|
Гормоны. Лекции Механизм действия гормонов. По отношению к гормонам клетки, ткани можно разделить на 3 группы Биохимия. Лекции
Механизм действия гормонов. По отношению к гормонам клетки, ткани можно разделить на 3 группы:
Гормонзависимые клетки – дифференцировка и функционирование зависит от наличия гормонов.
Например: Для эстрогенов гормонозависимыми клетками являются клетки органов женской половой сферы, андрогенов – органы мужской половой сферы, для АКТГ – клетки коры надпочечников.
Гормончувствительные клетки – без гормона дифференцируются и функционируют, но все процессы активируются в присутствии гормона. Для АКТГ – клетки жировой ткани.
Гормоннезависимые клетки. В физиологических концентрациях гормон не оказывает, но фармакологических оказывает, но влияние уже другое.
В пределах одного органа или даже ткани могут быть все три вида клеток, соответственно этому происходит распределение гормонов из кровотока по органами и тканям.
Например эстрогены (Н3-эстрадиол)
1 – мышца (гормоннезависимая ткань)
2 – поджелудочная железа (гормончувствительная ткань)
3 – матка (гормонзависимая ткань)
4 – печень (метаболизм гормонов).
Взаимодействие клетки-мишени с гормоном обеспечивают клеточные рецепторы или циторецепторы. По химической природе циторецепторы являются белками. Каждая группа гормонов избирательно связывается со строго определенными белками – рецепторами. Если рецепторный белок отсутствует в клетке, то она резистентна к действию физиологических концентраций гормона.
Структура рецепторов заложена в геноме и экспрессия рецепторов начинается перед синтезом гормонов.
Молекула белка-рецептора содержит:
Участок, принимающий сигнал (гормонсвязывающий участок).
Сопрягающие механизмы – структурные компоненты, вызывающие конформационные изменения молекулы рецептора и активирующие ее.
Эффекторный участок – места, обеспечивающие взаимодействие с субклеточными структурами клетки, ответственные за инициацию специфических гормональных эффекторов – или другими словами переводящими гормональный сигнал на язык клеточного метаболизма.
Свойства белков рецепторов. Высокое сродство рецепторов к связываемому гормону.
Гормон улавливается клеткой-мишенью в очень низких концентрациях. Это обуславливает высокую чувствительность клетки к гормону.
Высокая избирательность – рецепторные белки способны связывать преимущественно определенную группу природных и синтетических гормонов. Рецепторы эстрогенов связывают только биологически активные эстрогены, но не связывают андрогены и кортикостероиды.
Ограниченная связывающая емкость – это свойство ограничивает взаимодействие клетки с гормонами в рамках физиологических и умеренных фармакологических концентраций. При физиологических состояниях только часть рецепторных молекул занята гормоном.
Взаимодействие гормона с рецептором происходит в соответствии с законом действия масс, поэтому избыточная концентрация рецепторных молекул обеспечивает высокую скорость гормон-рецепторного взаимодействия.
Фармакологические эффекты гормонов могут быть обусловлены не только связыванием их рецепторами, но их неспецифическим взаимодействием с различными нерецепторными белками клетки.
Концентрация рецепторных белков положительно коррелирует со степенью чувствительности различных клеток к гормону.
Специфическая тканевая локализация рецепторов – на одних клетках-мишенях больше рецепторов для одного гормона, а на другом для другого.
Циторецепторы делят на 2 группы: Внутриклеточный тип рецепции характерен для стероидных и тиреоидных гормонов. Этот тип рецепции предполагает относительно свободное проникновение гормонов через плазматическую мембрану.
Мембранный тип рецепции обеспечивает взаимодействие с гормонами плохо проникающими внутрь клетки. Для реализации эффекта этих гормонов необходимы внутриклеточные медиаторы, которые опосредуют их эффекты.
Этапы внутриклеточной рецепции. Рецепторный цикл стероидных гормонов складывается из следующих этапов:
Проникновение гормона в цитозоль и образование гормон-рецепторного комплекса.
Активация гормон-рецепторного комплекса под действием t0, рН. Активация приводит к повышению сродства к ядерному хроматину, вследствие изменения конформации.
Проникновение активированного гормон-рецепторного комплекса из цитоплазмы в ядро.
Индукция специфических рецепторов – модуляция процесса транскрипции.
Распад гормон-рецепторного комплекса.
Модель основных этапов рецепции стероидных гормонов.
Мембранная рецепция. Действие гормонов с мембранным типом рецепции осуществляется с помощью посредников. Рецепторы таких гормонов состоят из 2 частей: 1) узнающий фрагмент ориентирован к наружной поверхности мембраны; 2) сопрягающий фрагмент – структурные компоненты, вызывающие конформационные изменения молекулы рецептора и активирующие ее; 3) эффекторный фрагмент – внутрь.
Типы мембранных медиаторов.
Наиболее изучены в настоящее время следующие типы мембранных акцепторов и соответственно главных внутриклеточных медиаторов действия гормонов:
Аденилатциклазная система, которая имеет в качестве посредника ц-АМФ
Этапы образования ц-АМФ:
В мембране клетки находится фермент аденилатциклаза. На аденилатциклазу действуют различные гормоны.
Под действием аденилатциклазы происходит превращение АТФ в АМФ, который является предшественником для образования медиатора или посредника ц-АМФ
АТФ АМФ ц-АМФ
Процесс образования медиатора ц-АМФ ингибируется фосфодиэстеразой.
Гуанилатциклазная система
ГТФ ГМФ ц-ГМФ
Включение этой системы происходит вторично и осуществляется Са2+.
«Медленные» кальциевые каналы – неидентифицированные трансмембранные белки, определяющие усиленное вхождение в клетку Са2+. В качестве посредника выступают иона Са.
Мембранные протеазы ограниченного действия. Под действием протеаз из белков образуются посредники – специальные регуляторные пептиды (чаще регуляторные пептиды). Пример: протеазы-кининовая система.
Эффекторная часть рецептора
| Предшественники
| Медиаторы
| Аденилатциклаза
Гуанилатциклаза
Цистерны Са
Протеазы
| АМФ
ГМФ
Ионы Са2+
Белки
| ц-АМФ
ц-ГМФ
Са2+ (кальмодулин)
Пептиды
| Ряд гормонов одновременно действуют по Са2+ и ц-АМФ – путям. Оба пути включается под влиянием гормонов независимо друг от друга, на поздних этапах они могут переплетаться. Так действуют тропные гормоны гипофиза, паратгормон, АДГ, кальцитонин, катехоламины.
Вместе с тем, ангиотензины, окситоцин действуют через Са-каналы, не подключая ц-АМФ – механизм.
Инсулин, соматомедины оказывают влияние через Са2+ и одновременно включают протеазный механизм.
В последние годы интенсивно изучаются механизму увеличения концентрации Са2+. Установлено, что Са2+ связывается особым Са-связывающим белком – кальмодулином. Установлено, что кальмодулин выполняет роль посредника эффектов Са2+.
Обнаружено, что психотропные препараты типа аминозина, избирательно связываясь с кальмодулином ингибируют его способность взаимодействовать с гормонами.
Схема действия пептидного гормона через аденилатциклазу. Гормон
|
| Аденилатциклаза
| АТФ
| Фосфоди-эстераза
| Са2+ кальмодулин
|
| Ц-АМФ
| АМФ
| Фосфорилированный фермент
|
Протеинкиназа
| Дефосфо-рилированный фермент
| Метаболическая или физиологическая реакция
| Глюкагон и адреналин регулируют процесс гликогенолиза. Действие этих гормонов опосредуется ц-АМФ. Ц-АМФ вызывает активацию гликогенфосфорилазы. В основе образования активной гликогенфосфорилазы лежит реакция фосфорилирования фосфорилазы киназы. Активная фосфорилаза киназа катализирует образование активной фосфорилазы а, которая расщепляет гликоген до глю-1-ф.
Онтогенез рецепции гормонов. Рецепторные белки появляются в эмбриогенезе. По мере роста и дифференцировки органов-мишеней концентрация рецепторов возрастает. При старении концентрация рецепторов и чувствительности клеток к гормонам снижается.
Контроль рецепции гормонов. Существует 2 вида контроля:
Гомоспецифический контроль
Гормон, связываясь с рецептором, уменьшает концентрацию свободных гормонов и снижает скорость взаимодействия с новой порцией гормона. Роль этого механизма ограничена, т.к. имеет место избыток рецепторов по отношению к концентрациям гормона.
Более существенную роль в саморегуляции рецепторного процесса играет механизм регуляции по типу обратной отрицательной связи – происходит снижение концентрации активных рецепторов.
Гетероспецифический контроль – его суть сводится к воздействию одних гормонов на рецепторы других. Например, эстрогены регулируют синтез рецепторов глюкокортикоидов и андрогенов, тиреоидные гормоны – рецепторов эстрогенов.
Патология рецепции гормонов. Установлено, что ряд патологических состояний обусловлен недостаточностью или увеличением рецепторов гормонов в клетке. Примером такой патологии является ожирение, сопряженное с инсулинрезистентностью. Наблюдается недостаточность мембранных рецепторов инсулина, приводящее к ареактивности клеток-мишеней к гормону.
Снижение концентрации рецепторов играет важную роль в патогенезе инсулинрезистентных форм диабета.
| Патология рецепторов приводит к развитию тестикулярной феминизации – генетически обусловленное заболевание человека, проявляющееся в форме мужского гермафродитизма. Обусловлено снижением или отсутствием рецепторов андрогенов в ряде клеток-мишеней.
В некоторых опухолях (некоторые формы гематомы, лимфоидные лейкозы, рак молочной железы) наблюдается недостаточность рецепторов ряда гормонов. Опухолевые клетки становятся гормоннезависимыми.
Концентрация рецепторов белков в опухолях и лейкозных клетках может быть и высокой и обеспечивать высокую чувствительность клеток к гормонам. При раке молочной железы наблюдается чувствительность к эстрогенам. При лейкозных лимфобластах наблюдается высокая чувствительность к глюкокортикоидам. Соотношение рецепторов в опухолевой ткани устанавливается в результате их определения в биопсийном материале и позволяет оценить эффективность гормональной терапии.
Этапы реализации метаболических ответов: Пути и способы реализации инициированных гормоном эффектов на клеточный метаболизм, на физиологию и морфологию клетки могут быть разными.
Основные этапы реализации метаболических ответов по времени условно делят на:
Начальные этапы – образование гормон-рецепторного комплекса – от нескольких секунд до 2 часов. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс действует на готовые ферменты и другие белки.
Пример: действие глюкагона и адреналина, которые повышают уровень глю через 10-30 минут после введения. Процесс осуществляется за счет активации фосфорилазы под действием ц-АМФ. Аналогично действие адреналина и глюкагона на липолиз жировой ткани.
Ранние этапы – изменение активности метаболических процессов в клетке через 2-48 часов. Происходит изменение уровня транскрипции и трансляции. Глюкокортикоиды усиливают синтез ключевых ферментов глюконеогенеза, активирует синтез ферментов, участвующих в обмене аминокислот.
Поздние этапы – через 48 часов от начала действия гормонов. Наблюдается изменение скорости репликации цепей ДНК.
перейти в каталог файлов
| Образовательный портал
Как узнать результаты егэ
Стихи про летний лагерь
3агадки для детей |
|
|