Характеристика гормонов белковой природы

Белковые гормоны: описание, свойства, функции и строение

Гормоны — мельчайшие элементы, вырабатываемые нашим организмом. Однако без них невозможно ни существование человека, ни прочих живых систем. В статье мы приглашаем вас познакомиться с одной их разновидностью — белковыми гормонами. Приведем особенности, функции и описание данных элементов.

Что такое гормоны?

Начнем с ключевого понятия. Слово произошло от греч. ὁρμάω — «возбуждаю». Это органические биологически активные вещества, которые вырабатываются собственными железами внутренней секреции организма. Поступая в кровь, связываясь с рецепторами определенных клеток, они регулируют физиологические процессы, обмен веществ.

Белковые гормоны (как и все иные) — это гуморальные (переносимые в крови) регуляторы конкретных процессов, происходящих в органах и их системах.

Самое широкое определение: химические сигнальные вещества, вырабатываемые одними клетками организма для влияния на другие части тела. Гормоны синтезируются и позвоночными, к которым мы с вами относимся (специальными эндокринными железами), и животными, что лишены традиционной кровеносной системы, и даже растениями.

Главные функции гормонов

Эти регуляторы, к которым относятся белковые гормоны, призваны осуществлять в организме целый ряд функций:

Стимуляция или подавление роста.
Смена настроения.
Стимуляция или подавления апоптоза — гибели старых клеток в организме.
Стимуляция и подавление функций защитной системы организма — иммунитета.
Регуляция метаболизма — обмена веществ.
Подготовка организма к активным действиям, физическим нагрузкам — от бега до борьбы и спаривания.
Подготовка живой системы к важному периоду развития или функционирования — половому созреванию, беременности, родам, угасанию.
Контроль репродуктивного цикла.
Регуляция чувства насыщения и чувства голода.
Вызов полового влечения.
Стимуляция выработки других гормонов.
Самая важная задача — это поддержание гомеостаза организма. То есть, постоянства его внутренней среды.

Разновидности гормонов

Раз мы выделяем белковые гормоны, значит, существует определенная градация этих биологически активных веществ. По классификации их разделяют на следующие группы, отличающиеся своим особым строением:

Стероиды. Это химические полициклические элементы, имеющие липидную (жировую) природу. В основе структуры — стерановое ядро. Именно оно ответственно за единство их полиморфного класса. Даже малейшие различия стерановой основы будут обуславливать различия свойств гормонов данной группы.
Производные жирных кислот. Эти соединения отличает высокая нестабильность. Оказывают местное воздействие на расположенные по соседству клетки. Второе название — эйкозаноиды. Разделяются на тромбоксаны, простагландины и лейкотриены.
Производные аминокислот. В частности, это все же производные элемента тирозина — адреналин, тироксин, норадреналин. Синтезируются (образуются, вырабатываются) щитовидной железой, надпочечниками.
Гормоны белковой природы. Сюда входят и белковые, и пептидные, оттого второе название — белково-пептидные. Это гормоны, что вырабатывает поджелудочная железа, а также гипофиз и гипоталамус. Среди них важно выделить инсулин, гормон роста, кортикотропин, глюкагон. С некоторыми из гормонов белково-пептидной природы мы познакомимся подробнее на протяжении статьи.

Белковая группа

Отличается среди всех перечисленных своей разнообразностью. Вот основные гормоны, ее «населяющие»:

Гипоталамусовые рилизинг-факторы.
Тропные гормоны, вырабатывающиеся аденогипофизом.
Регуляторные вещества, выделяемые эндокринной тканью поджелудочной железы, — глюкагон и инсулин. Последний отвечает за должный уровень глюкозы (сахара) в крови, регулирует ее поступление в клетки мускулатуры и печени, где вещество обращается в гликоген. Если инсулин не вырабатывается или выделяется организмом недостаточно, у человека развивается сахарный диабет. Глюкагон и адреналин схожи по своему действию. Они, напротив, повышают содержание сахара в кровяной массе, способствуя распаду гликогена в печени — при этом процессе и образуется глюкоза.
Гормон роста. Соматотропин ответственен и за рост скелета, и за увеличение массы тела живого существа. Его недостаток приводит к аномалии — карликовости, избыток — к гигантизму, акромегалии (непропорционально большим рукам, ступням, голове).

Синтез в гипофизе

Данный орган вырабатывает большую часть белково-пептидных гормонов:

Гонадотропный гормон. Стимулирует процессы в организме, связанные с размножением. Ответственен за образование половых гормонов в половых железах.
Соматомедин. Гормон роста.
Пролактин. Гормон белкового обмена, ответственен за функциональность молочных желез, а также за выработку ими казеина (белка молока).
Полипептидные низкомолекулярные гормоны. Эти соединения влияют уже не на дифференцировку клеток, а на определенные физиологические процессы организма. Например, вазопрессин и окситоцин регулируют артериальное давление, «следят» за работой сердца.

Синтез в поджелудочной железе

В данном органе происходит синтез белковых гормонов, контролирующих углеводный обмен в организме. Это уже упомянутые нами инсулин и глюкагон. Сама по себе данная железа — экзокринная. Она также вырабатывает ряд пищеварительных ферментов, которые затем поступают в двенадцатиперстную кишку.

Всего лишь 1 % ее клеток будет находиться в составе так называемых островков Лангерганса. К ним относятся две особые разновидности частиц, которые функционируют, как эндокринные железы. Именно они и вырабатывают альфа-клетки (глюкагон) и бета-клетки (инсулин).

Кстати, современные ученые уже отмечают, что действие инсулина не ограничивается стимуляцией обращения глюкозы в гликоген в клетках печени. Этот же гормон ответственен за некоторые процессы пролиферации и дифференцировки во всех клетках.

Синтез в почках

В данном органе вырабатывается только один вид — эритропоэтин. Функции белковых гормонов данной группы — регуляция дифференцировки эритроцитов в селезенке и костном мозге.

Что касается синтеза самой белковой группы, то это достаточно сложный процесс. В нем задействована нервная центральная система — она действует через рилизинг-факторы.

Еще в тридцатые годы прошлого века советским исследователем Завадовским М. М. была открыта система, которую он назвал «плюс-минус-взаимодействие». Хорош пример данного закона регуляции на основе синтеза тироксина в щитовидке и синтеза в гипофизе тиреотропного гормона. Что мы видим здесь? Плюс-действие в том, что тиреотропный гормон будет стимулировать выработку щитовидной железой тироксина. А каково же минус-действие? Тироксин, в свою очередь, подавляет выработку гипофизом тиреотропного гормона.

В результате регуляции «плюс-минус-взаимодействие» мы отмечаем поддержание в крови постоянного обмена тироксина. При его недостатке деятельность щитовидки будет стимулироваться, а при избытке — подавляться.

Действие белковой группы

Давайте проследим теперь за действием белковых гормонов:

Сами по себе они не проникают в клетку-мишень. Элементы находят на ее поверхности специальные белковые рецепторы.
Последние «узнают» гормон и определенным образом связываются с ним.
Связка будет, в свою очередь, активировать фермент, находящийся на внутренней стороны мембраны клетки. Его название — аденилатциклаза.
Данный фермент начинаем превращать АТФ в циклическую АМФ (цАМФ). В иных случаях подобным образом из ГТФ получается цГМФ.
цГМФ или цАМФ далее проследует в клеточное ядро. Там она будет активировать особые ядерные ферменты, фосфорилирующие белки — негистоновые и гистоновые.
Итог — активация определенного набора генов. Например, в половых клетках начинают работать те, что ответственны за выработку стероидов.
Последний этап всего описанного алгоритма — соответствующая дифференцировка.

Инсулин

Инсулин — белковый гормон, известный практически каждому человеку. И не случайно — он самый изученный на сегодня.

Ответственен за многогранное влияние на обмен веществ практически во всех тканях организма. Однако главное его предназначение — регуляция концентрации глюкозы в крови:

Увеличивает проницаемость плазматической клеточной массы для глюкозы.
Активирует ключевые фазы, ферменты гликолиза — процесса окисления глюкозы.
Стимулирует образование из глюкозы гликогена в специальных клетках мышц и печени.
Усиливает синтез белков и жиров.
Подавляет активную деятельность ферментов, расщепляющих жиры и белки. Иными словами, обладает и анаболическим, и антикатаболическим эффектом.

Абсолютная недостаточность инсулина приводит к развитию сахарного диабета первого типа, относительная недостаточность — к развитию диабета второго типа.

Молекулу инсулина образуют две полипептидные цепи, имеющие 51 аминокислотный осадок: А — 21, В — 30. Их соединяют два дисульфидных мостика через цистеиновые остатки. Третья дисульфидная связь располагается в А-цепи.

Инсулин человека отличается от инсулина свиньи всего одним аминокислотным остатком, от бычьего — тремя.

Гормон роста

Соматотропин, СТГ, соматотропный гормон — это все его названия. Гормон роста вырабатывается передней долей гипофиза. Его относят к полипептидным гормонам — также в этой группе пролактин и лактоген плацентарный.

Основное действие следующее:

У детей, подростков, молодых людей — ускорение линейного роста за счет удлинения трубчатых длинных костей конечностей.
Мощное антикатаболическое и анаболическое действие.
Усиление синтеза белка и торможение его распада.
Способствуют уменьшению отложений подкожных запасов жира.
Усиливает сгорание жира, стремится выровнять соотношение мышечной и жировой массы.
Повышает уровень глюкозы в крови, выступая антагонистом инсулина.
Участвует в углеводном обмене.
Воздействие на островковые участки поджелудочной железы.
Стимуляция поглощения костной тканью кальция.
Иммуностимуляция.

Кортикогормон

Другие названия — адренокортикотропный гормон, кортикотропин, кортикотропный гормон и проч. Состоит из 39-ти аминокислотных остатков. Вырабатывается базофильными клетками передней части гипофиза.

Контроль за синтезом и секрецией гормонов коры надпочечников, пучковой области. Его мишени — кортизон, кортизол, кортикостерон.
Попутно стимулирует образование эстрогенов, андрогенов, прогестерона.

Белковая группа — одна из важных в семействе гормонов. Является самой разнообразной по функциям, областям синтеза.

Источник статьи: http://fb.ru/article/386762/belkovyie-gormonyi-opisanie-svoystva-funktsii-i-stroenie

Все о гормонах: какие бывают, как работают, как их используют в медицине?

Андрей Смирнов СПИД.ЦЕНТР

Наши тела состоят из миллионов клеток, и для слаженной работы им постоянно нужно обмениваться информацией, чтобы координировать работу разных органов. Для этого у нас есть два принципиально разных канала передачи информации: нервный (с помощью нервных импульсов) и гуморальный — с помощью гормонов и некоторых других веществ. «СПИД.ЦЕНТР» публикует подробный разбор устройства гормонов и их использования в лечении.

Зачем нужны гормоны? Какую роль они играют в организме?

Наши тела состоят из миллионов клеток, и для слаженной работы им постоянно нужно обмениваться информацией, чтобы координировать работу разных органов. Для этого у нас есть два принципиально разных канала передачи информации: нервный (с помощью нервных импульсов) и гуморальный — с помощью гормонов и некоторых других веществ.

Что вы делаете, если нужно сообщить человеку информацию, но он находится на другом конце города? Проще всего позвонить или написать сообщение. Для похожих целей в нашем организме используется нервная система — когда мы хотим, например, поднять руку, мозг «звонит» определенным мышечным волокнам через «телефонные провода» — нервы — и отдает соответствующую команду. Но как быть, если нужно передать какое-то сообщение сразу всем жителям города? Звонить каждому — слишком долго. Для этого у нашего организма есть свои СМИ — их функцию выполняют гормоны.

Название гуморального пути передачи информации происходит от латинского слова humor — «жидкость», так как в этом случае регулирующее вещество (гормон) вырабатывается одними клетками и попадает в жидкие среды организма (кровь, лимфу, межтканевую жидкость). Когда он по ним распространяется, то оказывает влияние на работу других клеток (клеток-мишеней).

Гуморальный путь регуляции эволюционно гораздо более древний, чем нервный. Еще в первых многоклеточных организмах клетки научились общаться между собой с помощью специальных веществ задолго до возникновения прообраза нервной системы.

Чем отличается нервная регуляция от гормональной?

Нервная регуляция работает гораздо быстрее — импульс по нервным волокнам передается за доли секунды. А между тем, как гормон выделится, попадет в кровь и доберется до клетки-мишени, могут проходить десятки секунд. При этом гормоны действуют на мишени гораздо дольше, до тех пор, пока будут оставаться в крови. Это могут быть минуты, часы или даже дни.

К тому же нервная регуляция узконаправленная — нервный импульс передается только определенным группам клеток, связанным нервным окончанием. А когда гормон выделился в кровь, он может влиять на любую клетку с подходящим рецептором.

Где в организме вырабатываются гормоны

Поэтому, когда информацию нужно передавать быстро и точно, используется нервный путь, но если надо охватить сразу много клеток, то гуморальный. Например, во время ходьбы мозгу нужно очень быстро и точно напрягать и расслаблять десятки разных мышц, причем каждую их них — в строго определенный момент времени. Для этого отлично подходят нервные импульсы. Но чтобы отрегулировать уровень глюкозы в крови, нужно сообщить сразу всем клеткам организма, с какой скоростью они эту глюкозу могут из крови поглощать, и это гораздо удобнее сделать с помощью гормона.

В нашем организме оба пути регуляции объединены в общую систему нейрогуморальной регуляции и работают синхронно под контролем центральной нервной системы, гипоталамуса и гипофиза.

Чем гормоны отличаются друг от друга?

С точки зрения химической природы гормоны очень сильно различаются — они могут быть производными аминокислот (тироксин, адреналин), стероидами (кортизол, половые гормоны), полипептидами и белками (окситоцин, инсулин). При этом у всех гормонов есть общие свойства.

Гормоны секретируются специализированными железами и влияют на работу других органов и клеток за пределами самой железы.

Гормоны влияют на работу органов и клеток в очень маленьких концентрациях.

Гормоны влияют на клетки, связываясь с рецепторами — специальными белками на поверхности клеток. Если у клетки нет рецептора для соответствующего гормона, она никак не отреагирует на этот гормон.

Гормоны действуют через изменение скорости синтеза ферментов в клетках или через изменение скорости ферментативных реакций в клетках, но при этом сами не являются ферментами.

Как правило, у гормонов много различных физиологических эффектов и они по-разному влияют на органы и ткани.

То или иное вещество может не всегда выступать как гормон. Например, норадреналин — это гормон надпочечников, он влияет на тонус сосудов, работу сердца и других органов. В то же время он выделяется в синапсах и участвует в передаче сигналов между нейронами — в этом случае он уже играет роль нейромедиатора, а не гормона.

Где вырабатываются гормоны?

Большинство из них вырабатываются в специальных органах — железах внутренней секреции, или эндокринных железах. Основные из них:

Работа эндокринных желез регулируется гипоталамусом и гипофизом. В общем виде это выглядит так: гипоталамус под влиянием нервных импульсов выделяет специальные вещества — рилизинг-факторы. Они стимулируют выработку гормонов гипофиза (тропинов, или тропных гормонов), и уже под их влиянием другие железы начинают секретировать свои гормоны.

Важный элемент регуляции работы эндокринных желез — отрицательная обратная связь. Гипофиз постоянно контролирует концентрацию каждого гормона в крови, и когда какого-то гормона становится слишком много, он дает команду «горшочек, не вари» нужной железе.

Как связаны гормоны с биоритмами?

Уровень секреции гормонов в организме постоянно меняется. У одних гормонов он не ритмичен и зависит от внешних факторов, так, секрецию инсулина стимулирует прием пищи. Но все же секреция многих гормонов работает с четкой периодичностью — это называют циркадными ритмами. Их изучает отдельная наука — хронобиология.

Суточный ритм организма человека выглядит так: с наступлением темноты повышается секреция гормона сна — мелатонина. Это вещество синтезируется в эпифизе (шишковидной железе), способствует наступлению сна и выделяется всю ночь. Кстати мелатонин может с возрастом меньше синтезироваться — это одна из причин, почему пожилые люди чаще страдают бессонницей. А хронотипы сов и жаворонков появляются именно из-за разных по времени (разница в несколько часов) пиковых концентраций мелатонина и кортизола.

по теме

Лечение

Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам

Когда человек спит, также меньше выделяется гормонов надпочечников (гормонов стресса) и одновременно повышается секреция соматотропного гормона (СТГ) — он отвечает за стимуляцию роста различных тканей. Пик концентрации СТГ приходится на 2-3 часа ночи. Так что утверждение, что мы растем во сне, — научно доказанный факт.

Около 5-7 утра снова повышается выделение гормонов надпочечников, а с восходом солнца перестает синтезироваться мелатонин — все это помогает проснуться. Также на утренние часы приходится пик концентрации тестостерона, с чем связано возникновение утренней эрекции у мужчин.

Помимо суточных ритмов есть и более продолжительные циклы колебания уровня гормонов. Например, изменение уровня женских половых гормонов происходит с периодичностью примерно в 28 дней и регулирует течение менструального цикла. Причем концентрация гормонов существенно меняется на протяжении жизни. В подростковом возрасте гораздо больше синтезируется гормона роста, а в пожилом — существенно меньше вырабатывается половых гормонов.

Как гормоны используют в медицине?

Учитывая мощное и многогранное влияние гормонов на организм, многие из них широко применяются в медицинской практике. Есть несколько основных направлений их использования.

Первый — заместительная гормональная терапия (ЗГТ). Обычно именно ее имеют в виду, сообщая близким трагическим голосом: «Врач назначил мне гормоны» и «Я никогда с них не слезу», готовясь к каким-то ужасным побочным эффектам и необратимым изменениям в организме. На практике все оказывается гораздо прозаичнее: побочных эффектов почти нет или они быстро проходят, человек продолжает обычную жизнь, и ЗГТ на нее практически никак не влияет.

Эта терапия назначается, когда в организме не вырабатывается нужный гормон в необходимых количествах. Учитывая важную роль гормонов, своевременное назначение терапии позволяет избежать серьезных или даже необратимых проблем со здоровьем.

Как правило, гормональная терапия назначается пожизненно, так как в большинстве случаев причины подобных проблем современная медицина еще не научилась решать. И здесь важно не путать причину со следствием: невозможность «слезть с гормонов» связана не с влиянием самой ЗГТ, а с тем, что недостаточность собственной эндокринной функции никуда не исчезнет.

Учитывая, что гормоны секретируются в нашем организме практически постоянно, нельзя делать «перерывы» или «каникулы» в терапии. Также опасно без рекомендации врача менять дозировку.

Возможно, страх перед ЗГТ связан с историческими причинами: первые препараты гормонов часто выделяли их желез животных (например, бычий или свиной инсулин), они содержали много примесей и действительно имели не самую хорошую переносимость. Сейчас для ЗГТ используют современные высокоочищенные препараты гормонов человека — они безопасны и эффективны.

В большинстве случаев при назначении гормональной терапии не нужна корректировка доз или отмена других препаратов (например, антиретровирусной терапии), так как ЗГТ имитирует естественную работу эндокринных желез. Но некоторые особенности течения основного заболевания все же нужно учитывать. Например, если лекарство содержит в качестве вспомогательных веществ глюкозу, мальтозу, сахар или другие углеводы, их количество нужно учитывать пациентам, получающим инсулин. Также следует учитывать влияние на активность печеночных ферментов некоторых АРВ-препаратов, например, ингибиторов протеазы. Если соответствующие печеночные ферменты участвуют в расщеплении назначенного гормонального препарата, может потребоваться коррекция дозы гормона — это проверяет и учитывает врач.

Могут ли гормонами лечить заболевания, не связанные с самими гормонами?

Да, это еще одно направление их использования. Например, адреналин повышает артериальное давление благодаря сокращению сосудов и усилению работы сердца. Поэтому его используют для лечения шоковых состояний, когда нужно быстро повысить артериальное давление. А у глюкокортикоидных гормонов мощное противовоспалительное действие, и они подавляют реакции иммунной системы, поэтому их очень широко используют при лечении аллергических заболеваний, бронхиальной астмы и других хронических воспалительных заболеваний.

Во многих случаях «природный» гормон помимо полезного эффекта для лечения заболевания обладает и нежелательными. У мужских половых гормонов есть мощное анаболическое действие — усиливают синтез белка и рост мышц. Это полезно при лечении людей с тяжелой степенью истощения (например, после сильных ожогов). Но в то же время они влияют на половую сферу, повышают агрессивность, могут приводить к чрезмерному увеличению предстательной железы.

Уменьшить ненужные «лишние» эффекты можно с помощью синтетических и полусинтетических аналогов. То есть подбираются вещества, близкие по химической структуре к природному гормону, но при этом у них «нужное» действие более выражено, а «лишние» минимизированы. Именно таким путем из природных мужских половых гормонов получили анаболики — они сильнее стимулируют синтез белка и меньше влияют на половую сферу, чем тестостерон. Сейчас синтетические аналоги гормонов применяют значительно чаще, чем сами природные гормоны.

Также в медицине используют антагонисты гормонов. Это вещества, которые связываются с рецептором природного гормона на поверхности клетки, но при этом характерного влияния не оказывают. Такие вещества часто используют для лечения заболеваний, связанных с избыточной секрецией гормона или когда вредны даже «нормальные» концентрации. Например, некоторые злокачественные опухоли активно растут под влиянием определенных гормонов, и чтобы остановить рост опухоли, нужно «выключить» действие гормона. Так, опухолям предстательной железы для роста часто требуется стимулирующее влияние тестостерона. Один из способов лечения — назначить бикалутамид. Этот препарат связывается с тестостероновыми рецепторами опухоли, блокирует влияние тестостерона и тормозит рост опухоли.

При назначении гормональных препаратов на фоне другой терапии, в том числе и АРВТ, требуется обязательная проверка совместимости препаратов, как и в случае совместного назначения любых других лекарственных средств.

Зачем трансгендерные люди пьют гормоны? И как это работает?

Половые гормоны влияют не только на развитие и функцию репродуктивной системы, но также и на развитие вторичных половых признаков, формируя «мужской» или «женский» внешний облик. Поэтому прием половых гормонов часто является важной частью трансгендерного перехода: такая терапия влияет на внешность гораздо сильнее хирургический операций.

Источник статьи: http://spid.center/ru/articles/2764/

Белковые гормоны: свойства, функции и строение