Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980

Рост, дифференцировка и химическая коммуникация клеток
Гормоны
Гормоны позвоночных

Основные гормоны позвоночных, известные в настоящее время, перечислены в табл. 16-1, где приведены также ссылки на те раздельные книги в которых рассматриваются отдельные гормоны. По химической структуре гормоны могут быть разделены на три группы: 1) белки и пептиды, 2) производные ароматических аминокислот, 3) стероиды и простагландини.

Гормоны гипофиза заслуживают специального упоминания. Гипофиз соединен с мозгом при помощи «ножки» (рис. 16-1); в гипофизе образуется по крайней мере 10 белковых и пептидных гормонов, которые регулируют активность других эндокринных (т. е. продуцирующих гормоны) желез в различных частях тела.

РИС. 16-1. Срединный сагиттальный разрез мозга человека (Pines Maya, Saturday Review Aug., 9, стр. 14, 1975).

Гипофиз состоит из нескольких частей. Как уже упоминалось, передняя доля гипофиза (аденогипофиз) выделяет гормоны в ответ на действие по крайней мере девяти нейрогормонов, называемых либеринами (факторами высвобождения, релизинг-факторами) [6, 7]. Либерины секретируются гипоталамусом в ничтожно малых количествах. Химическая структура нескольких либеринов была установлена лишь недавно. Как было показано на рис. 12-2, часть из них представляет собой модифицированные простые пептиды. Меланоцитстимулирующий гормон (меланотропин) средней доли гипофиза тоже высвобождается под действием определенного гипоталамического фактора — меланолиберина.

В гипоталамусе синтезируется также ряд факторов, подавляющих выделение гормонов [8]. Один из них — соматостатин — ингибирует высвобождение соматотропина, снижая таким образом эффект самотолиберина. Соматостатин вызывает большой интерес еще и по другой причине.

Дело в том, что он действует не только на гипофиз, но и на поджелудочную железу, где подавляет выделение инсулина и глюкагона. В результате происходит снижение содержания глюкозы в крови, что открывает новые подходы к лечению диабета (дополнение 11-В).

Таблица 16-1 Гормоны позвоночных

Тип, название и источник гормона

Основное место приложения действия

Где описан данный гормон

А. Пептидные и белковые гормоны

1. Гипофиз

а. Аденогипофиз (передняя доля)



Соматотропин (гормон роста, ГР)

Все ткани


Кортикотропин (АКТГ, АСТН)

Кора надпочечников, жировая ткань

Рис. 2-2

Гл. 6. разд. Е,5

Тиреотропин (тиреотропный гормон, ТТГ)

Щитовидная железа

Гл. 14, разд. 3,5

Фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон, ФСГ)

Яичник, семенники

Гл. 12, разд. И,3,г

Лютропин (лютеинизирующий гормон, гормон, стимулирующий интерстициальные клетки, ИКСГ или ЛГ)

То же

Гл. 12, разд. И,3,г

Пролактин (мамматропин)

Молочные железы


Липотропин


Гл. 16, разд. А, 1

б. Нейрогипофиз (задняя доля)



Окситоцин

Матка, молочные железы

Рис. 2-2

Вазопрессин (антидиуретический гормон)

Почки, артерии

Рис. 2-2

в. Средняя доля гипофиза



Меланотропин

Меланофоры


2. Поджелудочная железа



Инсулин

Все клетки

Гл. 4, разд. Г,7; гл. 5,



разд. В,5; гл. 6, разд. Е,5; гл. 12, разд. Е,1

Глюкагон

Печень, жировая ткань

Гл. 6, разд. Е,5; гл. 11, разд. Е,5; гл. 12, разд. Е, 1



3. Яичник (желтое тело)



Релаксин

Связочный аппарат таза


4. Щитовидная железа



Кальцитонин (тиреокальцитонин)

Кости, почки

Дополнение 5-Д

5. Паращитовидная железа



Паратирин (паратгормон)

То же

Дополнение 5-Д; гл.



12, разд. 3, и дополнение 12-Г; гл. 16,

6. Почки


разд. АД

Эритропоэтин

Костный мозг


Ренин

Корковый слой


7. Пищеварительный тракт



Гастрин

Желудок


Энтерогастрин

»


Холецистокинин

Желчный пузырь


Секретин

Поджелудочная железа


Панкреозимин

То же


Б. Гормоны — производные аминокислот



1. Щитовидная железа



Тироксин и тринодтиронин

Большинство клеток

Гл. 14, разд. 3,5,6

2. Мозговой слой надпочечников


Адреналин, норадреналин (эпинефрин, норэпинефрин)

То же

Гл. 6, разд. Е,6; гл. 12, разд. Е, 1

3. Эпифиз



Мелатонин

Меланофоры

Гл. 14, разд. И; рис. 14-27

4. Нервные и другие клетки

Серотонин (5-окснтрнптамин)

В. Стероиды и простагландины

1. Семенники

Тестостерон

Артериолы, центральная нервная система

Большинство клеток

Гл. 12, разд. И,3,в

2. Яичники

Эстроген (17β-эстрадиол)

То же

Гл. 12, разд. И,3,г

3. Желтое тело Прогестерон

Матка, молочные железы

Гл. 12, разд. И,3,а

4. Кора надпочечников

Кортикостерон, кортизол

Большинство клеток

Гл. 11, разд. Е,2 и Е,7; гл. 12, разд. И,3,6

Альдостерон

Почки

Гл. 12, разд. И,3,6

5. Различные ткани

Простагландины

Гладкие мышцы

Гл. 12, разд. Д,3

По длине пептидных цепей гормоны гипофиза значительно различаются между собой. Некоторые из них относятся к белкам среднего молекулярного веса. Например, гормон роста человека имеет мол. вес. 21 500 и характеризуется высокой специфичностью: гормоны роста из других источников не могут его заменять. Гормон, стимулирующий функцию щитовидной железы (тиреотропин, ТТГ), представляет собой гликопротеид с мол. весом 28 000. С другой стороны, гормоны нейрогипофиза (задней доли гипофиза) вазопрессин и окситоцин являются простыми пептидами, построенными всего лишь из 9 аминокислотных остатков (собственно, из восьми, если считать цистин одной аминокислотой; рис. 2-2). Как указывает уже само название, нейрогипофиз состоит из нервной ткани, секреторная функция которой находится под непосредственным контролем центральной нервной системы. Вазопрессин является основным фактором, регулирующим объем циркулирующей крови и артериальное давление; на уровень секреции этого гормона оказывает влияние стресс. Окситоцин действует на гладкие мышцы матки при родах, а также служит триггером лактации. Выделение молока, из молочных желез в определенной мере зависит от сосательных движений младенца, под влиянием которых происходит рефлекторное высвобождение окситоцина в кровоток.

Интересно проследить взаимосвязь между различными гормонами гипофиза. Часть из них содержит одинаковое гептапептидное звено следующей структуры:

В кортикотропине (рис. 2-2) присутствует не только указанный гептапептид, но и целиком вся последовательность аминокислот а-меланотропина, к С-концу которой присоединены еще 29 других аминокислот. Тот же гептапептид обнаруживается в липотропинах, также секретируемых гипофизом. Молекулы липотропинов содержат 46 аминокислот, присоединенных к одному концу гептапептида, и 5—37 аминокислот, присоединенных к другому концу (С-концу). Наличие общего гептапептида указывает на эволюционную взаимосвязь гормонов этой группы. Более того, кортикотропин может служить предшественником а-меланотропина и других биологически активных пептидов [9]. Создается впечатление, что процессинг (модификация) белковых и пептидных гормонов в результате посттранскрипционного расщепления протеазами или под влиянием других воздействий является очень распространенным общебиологическим феноменом [10, 11] (гл. 11, разд. Д, 2).

Еще одним примером может служить паратирин (паратгормон), состоящий из 84 аминокислотных остатков. В секреторных гранулах этот пептид присутствует в виде прогормона, содержащего 90 аминокислотных остатков, где 6 дополнительных аминокислот присоединены к N-концу. Первичный же продукт биосинтеза препропаратирин содержит, по-видимому, 25 дополнительных аминокислотных остатков на N-конце молекулы [11а, 11b]. Следовательно, преобразование в активный гормон включает по меньшей мере два предварительных этапа последовательного «обстругивания» продукта биосинтеза — препроцессинг и пропроцессинг. Аналогичная ситуация имеет место в случае инсулина, где препроинсулин расщепляется сначала с образованием проинсулина (рис. 11-9), после чего проинсулин подвергается воздействию протеазы с трипсиноподобными свойствами.

Было высказано предположение, что превращение ряда прогормонов в активные гормоны происходит путем аминолиза, а не гидролиза пептидной цепи. Расщепление посредством замещения на NH3 приводит к появлению на С-конце пептида амидной группы, которая весьма часто обнаруживается в пептидных гормонах небольшого молекулярного веса. Вазопрессин, окситоцин, а-меланотропин, либерины и некоторые другие гормоны образуются, по-видимому, таким путем.

Предполагается также, что ковалентные модификации (например, путем фосфорилирования) участвуют в механизмах регуляции, контролирующих накопление прогормонов или длительность действия активных гормонов [11].

Среди гормонов желудочно-кишечного тракта, перечисленных в табл. 16-1, фигурируют гастрин и секретин; это относительно небольшие полипептиды, содержащие 17 и 27 аминокислот соответственно [12]. Привлекает внимание гормон почек ренин, который, действуя как специфическая протеаза, отщепляет декапептид проангиотензин от сывороточного а2-глобулина [1]. Проангиотензин подвергается воздействию другого фермента [13], который отщепляет еще две аминокислоты с С-конца, в результате чего образуется ангиотензин — самое мощное из известных гипертензивных соединений.

Ангиотензин вызывает сокращение гладких мышц сосудов. Он снижает кровоток в почках и уменьшает выделение из организма жидкости и солей. Кроме того, под действием этого гормона увеличивается секреция альдостерона корой надпочечников, что приводит к повышению реабсорбции ионов натрия.



Для любых предложений по сайту: [email protected]