§ 17. Гормоны
Глава VI. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
§ 17. ГОРМОНЫ
Общие представления о гормонах
Слово гормон происходит от греч. гормао — возбуждать.
Гормоны – это органические вещества, выделяемые железами внутренней секреции в небольших количествах, транспортируемые кровью к клеткам-мишеням других органов, где они проявляют специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Некоторые гормоны синтезируются не только в эндокринных железах, но и клетками других тканей.
Для гормонов характерны следующие свойства:
a) гормоны секретируются живыми клетками;
b) секреция гормонов осуществляется без нарушения целостности клетки, они поступают непосредственно в кровяное русло;
c) образуются в очень малых количествах, их концентрация в крови составляет 10
d) гормоны обладают высокой биологической активностью;
e) каждый гормон действует на определенные клетки-мишени;
f) гормоны связываются со специфическими рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс, который определяет биологический ответ;
g) гормоны имеют небольшой период полужизни, обычно несколько минут и не более одного часа.
Гормоны по химическому строению делятся на три группы: белковые и пептидные гормоны, стероидные гормоны и гормоны, являющиеся производными аминокислот.
Пептидные гормоны представлены пептидами с небольшим числом аминокислотных остатков. Белки-гормоны содержат до 200 аминокислотных остатков. К их числу относятся гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и др. Большинство белковых гормонов синтезируются в виде предшественников –
Рис. 58. Образование инсулина из предшественника.
К производным аминокислот относятся гормоны адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин. К стероидным принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).
Регуляция секреции гормонов
Верхнюю ступень в регуляции секреции гормонов занимает гипоталамус – специализированная область мозга (рис. 59). Этот орган получает сигналы из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд регуляторных гипоталамических гормонов. Их называют рилизинг-факторы. Это пептидные гормоны, состоящие из 3 – 15 аминокислотных остатков. Рилизинг-факторы поступают в переднюю долю гипофиза – аденогипофиз, расположенный непосредственно под гипоталамусом. Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-либо одного гормона аденогипофиза. Одни рилизинг-факторы стимулируют секрецию гормонов, их называют
Рис. 59. Регуляция секреции гормонов
Интересно знать! Гипоталамические гормоны, по сравнению с другими гормонами, выделяются в наименьших количествах. Например, для получения 1 мг тиролиберина (стимулирующего деятельность щитовидной железы) потребовалось 4 т ткани гипоталамуса.
Механизм действия гормонов
Гормоны отличаются по своему быстродействию. Одни гормоны вызывают быстрый биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выделять глюкозу в кровь после появления адреналина в кровяном русле уже через несколько секунд. Ответ же на действие стероидных гормонов своего максимума достигает через несколько часов и даже дней. Столь значительные различия в скорости ответа на введение гормона связаны с различным механизмом их действия. Действие стероидных гормонов направлено на регуляцию транскрипции. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану в цитоплазму клетки. Там они связываются со специфическим рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Последний, попадая в ядро, взаимодействует с ДНК и активирует синтез иРНК, которая далее транспортируется в цитоплазму и инициирует синтез белка (рис. 60.). Синтезированный белок определяет биологический ответ. Аналогичным механизмом действия обладает и гормон щитовидной железы тироксин.
Действие пептидных, белковых гормонов и адреналина направлено не на активацию синтеза белка, а на регуляцию активности ферментов или других белков. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности клеточной мембраны. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс запускает серию химических реакций. В результате происходит фосфорилирование некорых ферментов и белков, вследствие которого изменяется их активность. В итоге наблюдается биологический ответ (рис. 61).
Рис. 60. Механизм действия стероидных гормонов
Рис. 61. Механизм действия пептидных гормонов
Гормоны – производные аминокислот
Как отмечалось выше, к гормонам, являющимся производными аминокислот, относятся гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) (рис. 62). Все эти гормоны являются производными тирозина.
Рис. 62. Гормоны – производные аминокислот
Органами–мишенями адреналина являются печень, скелетные мышцы, сердце и сердечно-сосудистая система. Близок по структуре к адреналину и другой гормон мозгового слоя надпочечников – норадреналин. Адреналин ускоряет ритм сердца, повышает кровяное давление, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая, таким образом, мышцы топливом. Действие адреналина направлено на то, чтобы подготовить организм к экстремальным условиям. В состоянии тревоги концентрация адреналина в крови может увеличиться почти в 1000 раз.
Щитовидная железа, как отмечали выше, секретирует два гормона – тироксин и трииодтиронин, их соответственно обозначают Т4 и Т3. Главным результатом действия этих гормонов является увеличение скорости основного обмена.
При повышенной секреции Т4 и Т3 развивается так называемая Базедова болезнь. В таком состоянии скорость обмена веществ увеличена, пища сгорает быстро. Больные выделяют больше тепла, им свойственна повышенная возбудимость, у них наблюдаются тахикардия, потеря массы тела. Дефицит гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке роста и умственного развития
Интересно знать! Если поместить головастиков в воду, не содержащую иод, то их метаморфоз задерживается, они достигают гигантских размеров. Добавление иода в воду приводит к метаморфозу, начинается редукция хвоста, появляются конечности, они превращаются в нормальную взрослую особь.
Пептидные и белковые гормоны
Это наиболее разнообразная группа гормонов. К ним относятся рилизинг-факторы гипоталамуса, тропные гормоны аденогипофиза, гормоны эндокринной ткани поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и многие другие.
Главной функцией инсулина является поддержание определенного уровня глюкозы в крови. Инсулин способствует поступлению глюкозы в клетки печени и мышц, где она в основном превращается в гликоген. При недостатке выработки инсулина или полном его отсутствии развивается заболевание сахарный диабет. При этом заболевании ткани больного не могут поглощать глюкозу в достаточных количествах, несмотря на ее повышенное содержание в крови. У больных происходит выведение глюкозы с мочой. Это явление получило название «голод среди изобилия».
Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие, он повышает содержание глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени с образованием глюкозы, поступающей затем в кровь. В этом его действие сходно с действием адреналина.
Секретируемый аденогипофизом гормон роста, или соматотропин, ответствен за рост скелета и увеличение массы тела человека и животных. Недостаточность этого гормона приводит к карликовости, избыточная же его секреция выражается в гигантизме,
Стероидные гормоны
Как отмечено выше, к стероидным гормонам принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).
В коре надпочечников синтезируются свыше 30 гормонов, их называют также кортикоидами. Кортикоиды делят на три группы. Первая группа – это глюкокортикоиды, они регулируют углеводный обмен, оказывают противовоспалительное и антиаллергическое действие. Вторую группу составляют минералокортикоиды, они поддерживают, главным образом, водно-солевой баланс в организме. К третьей группе относятся кортикоиды, занимающие промежуточное положение между глюкокортикоидами и минералокортикоидами.
Среди половых гормонов различают андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Андрогены стимулируют рост и созревание, поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков. Эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы.
|
ГОРМОНЫ животных (от греч. hormao-привожу в движение, побуждаю),
в-ва, вырабатываемые специализиров. клетками и железами внутр. секреции
и регулирующие обмен в-в отдельных органов и всего организма в целом. Для
всех гормонов характерна большая специфичность действия и высокая биол. активность.
Химическое строение. Известно более 40 гормонов человека и животных (см. табл.). По хим. строению их делят на три группы: производные аминокислот, стероидные и пептидные. Гормоны первой группы (напр., адреналин, тироксин)по структуре близки
к тирозину и триптофану (см. Аминокислоты). Стероидные гормоны, содержащие
в своей основе структуру циклопентанпергидрофенантренового кольца, по числу
углеродных атомов делят на три семейства: гормоны коры надпочечников и прогестерон
(С21-стероиды) — производные прегнана (ф-ла I), мужские половые
гормоны (С19-стероиды) — производные андростана (II, R = СН3)
и женские половые гормоны (С18-стероиды)- производные эстрона (И,
R = Н).
Пептидные гормоны условно делят на четыре подгруппы: пептиды (вазопрессин, окситоцин и др.), полипептиды (адренокортикотропин, глюкагон, инсулин, кальцитопин и др.), простые белки (напр., плацентарный лактоген, пролактин, соматотропин)и гликопротеины (лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон и др.). Последние состоят из двух субъединиц, причемсубъединицы во всех гликопротеинных гормонах имеют очень сходное строение, тогда как строениесубъединиц характерно для каждого гормона этой подгруппы и определяет специфику его действия. Изучается взаимосвязь между структурой и ф-цией пеп-тидных гормонов. Для этого при помощи фрагментации молекулы выявляют аминокислотные звенья, к-рые определяют биол. активность гормонов, путем хим. модификаций молекул гормонов устанавливают роль разл. функц. групп. Механизм действия. Стероидные гормоны, проникнув в клетку, связываются с цитоплазматич. рецепторами, образовавшийся комплекс транспортируется в ядро, где он связывается с белками хроматина и регулирует транскрипцию определенных генов. Гормоны щитовидной железы также действуют непосредственно на ядро, но, в отличие от стероидных, после проникания в клетку сразу связываются с ядерными рецепторами. Все остальные гормоны взаимод. с рецепторами, находящимися на клеточной пов-сти. Действие подавляющего большинства этих гормонов опосредовано изменением в клетке концентрации циклич. 3′,5′-аденозинмонофосфата (ц-АМФ). Связывание гормонов с-рецептором, находящимся на клеточной пов-сти, вызывает активацию фермента аденилатциклазы, катализирующего превращение АТФ в ц-АМФ; последний взаимод. с регуляторной субъединицей фермента протеинкиназы и вызывает ее отщепление от каталитич. субъединицы. Освободившаяся субъединица протеинкиназы катализирует фосфорилирование ряда белков, в результате чего изменяются конформация нёк-рых структурных белков и активность мн. ферментов. Для нек-рых пептидных гормонов (напр., инсулина, пролактина, соматотропина) механизм действия еще не расшифрован, но, повидимому, они также взаимод. с рецепторами, находящимися на клеточной пов-сти, вызывая образование посредников. Получение. Небелковые гормоны, пептидные гормоны небольшой мол. массы и активные фрагменты нек-рых полипептидных гормонов синтезируют. Полипептидные и белковые гормоны получают гл. обр. экстрагированием из желез убойного скота и послед. очисткой. Разработаны способы получения нек-рых пептидных гормонов (напр., инсулина и соматотропина) с использованием генной инженерии. Метод основан на выделении гена соответствующего гормона и включении его в геном бактериальных клеток, приобретающих т. обр. способность к синтезу данного гормона. В результате размножения образуются большие массы бактерий, активно синтезирующих гормоны. Применение. Наиб. широко гормоны используют при эндокринных заболеваниях, связанных с недостатком или отсутствием в организме эндогенного гормона (напр., инсулин при сахарном диабете). Гормоны применяют также для усиления или подавления ф-ции той или иной эндокринной железы. Так, гормоны передней доли гипофиза стимулируют соответствующие периферич. железы (напр., адренокортикотропин-кору надпочечников, тиреотропин-щитовидную железу), а гормоны периферич. желез подавляют секрецию гипофизарных гормонов (напр., кортикостероиды подавляют секрецию адренокортикотро-пина). Важные области применения гормонов-акушерство и гинекология. Так, хорионический гонадотропин используют для лечения бесплодия, окситоцин-для усиления родовой деятельности, пролактин-для стимуляции секреции молока. Стероидные половые гормоны применяют при разл. видах дисфункции половой системы, в кач-ве противозачаточных ср-в и при лечении нек-рых форм рака (женские половые гормоны при раке предстательной железы, мужские-при раке молочной железы). Важная роль принадлежит гормонам и в лечении мн. неэндокринных заболеваний; в первую очередь это относится к гормонам коры надпочечников, к-рые применяются при воспалит. процессах, аллергич. заболеваниях, нефрите, рев-матоидном артрите и др. Мужские стероидные половые гормоны и их синтетич. аналоги -анаболические вещества. ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ ПОЗВОНОЧНЫХ
Методы количеств. определения. Концентрация гормонов в крови и тканях очень мала (10-6-10-10 М), поэтому для их определения требуются высокочувствит. методы. Широко используются радиолигандные методы, основанные на конкурентном связывании меченого и немеченого гормонов с разл. белками: антителами, транспортными белками (напр., связывание кортизола, прогестерона и половых гормонов с соответствующими транспортными белками крови) или рецепторами (напр., связывание адренокортикотропина с мембранами надпочечников и лютеинизирующего гормона с мембранами семенников крыс). Для анализа небелковых гормонов применяют хим. методы; напр., стероидные гормоны и адреналин определяют флуорометрич. и колориметрич. методами. Для количеств. определения пептидных гормонов наряду с радиолигандными широко применяются биол. методы, основанные на характерных для каждого гормона биол. эффектах. Напр., содержание лютеинизирующего гормона устанавливают по увеличению массы яичников у гипофизэктомированных крыс или по снижению в них содержания аскорбиновой к-ты. Лит. Биохимия гормонов и гормональной регуляции, М., 1976; Взаимодействие гормонов с рецепторами, пер. с англ., М., 1979; Кли мов П. К., в кн.: Физиология эндокринной системы. Л., 1979, с. 414-48; Савченко О. Н., Гормоны половых желез, там же, с. 352-71; Hormones and cell regulation, Amst., 1981 (Proc. of the 5lh YNSERM Europ. Sympos.). Н. А. Юдаев. === Страница «ГОРМОНЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии. |
Гонадотропные гормоны: функции, влияние на организм
Содержание статьи:
Гонадотропные гормоны (ГГ) – биологически активные вещества, синтезируемые передней долей гипофиза и плацентой, основным предназначением которых является регуляция работы половых желез. К гонадотропинам, так еще называют эту группу гормонов, относятся:
Гонадотропные гормоны – важное звено нейрогуморальной системы регуляции. Знание их функций в организме помогает в диагностике и лечении различных заболеваний.
Гонадотропные гормоны отвечают за репродуктивную функцию в организме человекаФолликулостимулирующий гормон
ФСГ синтезируется базофильными клетками гипофиза мужчин и женщин. Сфера приложения фоллитропина – половые железы представителей обоих полов. Рецепторы к нему расположены на клеточных мембранах органов-мишеней: яичников и яичек. Синтез и секрецию ФСГ стимулирует гормон гипоталамуса, получивший название фоллилиберин, или фоллитропин-рилизинг-гормон.
Роль ФСГ в организме женщин
В женском организме ФСГ отвечает за циклические изменения в яичниках, его уровень зависит от фазы менструального цикла. Без нормальной секреции гормона невозможна овуляция, оплодотворение и вынашивание беременности. Влияние ФСГ на оогенез, или развитие женской половой клетки, реализуется через:
- стимуляцию роста фолликула в яичнике и созревание в нем яйцеклетки в первой половине менструального цикла;
- запуск синтеза эстрадиола растущим фолликулом;
- способствование трансформации тестостерона в эстрадиол;
- активацию овуляции – разрыва фолликула и выхода яйцеклетки в брюшную полость.
Все эти процессы создают благоприятные условия для функционирования желтого тела во второй половине менструального цикла, позволяют ему вырабатывать достаточное количество прогестерона.
В первую фазу цикла уровень ФСГ прогрессивно растет, достигая максимума к середине, после овуляции – снижается. Если не произошло оплодотворение, то перед менструацией его содержание начинает постепенно повышаться.
Определение уровня ФСГ имеет большое значение при оценке состояния репродуктивной функции женщины.
Эстрадиол, прогестерон влияют на концентрацию ФСГ по принципу обратной связи: большое количество периферического гормона подавляет гормональную активность гипофиза. Контролирует синтез и ингибин В, вырабатываемый гранулезными клетками фолликула. Высокий уровень ингибина тормозит секрецию фоллитропина.
Недостаток ФСГ в детском возрасте приводит к задержке полового развития, а избыточная продукция – к преждевременному половому созреванию. У взрослых сбои секреции сопровождаются нарушениями менструального цикла, проблемами с зачатием и вынашиванием беременности.
Роль ФСГ в организме мужчины
У мужчин ФСГ участвует в росте и функционировании семенных канальцев, способствует сперматогенезу (развитию сперматозоидов). Мишенями для него являются клетки Сертоли в извитых канальцах яичек, воздействуя на которые гормон:
- стимулирует образование андроген-связывающего белка;
- контролирует синтез тестостерона;
- помогает переносить тестостерон к придатку яичка;
- поддерживает трофическую и барьерную функцию самих клеток.
На концентрацию ФСГ влияет тестостерон. Воздействие осуществляется через гипоталамус и гипофиз по принципу обратной связи. Угнетает выработку фоллитропина ингибин – пептидный гормон, синтезируемый клетками Сертоли.
Физиологическая норма ФСГ у мужчин составляет: 0,7–11,1 МЕ/мл. Определение уровня проводят при нарушении функции половых желез, импотенции, снижении сексуального влечения, бесплодии, особенно связанном с олиго- или азооспермией.
Лютеинизирующий гормон
Лютропин – гонадотропный гормон гипофиза пептидной природы. Отвечает за нормальную работу репродуктивной системы представителей обоих полов. Действует в тесной связи с ФСГ. Секрецию ЛГ контролирует люлитропин-рилизинг-гормон (люлиберин) гипоталамуса, выделяемый в определенном пульсирующем режиме, и по принципу обратной связи уровень эстрогенов, синтезируемых половыми железами.
Читайте также:Изменчивое женское настроение: гормоны атакуют!
5 мифов об опухолях гипофиза
10 анализов, которые стоит сдать, если не удается похудеть
Функции ЛГ у женщин
ЛГ принимает активное участие в формировании менструального цикла. В фолликулярной фазе его уровень незначительный. Стремительный рост отмечается в период овуляторного пика, длящегося около 48 часов. Лютропин в организме женщины:
- способствует синтезу эстрадиола в доминантном фолликуле;
- вызывает овуляцию совместно с ФСГ;
- запускает лютеинизацию – превращение остаточного фолликула в желтое тело;
- стимулирует выработку прогестерона желтым телом;
- воздействует на тека-клетки яичников, синтезирующие андрогены.
Нормы содержания лютропина в сыворотке крови:
Высокий уровень ЛГ отмечается при синдроме преждевременного истощения яичников, наследственной изолированной гонадальной дисгенезии, синдроме Шерешевского – Тернера, гипофункции яичников, некоторых формах врожденной гиперплазии надпочечников.
Недостаточная активность лютропина ведет к отсутствию менструаций и наблюдается при травмах и опухолях гипоталамуса, синдроме Каллмана, болезни Симмондса, аменорее спортсменок, гиперпролактинемии.
Функции ЛГ у мужчин
У мужчин ЛГ воздействует на интерстициальные клетки Лейдига, расположенные в яичках, и контролирует синтез тестостерона. Последний является основным мужским половым гормоном, участвующим во всех видах обмена, отвечающим за половое созревание, формирование вторичных половых признаков, сперматогенез.
ЛГ стимулирует эндокринную функцию яичек за счет прямого действия на клетки Лейдига: чем выше уровень ЛГ в крови, тем активней вырабатывается тестостерон. Регулирует синтез самого гонадотропина гормон гипоталамуса – люлиберин. Кроме того, концентрация ЛГ находится в обратной зависимости от уровня тестостерона в крови: чем он выше, тем менее интенсивна продукция ЛГ.
Норма содержания ЛГ у мужчин составляет от 0,8 до 7,6 мЕД/мл. Высокий ЛГ говорит о дисфункции половых желез, низкий – о нарушениях в работе гипофиза и гипофункции половых желез. При отклонении уровня ЛГ как в одну, так и в другую сторону страдает эректильная и репродуктивная функция, нарушается общее сексуальное здоровье.
Хорионический гонадотропин
ХГ – специфический гормон беременности, вырабатываемый хорионом – оболочкой зародыша. Синтез ХГ начинается с первого дня беременности и стремительно нарастает до 11-12 недель, затем снижается и остается на невысоком уровне до родов. ХГ состоит из субъединиц альфа и бета. Первая совпадает по строению с альфа-субъединицами ФСГ и ЛГ, вторая – уникальна и отличает его от этих гормонов.
Благодаря химической схожести ХГ обладает свойствами как ЛГ, так и ФСГ, но способность лютеинизировать намного превосходит его фолликулостимулирующую активность, и она значительно выше, чем у гипофизарного ЛГ. Это позволяет желтому телу, функционирующему около 14 дней в каждом менструальном цикле, не рассасываться у беременных, а секретировать прогестерон весь Ӏ триместр. Затем это делает плацента.
Помимо стимуляции желтого тела ХГ выполняет ряд функций, без которых невозможно вынашивание беременности:
- активизирует выработку эстрогенов и слабых андрогенов яичниками;
- обеспечивает иммунологическую толерантность материнского организма по отношению к «чужеродному» плоду;
- поддерживает функциональную активность плаценты.
На определении уровня ХГ в моче основаны тесты на беременность, но содержание ХГ в крови – более точный показатель для диагностики беременности ранних сроков. Вне беременности в норме ХГ отсутствует, но он часто синтезируется злокачественными опухолями, поэтому может служить онкомаркером. Норма для мужчин и небеременных женщин: 0–5,3 мЕД/мл. Повышение уровня ХГ может быть признаком хорионкарциномы, опухоли яичек, легких, почек, желудка, кишечника.
Гонадотропин хорионический существует в виде лекарственного препарата, получаемого из мочи беременных женщин. С лечебной целью его используют при нарушении полового созревания, бесплодии, привычном невынашивании беременности и для проведения диагностических тестов.
Видео
Предлагаем к просмотру видеоролик по теме статьи.
Гормон роста — Википедия
Соматотропин (СТГ, соматотропный гормон, соматропин, гормон роста) — один из гормонов передней доли гипофиза. Относится к семейству полипептидных гормонов, в которое входят также пролактин и плацентарный лактоген.
Пять генов гормона роста расположены в соседних секциях хромосомы 17 имеют высокую степень гомологии и, видимо, возникли в результате дубликации предкового гена. Два из них дают две основные изоформы гормона роста, одна из которых синтезируется в основном в гипофизе, а другая — в клетках синцитиотрофобласта плаценты. Альтернативный сплайсинг увеличивает число изоформ и предполагает возможность их специализации в воздействии на разные ткани. В крови присутствуют несколько изоформ, основная из которых содержит 191 аминокислоту и имеет молекулярную массу 22124 г/моль.
Действие гормона роста на органы и ткани[править | править код]
Гормоном роста соматотропин называют за то, что у детей и подростков, а также молодых людей с ещё не закрывшимися зонами роста в костях он вызывает выраженное ускорение линейного (в длину) роста, в основном за счет роста длинных трубчатых костей конечностей. Соматотропин оказывает мощное анаболическое и антикатаболическое действие, усиливает синтез белка и тормозит его распад, а также способствует снижению отложения подкожного жира, усилению сгорания жира и увеличению соотношения мышечной массы к жировой. Кроме того, соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена — он вызывает выраженное повышение уровня глюкозы в крови и является одним из контринсулярных гормонов, антагонистов инсулина по действию на углеводный обмен. Описано также его действие на островковые клетки поджелудочной железы, иммуностимулирующий эффект, усиление поглощения кальция костной тканью и др. Многие эффекты гормон роста вызывает непосредственно, но значительная часть его эффектов опосредуется инсулиноподобными факторами роста, главным образом IGF-1 (ранее его называли соматомедином С), который вырабатывается под действием гормона роста в печени и стимулирует рост большинства внутренних органов. Дополнительные количества IGF-1 (англ. Insulin–like growth factor) синтезируются в тканях-мишенях.
Рецептор гормона роста и механизм его действия[править | править код]
Рецептор гормона роста — трансмембранный белок, относящийся к суперсемейству рецепторов с тирозинкиназной активностью. Согласно данным большинства исследователей при взаимодействии с одной молекулой гормона происходит объединение двух молекул рецептора (димеризация), после чего рецептор активируется, и его внутриклеточный домен фосфорилирует сам рецептор и основной белок-мишень — янус-киназу (JAK-2). Дальнейшая передача сигнала идет несколькими путями — через белки STAT янус-киназа активирует транскрипцию ряда генов, через белок IRS (субстрат инсулинового рецептора) осуществляется влияние на транспорт глюкозы в клетки и др. JAK-2 может также непосредственно активировать другие рецепторы, например, рецептор эпидермального фактора роста, чем, видимо, объясняется митогенное действие гормона роста.
Суточные ритмы секреции[править | править код]
Секреция гормона роста, как и многих других гормонов, происходит периодически и имеет несколько пиков в течение суток (обычно пик секреции наступает через каждые 3-5 часов). Наиболее высокий и предсказуемый пик наблюдается утром, примерно через час-два после просыпания.
Возрастные изменения секреции[править | править код]
Наибольшая концентрация соматотропина в плазме крови — 4-6 месяц внутриутробного развития. Она примерно в 100 раз выше, чем у взрослого. Затем секреция постепенно понижается с возрастом. Она минимальна у пожилых и стариков, у которых снижается как базовый уровень, так и частота и амплитуда пиков секреции. Базовый уровень гормона роста максимален в раннем детстве, амплитуда пиков секреции максимальна у подростков в период интенсивного линейного роста и полового созревания.
Концентрация в крови[править | править код]
Базовая концентрация гормона роста в крови составляет 1-5 нг/мл, во время пиков может повышаться до 10-20 и даже 45 нг/мл. Большая часть циркулирующего в крови гормона роста связаны с транспортным белком гормона роста (англ. growth hormone binding protein, GHBP), который представляет собой частичный транскрипт того же гена, который кодирует рецептор гормона роста.
Главные регуляторы секреции гормона роста — пептидные гормоны гипоталамуса (соматостатин и соматолиберин), которые выделяются нейросекреторными клетками гипоталамуса в портальные вены гипофиза и действуют непосредственно на соматотропы. Однако на баланс этих гормонов и на секрецию гормона роста влияет множество физиологических факторов.
Стимулируют секрецию гормона роста:
При гипогликемии уровень соматотропина в крови резко повышается — это один из естественных физиологических механизмов быстрой коррекции гипогликемии.
Подавляют секрецию гормона роста:
Сами по себе андрогены на секрецию гормона роста никак не влияют.
На секрецию гормона роста влияют также некоторые ксенобиотики.
Для проявления анаболического действия соматотропина на синтез белка и линейный рост организма присутствие инсулина необходимо — в отсутствие инсулина или при его пониженном уровне соматотропин не оказывает анаболического действия. В отношении синтеза белка соматотропин и инсулин действуют не антагонистично, как на углеводный обмен, а синергично. По-видимому, именно отсутствием или недостаточностью усиливающего действия инсулина на чувствительность клеток к анаболическому эффекту соматотропина объясняется плохой линейный рост и отставание в физическом развитии детей с диабетом I типа, особенно заметное при недостаточности дозы инсулина (недостаточной компенсации диабета) — синдром Мориака.
Для проявления анаболического и жиросжигающего действия соматотропина на клетки необходимо, кроме того, присутствие половых гормонов и гормонов щитовидной железы. Это объясняет задержку линейного роста и отставание физического развития детей и подростков с гипогонадизмом (недостаточностью половых гормонов) и с гипотиреозом (недостаточностью щитовидной железы).
Антагонистическое действие по отношению к влиянию соматотропина на синтез белка, сгорание жира и на линейный рост оказывают глюкокортикоиды, в частности кортизол.
Соматотропин оказывает модулирующее действие на некоторые функции ЦНС, являясь не только эндокринным гормоном, но и нейропептидом, то есть медиаторным белком, принимающим участие в регуляции деятельности ЦНС. По некоторым данным, гормон роста может преодолевать гемато-энцефалический барьер. Показано, что гормон роста вырабатывается и внутри мозга, в гиппокампе. Его уровень в гиппокампе растет у самок при повышении уровня эстрогенов в крови, у самок и самцов растет при остром стрессе и понижается при повышении уровня IGF-1 (который также вырабатывается в мозге). Рецепторы гормона роста обнаружены в различных отделах головного мозга и в спинном мозге. Показано, что «пульсирующий» ритм секреции гормона роста регулируется специальным пептидом, GHRP, рецепторы к которому имеются в гипоталамусе и гиппокампе. В целом предполагается участие гормона роста в процессах обучения (подтвержденные опытами на грызунах) и регуляции гомеостаза, в том числе потребления пищи.
В результате предварительных исследований на пожилых людях, проведенных в начале 1990-х гг., возникло впечатление, что введение экзогенного гормона роста может замедлять старение и улучшать физическое состояние пожилых людей. Эти данные были раздуты журналистами и рекламой.
Позднее эти данные были дополнены результатами исследования на мышах, которые показали, что при пониженном содержании гормона роста или пониженной чувствительности клеток к нему, а также при пониженной концентрации IGF-1 в период эмбрионального развития продолжительность жизни существенно повышается.
Патологии, связанные с гормоном роста.[править | править код]
У взрослых патологическое повышение уровня соматотропина или длительное введение экзогенного соматотропина в дозах, характерных для растущего организма, приводит к утолщению костей и огрублению черт лица, увеличению размеров языка — макроглосии. Сопутствующие осложнения — сдавливание нервов (туннельный синдром), уменьшение силы мышц, повышение инсулиноустойчивости тканей. Обычная причина акромегалии — аденома передней доли гипофиза. Обычно аденомы возникают в зрелом возрасте, но при редких случаях их возникновения в детстве наблюдается гипофизарный гигантизм.
Недостаток[править | править код]
Недостаток гормона роста в детском возрасте связан в основном с генетическими дефектами и вызывает задержку роста гипофизарный нанизм, а иногда также полового созревания. Задержки умственного развития, видимо, наблюдаются при полигормонной недостаточности, связанной с недоразвитием гипофиза. Во взрослом возрасте дефицит гормона роста вызывает усиленное отложение жира на теле. Выявлены гены HESX1 и LHX3, которые контролируют развитие гипофиза и различных структур переднего мозга, а также ген PROP1, контролирующий созревание клеток передней доли гипофиза. Мутации этих генов приводят к нехватке гормона роста или полигормонной недостаточности. Мутации гена рецептора гормона роста с потерей функции приводят к развитию синдрома Ларона. Признаки заболевания — резкое замедление роста (пропорциональный нанизм), уменьшенные размеры лицевой части черепа и некоторые другие отклонения. Больные характеризуются высокой концентрацией гормона роста, но очень низким содержанием IGF-1 в плазме крови. Это редкое рецессивно-аутосомное заболевание встречается в основном среди средиземноморских народов и в Эквадоре.
Терапевтическое использование гормона роста[править | править код]
Использование в лечении нарушений роста у детей[править | править код]
Стимулирование роста путём ежедневного введения экстракта гипофиза. В чистом виде гормон был выделен только в 1970-е гг., сначала из гипофиза быка, затем лошади и человека. Гормональная терапия должна проводиться насколько возможно раньше и по крайней мере до конца полового созревания. На сегодня это наиболее эффективный метод лечения гипофизарной карликовости.
Использование для лечения нервных расстройств[править | править код]
В некоторых работах показано, что соматотропин улучшает память и познавательные функции, особенно у больных с гипофизарным нанизмом (недостаточностью соматотропной функции гипофиза), и что введение соматотропина может улучшать настроение и самочувствие больных с низким уровнем соматотропина в крови — не только больных с клинически выраженным гипофизарным нанизмом, но и, например, депрессивных больных. Вместе с тем чрезмерно высокий уровень соматотропина в крови, наблюдаемый при акромегалии, также вызывает депрессию и другие нарушения деятельности ЦНС. В то же время данные о влиянии гормона роста на познавательные функции человека противоречивы.
Использование для профилактики старческих заболеваний[править | править код]
В 1990 году появилась статья, в которой на 12 пожилых людях было показано [1], что длительное (в течение 6 месяцев) введение в кровь гормона роста привело к увеличению массы мышц, снижению массы жировой ткани и усилению минерализации и повышению плотности костной ткани. Дальнейшие более масштабные и аккуратные (с использованием двойного слепого метода) исследования подтвердили снижение массы жировой ткани и увеличение массы мышц и не подтвердили увеличение плотности костной ткани. При этом оказалось, что сила мышц не увеличилась, а рост мышечной массы, видимо, был связан с удержанием в организме большего количества жидкости. Наблюдались также многочисленные побочные эффекты (повышение артериального давления, гипергликемия и др).
Ввиду того что гормональное действие соматотропина на организм (повышение уровня глюкозы крови, развитие акромегалоидного строения скелета) препятствует его длительному применению в качестве ноотропа, предпринимаются попытки синтезировать полипептид, который бы обладал сродством к соматотропиновым рецепторам ЦНС, но не обладал сродством к рецепторам этого гормона в остальном организме.
Использование в спорте[править | править код]
Препараты гормона роста применялись в медицинских целях, а также в спорте, что связано с его способностью к увеличению мышечной массы и снижению жировой прослойки при активных занятиях.
В 1989 году гормон роста был официально запрещен Олимпийским комитетом, однако в последнее время продажи препарата увеличились в несколько раз. В большинстве своём гормон роста применяется спортсменами-бодибилдерами, которые комбинируют его с другими анаболическими препаратами.