Класифікація гормонів: за механізмом дії, за хімічною будовою, їх властивості

В процесі еволюції отримали розвиток механізми обміну інформацією між клітинами в багатоклітинних організмах. Сигнали сприймаються специфічними молекулами, вбудованими в плазматичну мембрану або розташованими всередині (рецептори). Вони пов'язані з системами перенесення інформації. У відповідь на що прийшов сигнал в клітці змінюється активність і утворення ферментів, інших білків, проникність внутрішньоклітинних мембран і плазматичноїмембрани. Одними з таких сигнальних (регуляторних) молекул є гормони. Останні утворюються спеціалізованими клітинами. Класифікація гормонів обширна і різноманітна, включає в себе різні принципи.

1

Що таке гормони

Механізми інтеграції (з'єднання) і координації метаболічних процесів в клітинах різних органів, що лежать в основі функції гормонів, - важлива складова здоров'я людини. Ряд параметрів внутрішнього середовища (рівень глюкози, амінокислот, кальцію) служать своєрідними сигналами, які сприймаються ендокринною системою. У відповідь вони виділяють молекули, які взаємодіють із зовнішніми або внутрішніми рецепторами клітин. Вони пов'язані зі спеціальними сигнальними шляхами, що впливають на хід метаболічних шляхів. Порушення кожного з цих етапів передачі інформації лежить в основі розвитку захворювань.

Якщо нервова система відправляє сигнал за допомогою нервових імпульсів, використовуючи молекули тільки в місцях контакту з іншими клітинами (нейромедіатори), то ендокринна працює за допомогою спеціальних хімічних посередників, які отримали назву гормонів.

Це речовини органічної природи, які виробляються спеціалізованими клітинами залоз внутрішньої секреції і потім надходять в кров або лімфу, взаємодіючи з клітинами- мішенями і впливаючи на метаболічні процеси в них.

Група класичних гормонів за останні десятиліття поповнилася молекулами, які синтезуються органами, що не відносяться до ендокринних залоз (адипоцити, клітини передсердь та ін.), А також молекулами, що володіють ауто- і паракрінним діями (цитокіни, ейкозаноїди).

Основні механізми дії сигналу на клітини.

Основними фізіологічними особливостями (властивостями) цих речовин є такі:

• низька концентрація в крові;
• обов'язкова зв'язок з рецептором, що включає каскадний механізм посилення гормонального сигналу;
• вплив на метаболізм за рахунок зміни швидкості синтезу ферментів, їх активності або проникності мембран клітин;
• регуляція секреції - принцип прямої або зворотного зв'язку.

Дія гормонів на клітину-мішень обумовлено його взаємодією зі специфічним рецептором. Кожен з них впливає на обмінні процеси і функції певним чином, виявляючи вибірковість і більший ефект в якомусь одному напрямку (обмін ліпідів, амінокислот та ін.). Після взаємодії з ними рецептор збільшує рівень (ампліфікація) сигналу в геометричній прогресії (число вторинних посередників в десятки, сотні і тисячі разів більше кількості молекул гормону). Активація рецептора завжди призводить до запуску механізму зворотного зв'язку, яка відключає його або видаляє його з поверхні клітин. Дія біологічної молекули на мішень часто доповнюється впливом інших сигнальних молекул (гормонів, медіаторів, метаболітів). В результаті цього в клітинах може відбуватися інтеграція сигналів від 2 і більше рецепторів по типу посилення або гальмування.

2

Класифікація гормонів

Виділяють багато принципів класифікації гормонів. У різних областях медицини (біохімія, гістологія, фізіологія, ендокринологія) вони будуть різними. Основні принципи класифікації представлені в таблиці:

За хімічною будовою (за структурою, структурної організації)

• похідні амінокислот (адреналін, тироксин (Т4), трийодтиронін (Т3), мелатонін);
• побудовані з амінокислот:
  • складні білки (тиреотропин, гонадотропіни - ФСГ і ЛГ);
  • прості білки (соматотропін (СТГ), пролактин, адренокортикотропний гормон, вазопресин, окситоцин, паратгормон, тиреокальцитонин, інсулін, глюкагон);
  • пептиди (глюкагон, кортикотропін, фактори росту, цитокіни);
• стероїди (чоловічі та жіночі статеві гормони (андрогени, естрогени, прогестерон), кори надниркових залоз (мінералокортикоїди і глюкокортикоїди);
• ейкозаноїди - похідні 20-вуглецевих, поліненасичених жирних кислот (простагландин Е1, тромбоксан А2)

за розчинності

• гідрофільні (пептидного походження, похідні амінокислот);
• гідрофобні (стероїдного походження)

За місцем синтезу (виробітку)

• центральних ендокринних залоз (гіпоталамус, гіпофіз і ін.);
• периферичних ендокринних залоз (щитовидна залоза, яєчники, яєчка, надниркові залози і ін.)

За біологічним функціям (за функціональним призначенням, за дією на метаболізм)

• регулятори обміну білків, жирів і вуглеводів (інсулін, глюкагон, адреналін, глюкокортикоїди);
• регулятори водно-сольового, мінерального обміну (мінералокортикоїди, вазопресин, паратгормон, тиреокальцитонин);
• регулятори енергетичного обміну (тироксин, трийодтиронін, адреналін);
• регулятори репродуктивних функцій організму (андрогени, естрогени, окситоцин, пролактин, гестагени);
• регулятори функцій ендокринних залоз (гормони тропів гіпофіза)

За механізмом дії

• мембрано-цитозольного механізму, що реалізують ефекти на ферменти через вторинних посередників (циклази, цАМФ або цГМФ і протеїнкінази або іони кальцію);
• цитозольного дії, які посилюють синтез ферментів;
• мембранного механізму, що змінюють проникність мембран для субстратів

За локалізацією рецепторів гормонів

• всередині або на поверхні плазматичної мембрани (рецептори гормонів пептидної природи, катехоламінів, ейкозаноїдів);
• в цитоплазмі і в клітинному ядрі (стероїдних і щитовидних гормонів)

3

метаболізм

Циркуляція в крові відбувається у вільному (активна форма) і пов'язаному (неактивна форма) стані. Останнє здійснюється з білками плазми або форменими елементами. Тільки у вільному стані гормони мають біологічну активність. Зміст їх в крові залежить від швидкості освіти, метаболізму в тканинах, ступеня зв'язування, (зі специфічними рецепторами, розпад або інактивації в клітинах мішеней або печінки, видалення з сечею або з жовчю).

Здатність сигнальних молекул розпадатися у воді визначає не тільки їх взаємини з кліткою, а й транспорт. Розчинні (гідрофільні або ліпофобних) молекули циркулюють по кровотоку в вільному вигляді, а гідрофобні або нерозчинні (ліпофільні) доставляються до мішенях у зв'язаному.

Гідрофільні зазвичай не проникають в клітини і взаємодіють з рецепторами плазматичної мембрани, підключаючи механізми внутрішньоклітинної передачі сигналу за участю вторинних посередників. Так працюють пептидні гормони, катехоламіни та ін.

Взаємодіючи з рецептором, гидрофильное речовина стимулює утворення вторинних посередників. Останні, посилюючи сигнал, формують відповідь клітини на роботу ендокринної молекули.

Ліпофільні проникають всередину і зв'язуються з внутрішньоклітинними рецепторами, розташованими в ядрі або цитоплазмі. Вони об'єднуються з певними ділянками ДНК, регулюючи механізми транскрипції. Так працюють стероїдні і тиреоїдні гормони. Ліпофільні молекули можуть взаємодіяти і з рецепторами плазматичної мембрани, в той час як деякі гідрофільні, зв'язавшись з рецептором, можуть проникати всередину клітини і надавати регуляторний вплив на метаболічні процес.

Відмінності взаємодії гормонів в залежності від розчинності. Буквою «З» позначений гормон.