WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

Метод основан на выделении гена соответствующего пептидного гормона (например, инсулина или соматотропина) и включении его в геном бактериальных клеток, приобретающих таким образом способность к синтезу данного гормона. В результате размножения образуются большие массы бактерий, активно синтезирующих гормоны.

5.3. МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нестимулированный уровень гормонов в крови очень низок, он расположен в пределах от микромолярных (10–6 М) до пикомолярных (10–12 М) концентраций. В этом отношении гормоны резко отличаются, например, от глюкозы, содержащейся в крови в миллимолярных концентрациях (4·10–3 М). В силу низкой концентрации гормонов их не только трудно выделить, идентифицировать, но и точно количественно определить. Поэтому для их определения требуются высокочувствительные методы:

1) широко используется радиоиммуннологический метод, основанный на конкурентном связывании меченого и немеченого гормона с различными белками: антителами, транспортными белками (например, связывание кортизола, прогестерона и половых гормонов с соответствующими транспортными белками крови) или рецепторами (например, связывание адренокортикотропина с мембранами надпочечников).

Этот метод отличается не только высокой специфичностью, но и исключительно высокой чувствительностью. В своей речи, произнесённой по случаю присуждения Нобелевской премии, для наглядности чувствительности метода Ялоу сравнила концентрацию определяемого этим методом гормона в анализируемом растворе с концентрацией сахара в очень большом озере после растворения в нём одного кусочка;

2) для количественного определения пептидных гормонов широко применяют биологические методы, основанные на характерных для каждого гормона биологических эффектах. Например, содержание лютеинизирующего гормона устанавливают по снижению в яичниках крыс содержания аскорбиновой кислоты;

3) для анализа небелковых гормонов применяют химические методы, например, стероидные гормоны и адреналин определяют колориметрическим методом.

5.4. СВОЙСТВА ГОРМОНОВ 1. Растворимость. Низкомолекулярные пептидные гормоны и производные аминокислот – водорастворимые соединения. Стероидные гормоны хорошо растворимы в жирах.

2. Концентрация. При стимуляции секреции какого-либо гормона его концентрация в крови возрастает иногда на несколько порядков. После прекращения секреции концентрация этого гормона быстро возвращается к исходной.

3. Время жизни в крови очень невелико, часто оно не превышает нескольких минут.

4. Время действия. Некоторые гормоны вызывают немедленный биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выбрасывать глюкозу в кровь уже через несколько секунд после выделения адреналина в кровоток.

В случае тиреоидных гормонов или эстрогенов реакция тканеймишеней на эти гормоны достигает максимума в течение нескольких часов или даже дней (из-за разного механизма действия гормонов).

5.5. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ В последние годы достигнуты большие успехи в выяснении молекулярных механизмов действия гормонов. Первым этапом взаимодействия гормонов с клетками является их связывание со специфическими белками-рецепторами органов-мишеней.

Рассмотрим схему регуляции синтеза гормонов в организме человека (рис. 12).

Гипоталамус получает и интегрирует сигналы, идущие из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд веществ пептидной природы, так называемые рилизингфакторы, или нейрогормоны, которые поступают в первичные мишени: переднюю и заднюю доли гипофиза, расположенного непосредственно под гипоталамусом.

Сенсорные импульсы из внешней среды Центральная нервная система Нервные импульсы Гипоталамус Рилизинг-факторы Либерины Статины + – Передняя доля Задняя доля гипофиза гипофиза Тиреотроп- Адренокор- Гонадо- Пролактин Сомато- Вазо- Окситоцин ный тикотропный тропные тропный прессин гормон гормон гормоны гормон Щитовидная Кора надпо- Семенники и Молочные Клетки Гладкие Артериолы поджелу- мышцы, железа чечников яичники железы дочной молочная железы железа Кортико- Андрогены Инсулин Тироксин стероиды Эстрогены Глюкагон Соматостатин Изменение (+, –) концентрации гормонов в крови Рис. 12. Схема регуляции синтеза гормонов в организме человека Обратная связь Гормоны, вырабатываемые гипоталамусом, такие же, как и вырабатываемые гипофизом, но имеют разное действие. Либерины высвобождают соответствующие гормоны гипофиза, например, тиролиберин высвобождает тиротропин, а статины тормозят действие соответствующих гормонов гипофиза.

Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какогото одного гормона передней доли гипофиза. В случае стимуляции секреции гормоны гипофиза выделяются в кровь и достигают эндокринных желёз (вторичные мишени), а именно: коры надпочечников, эндокринных клеток поджелудочной железы, щитовидной, молочной желёз и яичников или семенников. В результате этой команды железы, в свою очередь, начинают выделять собственные специфические гормоны. Последние с током крови попадают на рецепторы гормонов, расположенные на поверхности или внутри клеток тех тканей, которые являются конечными мишенями (например, мышцы, печень, репродуктивные органы, сердце и т.д.).

Рецепторы водорастворимых пептидных и аминных гормонов, не способных быстро проникать через клеточную мембрану, располагаются на наружной поверхности клеток-мишеней (рис. 13).

Рис. 13. Механизм действия пептидных гормонов (не проникающих через клеточные мембраны) на внутриклеточные процессы через вторичных посредников (цАМФ, G-белок и др.); ПК – протеинкиназа (фосфотрансфераза); АЦ – аденилатциклаза Рис. 14. Механизм действия стероидных гормонов (проникающих через клеточные мембраны) Действие подавляющего большинства этих гормонов опосредовано изменением в клетке концентрации циклического 3/,5/-аденозинмонофосфата (цАМФ). Связывание гормона с рецептором, находящимся на клеточной поверхности, вызывает активацию фермента аденилатциклазы, катализирующего превращение АТФ в цАМФ. Последний взаимодействует с регуляторной субъединицей фермента протеинкиназы и вызывает её отщепление от каталитической субъединицы.

Освободившаяся субъединица протеинкиназы катализирует фосфорилирование ряда белков, в результате чего изменяются конформации некоторых структурных белков и активность многих ферментов.

Стероидные гормоны проникают в клетку и связываются с цитоплазматическими рецепторами. Образовавшийся комплекс транспортируется в ядро, где он связывается с белками хроматина и регулирует транскрипцию определённых генов (рис. 14).

Гормоны щитовидной железы также действуют непосредственно на ядро, но в отличие от стероидных после проникновения в клетку сразу связываются с ядерными рецепторами.

Более упрощённо механизм действия гормонов можно описать следующим образом: как только молекула гормона присоединяется к рецептору, расположенному на поверхности или внутри клеткимишени, рецептор претерпевает характерные изменения, которые приводят к образованию или высвобождению в клетке медиатора, называемого обычно посредником. Этот посредник передаёт сигнал от рецептора гормона на соответствующий фермент или на молекулярную систему внутри клетки, которые собственно и выполняют приказ, доставленный гормоном. Внутриклеточный посредник либо регулирует скорость ферментативной реакции, либо включает экспрессию гена (или группы генов), находящегося в неактивном состоянии.

По существу каждая эндокринная система представляет собой набор реле, через которые сигнал от центральной нервной системы передаётся к специфической молекуле в клетках-мишенях.

Гормоны регулируют соподчинённость и взаимосвязь разнообразных химических реакций в различных органах и тканях, т.е. регуляция осуществляется на уровне субклеточных структур (формирование полисом, белково-липидных мембран), клетки (ядерно-цитоплазматических отношений), органа/организма и, наконец, среды.

Само возникновение гормонов в процессе эволюции живой материи связано с её дифференциацией, обособлением тканей и органов, деятельность которых должна быть тонко скоординирована. В свою очередь, деятельность желёз внутренней секреции, продуцирующих гормоны, находится под контролем центральной нервной системы.

Классическим примером этого служит гипофиз – железа внутренней секреции, являющаяся непосредственно составной частью мозга.

5.6. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ГОРМОНОВ Биологическая роль гормонов очень разнообразна. Они регулируют обмен веществ, рост клеток и тканей, ритм сердца, кровяное давление, работу почек и других органов. Гормоны воздействуют на окислительно-восстановительные системы, на изменение проницаемости тканей и поверхности раздела клеток, на поступление в кровоток ферментов, на биосинтез ферментов и коферментов и т.д.

Такая многофункциональность гормонов обусловлена их очень большой специфичностью и высокой биологической активностью.

5.6.1. Гормоны щитовидной железы По значимости среди желёз внутренней секреции щитовидная железа занимает одно из первых мест. Она состоит из двух овальных тел, расположенных по обе стороны нижней части гортани и трахеи и соединённых друг с другом перешейком. Её вес у взрослого здорового человека – 20…30 г. Она обильно снабжается кровью, за 1 мин через неё протекает количество крови в три раза превосходящее её собственный вес. В ней много нервных волокон, через которые регулирует её деятельность центральная нервная система.

В состав щитовидной железы входит йод. Содержание йода в ней в несколько сот раз больше, чем в других органах. В щитовидке концентрация йода 20…50 мг %, а в печени и коже – 0,1 мг %, в крови – 0,003…0,01 мг %. Характер пищи оказывает большое влияние на содержание йода в железе. Рыба, яйца, зелёные овощи и другие продукты способствуют увеличению количества йода в железе.

Активным началом щитовидной железы являются тироксин и трийодтиронин.

Синтез тироксина происходит следующим образом:

–Нтирозин дийодтирозин аланин тироксин (тетрайодтиронин) Нормальная функция щитовидной железы связана с достаточным поступлением в организм йода и со способностью поглощать его. При пониженной функции железы йод в ней концентрируется медленнее, а при гиперфункции – быстрее, чем в норме.

Гипофункция железы в детском возрасте приводит к карликовому росту, уродливому строению тела и резкой задержке умственного развития (кретинизму). Атрофия железы у взрослых – заболевание микседема (отёчность, задержка воды в тканях, понижение обмена, вялость, ожирение, старческий вид не по возрасту).

При гиперфункции возникает базедовая болезнь.

Установлено, что гормон щитовидной железы влияет на все виды обмена: на азотный, водный и жировой обмен. Есть данные, указывающие на то, что тироксин усиливает распад белков, что свидетельствует о его влиянии на окислительные процессы в тканях.

5.6.2. Гормоны надпочечников Надпочечные железы представляют собой два небольших органа (5…8 г каждый), расположенных над верхним краем почки. Надпочечная железа состоит из двух слоёв: коркового, имеющего жёлтый цвет, и мозгового, имеющего более тёмную окраску. Они имеют раздельную систему кровообращения и выделяют гормоны различной химической природы и различного физиологического действия. Надпочечники обильно снабжаются кровью, через них за 1 мин протекает крови в раз больше их собственного веса.

Мозговой слой вырабатывает гормон адреналин (первый гормон, полученный в кристаллическом виде). В 1904 г. удалось его синтезировать.

адреналин Адреналин вызывает сильный подъём кровяного давления, обуславливаемый максимальным сокращением мелких артерий, повышает работоспособность мышц, увеличивает теплопродукцию, вызывает расширение зрачков. Особенно адреналин способствует расщеплению гликогена печени с образованием глюкозы. Адреналин усиливает и распад гликогена мышц, сопровождающийся накоплением молочной кислоты. Для физиологического эффекта достаточно ничтожно малых доз адреналина – 0,0001…0,00001 мг на 1 кг веса.

Большие дозы адреналина токсичны.

Ещё в надпочечниках содержится норадреналин:

Он обнаружен также в экстрактах из сердца, печени, мозга, селезёнки и в крови. Оказывает влияние на артериальное давление. Его можно считать предшественником адреналина и самостоятельным гормоном.

Гормоны коры надпочечников оказывают влияние на углеводный обмен, так как способствуют превращению неуглеводных веществ (например, аминокислот) в углеводы. При поражении надпочечников наблюдается также изменение в белковом обмене (уменьшается выделение азота с мочой), нарушается терморегуляция, кислотно-щелочное равновесие, падает кровяное давление.

5.6.3. Гормоны поджелудочной железы Поджелудочная железа является железой внешней и внутренней секреции. В качестве железы внешней секреции она выделяет сок, содержащий пищеварительные ферменты. В железистой ткани разбросаны островки клеток (их масса меньше 1% от массы железы) разного вида:, и т.д., которые содержат цинк. -клетки вырабатывают инсулин (от лат. insula – остров), -клетки вырабатывают гормон глюкагон, -клетки вырабатывают гормон соматостатин.

Инсулин – это белок с молекулярной массой 5700, его структура выяснена в 1955 г. Он содержит две полипептидные цепочки, из которых одна начинается с глицина (21 кислотный остаток), а другая – с фенилаланина (30 аминокислотных остатков). Полипептидные цепочки связаны двумя S–S-мостиками.

Инсулин оказывает сильное влияние на углеводный обмен, понижает содержание сахара в крови, активирует синтез гликогена из глюкозы, увеличивает клеточную проницаемость по отношению к глюкозе, способствует расщеплению глюкозы и фиксирует воду в тканях.

Активирует синтез белков из аминокислот и тормозит образование углеводов из белков и жиров.

Глюкагон представляет собой полипептид из 29 аминокислотных остатков, имеет молекулярную массу 3500. Вызывает повышение содержания глюкозы в крови и распад гликогена в печени. Подобно адреналину, глюкагон активирует фосфорилазу печени (его действие обратно действию инсулина).

Соматостатин регулирует секрецию инсулина.

5.6.4. Гормоны гипофиза Гипофиз – нижний мозговой придаток, вес 0,5…0,7 г. Он имеет сложную структуру и многообразную секреторную деятельность.

Все гормоны гипофиза – простейшие белки или белковоподобные вещества.

Соматотропин состоит из 191 аминокислотного остатка, имеет молекулярную массу 21 000. Это гормон роста, он усиливает синтез белка в тканях, что увеличивает их объём и рост. Он также способствует отложению кальция в костях и влияет на образование костной и хрящевой тканей. Оказывает влияние на углеводный обмен, тормозит использование глюкозы в тканях и вызывает типичные признаки диабета, т.е. влияет на действие инсулина.

Кортикотропин стимулирует функцию надпочечников, вероятно способствует превращению холестерина в гормоны. Косвенно влияет на углеводный обмен. Состоит из 39 аминокислотных остатков.

Лютеинизирующий гормон (ЛГ) поддерживает функцию жёлтого тела в яичниках, способствует сохранению беременности и стимулирует функцию молочных желёз.

Тиротропин способствует синтезу гормонов в щитовидной железе и поступлению их в кровь.

Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) способствует созреванию фолликул и ускоряет сперматогенез.

Окситоцин вызывает энергичное сокращение гладкой мускулатуры, особенно матки, и стимулирует отделение молока у лактирующих животных.

Вазопрессин повышает кровяное давление и понижает диурез.

5.7. ПРИМЕНЕНИЕ Наиболее широко гормоны используют при эндокринных заболеваниях, связанных с недостатком или отсутствием в организме эндогенного гормона, например, инсулина при сахарном диабете.

Гормоны также используются для усиления или подавления функции той или иной эндокринной железы. Так, гормон передней доли гипофиза стимулирует соответствующие периферические железы (например, адренокортикотропин – кору надпочечников, тиреотропин – щитовидную железу), а гормоны периферических желёз подавляют секрецию гипофизарных гормонов (например, кортикостероиды подавляют секрецию адренокортикотропина).

Важные области применения гормонов – акушерство и гинекология. Окситоцин используют для усиления родовой деятельности, пролактин – для стимуляции секреции молока. Стероидные половые гормоны используют при дисфункции половой системы и в качестве противозачаточных средств.

При лечении неэндокринных заболеваний применяют гормоны коры надпочечников, например, при лечении воспалительных процессов, аллергических заболеваний, нефрите, ревматоидном артрите и др.

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.