременной кобылы был найден еще один гонадотропный гормон (хорионический гонадотропин), который содержит 25% углеводов. Его изоэлектрическая точка лежит вблизи pH 2,6, а молекулярный вес равен 60 000—80 000 [117]. Этот хорионический гонадотропин инактивируется амилазой слюны. На этом основании полагают, что его гормональная активность связана с наличием в его молекуле углеводного компонента [120].