Ο μηχανισμός δράσης των ορμονών. Ταξινομήσεις ορμονών

Οι ορμόνες συμμετέχουν στη διαχείριση του μεταβολισμού με τον ακόλουθο τρόπο. Η ροή πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος και για τις αλλαγές που σχετίζονται με εξωτερικές επιρροές εισέρχεται στο νευρικό σύστημα, όπου επεξεργάζεται και σχηματίζεται ένα σήμα απόκρισης. Εισέρχεται στα τελεστικά όργανα με τη μορφή νευρικών ερεθισμάτων κατά μήκος των νεύρων του cetrigeus και έμμεσα μέσω του ενδοκρινικού συστήματος.

Το σημείο όπου συγχωνεύονται οι ροές νευρικών και ενδοκρινικών πληροφοριών είναι ο υποθάλαμος - οι νευρικές ώσεις από διάφορα μέρη του εγκεφάλου έρχονται εδώ. Καθορίζουν την παραγωγή και την έκκριση των ορμονών του υποθαλάμου, οι οποίες με τη σειρά τους, μέσω της υπόφυσης, επηρεάζουν την παραγωγή ορμονών από τους περιφερειακούς ενδοκρινείς αδένες. Οι ορμόνες των περιφερικών αδένων, ιδιαίτερα του μυελού των επινεφριδίων, ελέγχουν την έκκριση του υποθαλάμου. Τελικά, το περιεχόμενο της ορμόνης στην κυκλοφορία του αίματος διατηρείται σύμφωνα με την αρχή της αυτορρύθμισης. Ένα υψηλό επίπεδο της ορμόνης απενεργοποιεί ή αποδυναμώνει το σχηματισμό της από έναν μηχανισμό αρνητικής ανάδρασης, ένα χαμηλό επίπεδο ενισχύει την παραγωγή.

Οι ορμόνες δρουν επιλεκτικά στους ιστούς, λόγω της άνισης ευαισθησίας των ιστών σε αυτούς. Τα όργανα και τα κύτταρα που είναι πιο ευαίσθητα στην επίδραση μιας συγκεκριμένης ορμόνης ονομάζονται ο στόχος της ορμόνης (όργανο-στόχος ή κύτταρο-στόχος).

Έννοια ιστού στόχου.Ένας ιστός στόχος είναι ένας ιστός στον οποίο μια ορμόνη προκαλεί μια συγκεκριμένη φυσιολογική (βιοχημική) απόκριση. Ένας αριθμός παραγόντων καθορίζει τη συνολική απόκριση ενός ιστού στόχου σε μια ορμόνη. Πρώτα απ 'όλα, αυτή είναι η τοπική συγκέντρωση της ορμόνης κοντά στον ιστό-στόχο, η οποία εξαρτάται από:

1. ο ρυθμός σύνθεσης και έκκρισης της ορμόνης.

2. Ανατομική εγγύτητα του ιστού στόχου με την πηγή της ορμόνης.

3. Σταθερές δέσμευσης της ορμόνης με μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη φορέα (εάν υπάρχει).

4. ο ρυθμός μετατροπής μιας ανενεργής ή ανενεργής μορφής της ορμόνης σε ενεργή.

5. ο ρυθμός εξαφάνισης της ορμόνης από το αίμα ως αποτέλεσμα αποσύνθεσης ή απέκκρισης.

Η πραγματική απόκριση των ιστών καθορίζεται από:

Σχετική δραστηριότητα και (ή) βαθμός κατάληψης συγκεκριμένων υποδοχέων

Η κατάσταση ευαισθητοποίησης - φθοράς του κυττάρου.

Η ειδικότητα των ορμονών σε σχέση με τα κύτταρα στόχους οφείλεται στην παρουσία τους στα κύτταρα ειδικούς r-υποδοχείς.

Όλοι οι ορμονικοί υποδοχείς μπορούν να χωριστούν σε 2 τύπους:

1) εντοπισμένο στην εξωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης.

2) κύτταρα που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα.

Ιδιότητες υποδοχέα:

Καθαρή ειδικότητα υποστρώματος.

Διαβρεκτό;

Συγγένεια για την ορμόνη στο όριο των βιολογικών συγκεντρώσεων της ορμόνης.

αναστρεψιμότητα της δράσης.

Ανάλογα με το σημείο στο οποίο μεταδίδονται οι πληροφορίες της κυψέλης, διακρίνονται τα ακόλουθα: παραλλαγές της ορμονικής δράσης:

1) Μεμβράνη (τοπική).

2) Μεμβρανική-ενδοκυτταρική ή μεσολαβούμενη.

3) Κυτοπλασματικό (άμεσο).

Τύπος μεμβράνηςΗ δράση πραγματοποιείται στη θέση δέσμευσης της ορμόνης στην πλασματική μεμβράνη και συνίσταται σε επιλεκτική αλλαγή στη διαπερατότητά της. Σύμφωνα με τον μηχανισμό δράσης, η ορμόνη σε αυτή την περίπτωση δρα ως αλλοστερικός τελεστής των συστημάτων μεταφοράς μεμβράνης. Έτσι, για παράδειγμα, η διαμεμβρανική μεταφορά γλυκόζης παρέχεται υπό τη δράση της ινσουλίνης, των αμινοξέων και ορισμένων ιόντων. Συνήθως ο μεμβρανικός τύπος δράσης συνδυάζεται με μεμβράνη-ενδοκυτταρική.

Μεμβρανική-ενδοκυτταρική δράσηοι ορμόνες χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι η ορμόνη δεν διεισδύει στο κύτταρο, αλλά επηρεάζει την ανταλλαγή σε αυτό μέσω ενός ενδιάμεσου, που είναι, σαν να ήταν, ένας εκπρόσωπος της ορμόνης στο κύτταρο - ένας δευτερεύων ενδιάμεσος (ο κύριος ενδιάμεσος είναι ο η ίδια η ορμόνη). Τα κυκλικά νουκλεοτίδια (cAMP, cGMP) και τα ιόντα ασβεστίου δρουν ως δευτερεύοντες αγγελιοφόροι.

Η ρύθμιση είναι ένας πολύπλοκος πολύπλοκος μηχανισμός που αντιδρά σε διάφορα είδη επιρροών αλλάζοντας τον μεταβολισμό και διατηρώντας τη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος.

Ρύθμιση μέσω cAMP ή cGMP. Το ένζυμο είναι ενσωματωμένο στην κυτταροπλασματική μεμβράνη του κυττάρου αδενυλική κυκλάση, που αποτελείται από 3 μέρη - αναγνώριση(ένα σύνολο υποδοχέων που βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης), σύζευξη(Ν-πρωτεΐνη, η οποία καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση στη λιπιδική διπλοστιβάδα της μεμβράνης μεταξύ του υποδοχέα και του καταλυτικού τμήματος) και καταλυτικός(στην πραγματικότητα μια ενζυματική πρωτεΐνη, το ενεργό κέντρο της οποίας στρέφεται μέσα στο κύτταρο). Η καταλυτική πρωτεΐνη έχει ξεχωριστές θέσεις για τη σύνδεση των cAMP και cGMP.

Η μεταφορά πληροφοριών, η πηγή της οποίας είναι η ορμόνη, γίνεται ως εξής:

Η ορμόνη συνδέεται με τον υποδοχέα.

Το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα αλληλεπιδρά με τη Ν-πρωτεΐνη, αλλάζοντας τη διάταξή της.

Η αλλαγή στη διαμόρφωση έχει ως αποτέλεσμα τη μετατροπή του ΑΕΠ (που υπάρχει στην ανενεργή πρωτεΐνη) σε GTP.

Το σύμπλεγμα πρωτεΐνης-GTP ενεργοποιεί την ίδια την αδενυλική κυκλάση.

Η ενεργή αδενυλική κυκλάση δημιουργεί cAMP μέσα στο κύτταρο (ATP ¾® cAMP + H 4 P 2 O 7)

Η αδενυλική κυκλάση λειτουργεί όσο διατηρείται το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα, επομένως ένα μόριο του συμπλόκου έχει χρόνο να σχηματίσει από 10 έως 100 μόρια cAMP.

Η σύνθεση της cGMP ενεργοποιείται με τον ίδιο τρόπο, με τη μόνη διαφορά ότι το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα ενεργοποιεί τη γουανυλική κυκλάση, η οποία παράγει cGMP από το GTP.

Τα κυκλικά νουκλεοτίδια ενεργοποιούν πρωτεϊνικές κινάσες (εξαρτώμενες από cAMP ή cGMP).

Οι ενεργοποιημένες πρωτεϊνικές κινάσες φωσφορυλιώνουν διάφορες πρωτεΐνες σε βάρος του ΑΤΡ.

Η φωσφορυλίωση συνοδεύεται από αλλαγή στη λειτουργική δραστηριότητα (ενεργοποίηση ή αναστολή) αυτών των πρωτεϊνών.

Τα κυκλικά νουκλεοτίδια (cAMP και cGMP) δρουν σε διαφορετικές πρωτεΐνες, επομένως το αποτέλεσμα εξαρτάται από τον μεμβρανικό υποδοχέα που δεσμεύει την ορμόνη. Η φύση του υποδοχέα καθορίζει εάν θα αλλάξει η δραστηριότητα των πρωτεϊνών ενζύμων που εξαρτώνται από cAMP ή cGMP. Συχνά αυτά τα νουκλεοτίδια έχουν αντίθετα αποτελέσματα. Επομένως, βιοχημικές διεργασίες στο κύτταρο υπό την επίδραση μιας ορμόνης μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να ανασταλούν, ανάλογα με τους υποδοχείς που έχει το κύτταρο. Για παράδειγμα, η αδρεναλίνη μπορεί να συνδεθεί με τους β- και τους υποδοχείς α. Τα πρώτα περιλαμβάνουν αδενυλική κυκλάση και τον σχηματισμό cAMP, τα δεύτερα περιλαμβάνουν γουανυλική κυκλάση και το σχηματισμό cGMP. Τα κυκλικά νουκλεοτίδια ενεργοποιούν διαφορετικές πρωτεΐνες, επομένως η φύση των μεταβολικών αλλαγών στο κύτταρο δεν εξαρτάται από την ορμόνη, αλλά από τους υποδοχείς που έχει το κύτταρο.

Η επίδραση των κυκλικών νουκλεοτιδίων στο μεταβολισμό διακόπτεται από τα ένζυμα φωσφοδιεστεράσες.

Έτσι, η διαδικασία που ελέγχεται μέσω του συστήματος αδενυλικής κυκλάσης εξαρτάται από την αναλογία μεταξύ του ρυθμού παραγωγής cAMP ή cGMP και του ρυθμού διάσπασής τους.

Ο μηχανισμός δράσης των ορμονών, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος αδενυλικής κυκλάσης, είναι εγγενής στις ορμόνες πρωτεϊνικής και πολυπεπτιδικής φύσης, καθώς και στις κατεχολαμίνες (αδρεναλίνη, νορεπινεφρίνη).

Ο κυτταροπλασματικός μηχανισμός δράσης είναι εγγενής σε ορμόνες στεροειδούς φύσης.

Οι υποδοχείς στεροειδών ορμονών βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Αυτές οι ορμόνες (που έχουν λιπόφιλες ιδιότητες), διεισδύοντας στο κύτταρο, αλληλεπιδρούν με τους υποδοχείς για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα, το οποίο, μετά από μοριακή αναδιάταξη που οδηγεί στην ενεργοποίησή του, εισέρχεται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου αλληλεπιδρά με τη χρωματίνη. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνει χώρα ενεργοποίηση γονιδίου και στη συνέχεια αναπτύσσεται μια αλυσίδα διεργασιών, συνοδευόμενη από αυξημένη σύνθεση RNA, συμπεριλαμβανομένων των ενημερωτικών. Αυτό οδηγεί στην επαγωγή των αντίστοιχων ενζύμων κατά τη διαδικασία μετάφρασης, η οποία συνεπάγεται αλλαγή στον ρυθμό και την κατεύθυνση των μεταβολικών διεργασιών στο κύτταρο.

Έτσι, σε αυτή την περίπτωση, η ορμονική επίδραση πραγματοποιείται στο επίπεδο της γενετικής συσκευής του κυττάρου στόχου.

Οι βιολογικές επιδράσεις των ορμονών που επηρεάζουν τον γενετικό μηχανισμό του κυττάρου εκδηλώνονται κυρίως στην επίδραση στην ανάπτυξη και διαφοροποίηση ιστών και οργάνων.

Ένας μικτός τύπος μεταφοράς πληροφοριών είναι χαρακτηριστικός των ιωδοθυρονινών(θυρεοειδικές ορμόνες), οι οποίες ως προς τις λιπόφιλες ιδιότητες καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των υδατοδιαλυτών και των λιπόφιλων (στεροειδών) ορμονών. Αυτή η ομάδα ορμονών αντιλαμβάνεται την επίδρασή της τόσο με μεμβρανικούς-ενδοκυτταρικούς όσο και με κυτταροπλασματικούς μηχανισμούς.

Αρχικά, ο όρος «ορμόνη» υποδήλωνε χημικές ουσίες που εκκρίνονται από τους ενδοκρινείς αδένες στα λεμφικά ή αιμοφόρα αγγεία, κυκλοφορούν στο αίμα και δρουν σε διάφορα όργανα και ιστούς που βρίσκονται σε σημαντική απόσταση από τον τόπο σχηματισμού τους. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι ορισμένες από αυτές τις ουσίες (για παράδειγμα, νορεπινεφρίνη), που κυκλοφορούν στο αίμα ως ορμόνες, εκτελούν τη λειτουργία ενός νευροδιαβιβαστή (νευροδιαβιβαστή), ενώ άλλες (σωματοστατίνη) είναι τόσο ορμόνες όσο και νευροδιαβιβαστές. Επιπλέον, ορισμένες χημικές ουσίες εκκρίνονται από τους ενδοκρινείς αδένες ή τα κύτταρα με τη μορφή προορμονών και μόνο στην περιφέρεια μετατρέπονται σε βιολογικά ενεργές ορμόνες (τεστοστερόνη, θυροξίνη, αγγειοτενσινογόνο κ.λπ.).

Οι ορμόνες, με την ευρεία έννοια της λέξης, είναι βιολογικά δραστικές ουσίες και φορείς συγκεκριμένων πληροφοριών, μέσω των οποίων πραγματοποιείται επικοινωνία μεταξύ διαφόρων κυττάρων και ιστών, η οποία είναι απαραίτητη για τη ρύθμιση πολλών λειτουργιών του σώματος. Οι πληροφορίες που περιέχονται στις ορμόνες φτάνουν στον προορισμό τους λόγω της παρουσίας υποδοχέων που τις μεταφράζουν σε μια μετα-υποδοχική δράση (επιρροή), που συνοδεύεται από μια ορισμένη βιολογική επίδραση.

Επί του παρόντος, διακρίνονται οι ακόλουθες επιλογές για τη δράση των ορμονών:

1) ορμονικό, ή αιμοκρινικό, δηλ. δράση σε σημαντική απόσταση από τον τόπο σχηματισμού.

2) ισοκρινές ή τοπικό, όταν μια χημική ουσία που συντίθεται σε ένα κύτταρο έχει επίδραση σε ένα κύτταρο που βρίσκεται σε στενή επαφή με το πρώτο και η απελευθέρωση αυτής της ουσίας πραγματοποιείται στο διάμεσο υγρό και στο αίμα.

3) νευροκρινή, ή νευροενδοκρινική (συναπτική και μη συναπτική), δράση, όταν η ορμόνη, που απελευθερώνεται από τις νευρικές απολήξεις, εκτελεί τη λειτουργία ενός νευροδιαβιβαστή ή νευροδιαμορφωτή, δηλ. μια ουσία που μεταβάλλει (συνήθως ενισχύει) τη δράση ενός νευροδιαβιβαστή.

4) παρακρινικό - ένα είδος ισοκρινούς δράσης, αλλά ταυτόχρονα, η ορμόνη που σχηματίζεται σε ένα κύτταρο εισέρχεται στο μεσοκυττάριο υγρό και επηρεάζει έναν αριθμό κυττάρων που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση.

5) juxtacrine - ένα είδος παρακρινής δράσης, όταν η ορμόνη δεν εισέρχεται στο μεσοκυττάριο υγρό και το σήμα μεταδίδεται μέσω της πλασματικής μεμβράνης ενός κοντινού άλλου κυττάρου.

6) αυτοκρινή δράση, όταν μια ορμόνη που απελευθερώνεται από ένα κύτταρο επηρεάζει το ίδιο κύτταρο, αλλάζοντας τη λειτουργική του δραστηριότητα.

7) σολινοκρινική δράση, όταν μια ορμόνη από ένα κύτταρο εισέρχεται στον αυλό του πόρου και έτσι φτάνει σε άλλο κύτταρο, έχοντας μια συγκεκριμένη επίδραση σε αυτό (για παράδειγμα, ορισμένες γαστρεντερικές ορμόνες).

Η σύνθεση των πρωτεϊνικών ορμονών, όπως και άλλων πρωτεϊνών, είναι υπό γενετικό έλεγχο και τα τυπικά κύτταρα θηλαστικών εκφράζουν γονίδια που κωδικοποιούν μεταξύ 5.000 και 10.000 διαφορετικές πρωτεΐνες και ορισμένα εξαιρετικά διαφοροποιημένα κύτταρα έως και 50.000 πρωτεΐνες. Οποιαδήποτε πρωτεϊνική σύνθεση ξεκινά με τη μεταφορά τμημάτων DNA, ακολουθούμενη από μεταγραφή, μετα-μεταγραφική επεξεργασία, μετάφραση, μετα-μεταφραστική επεξεργασία και τροποποίηση. Πολλές πολυπεπτιδικές ορμόνες συντίθενται με τη μορφή μεγάλων προδρόμων προορμονών (προϊνσουλίνη, προγλυκαγόνη, προοπιομελανοκορτίνη κ.λπ.). Η μετατροπή των προορμονών σε ορμόνες πραγματοποιείται στη συσκευή Golgi.

Από χημική φύση, οι ορμόνες χωρίζονται σε παράγωγα πρωτεΐνης, στεροειδούς (ή λιπιδίου) και αμινοξέων.

Οι πρωτεϊνικές ορμόνες χωρίζονται σε πεπτιδικές ορμόνες: ACTH, σωματοτροπικές (STH), διεγερτικές μελανοκυττάρων (MSH), προλακτίνη, παραθυρεοειδική ορμόνη, καλσιτονίνη, ινσουλίνη, γλυκαγόνη και πρωτεϊνικές - γλυκοπρωτεΐνες: θυρεοτροπικές (TSH), ωοθυλακιοτρόπους (FSH), ωχρινοτρόπος (LH), θυρεοσφαιρίνη. Οι υποφυσιοτρόπες ορμόνες και οι ορμόνες του γαστρεντερικού σωλήνα ανήκουν σε ολιγοπεπτίδια, ή μικρά πεπτίδια. Οι στεροειδείς (λιπιδικές) ορμόνες περιλαμβάνουν κορτικοστερόνη, κορτιζόλη, αλδοστερόνη, προγεστερόνη, οιστραδιόλη, οιστριόλη, τεστοστερόνη, οι οποίες εκκρίνονται από τον φλοιό των επινεφριδίων και τους γονάδες. Σε αυτή την ομάδα ανήκουν και οι στερόλες της βιταμίνης D, η καλσιτριόλη. Τα παράγωγα του αραχιδονικού οξέος είναι, όπως ήδη αναφέρθηκε, προσταγλανδίνες και ανήκουν στην ομάδα των εικοσανοειδών. Η αδρεναλίνη και η νορεπινεφρίνη, που συντίθενται στον μυελό των επινεφριδίων και σε άλλα κύτταρα χρωμαφίνης, καθώς και οι ορμόνες του θυρεοειδούς, είναι παράγωγα του αμινοξέος τυροσίνη. Οι πρωτεϊνικές ορμόνες είναι υδρόφιλες και μπορούν να μεταφερθούν με το αίμα τόσο σε ελεύθερη κατάσταση όσο και σε μερικώς δεσμευμένη κατάσταση με τις πρωτεΐνες του αίματος. Οι στεροειδείς και οι θυρεοειδικές ορμόνες είναι λιπόφιλες (υδρόφοβες), χαρακτηρίζονται από χαμηλή διαλυτότητα, οι περισσότερες από αυτές κυκλοφορούν στο αίμα σε κατάσταση δεσμευμένη με πρωτεΐνη.

Οι ορμόνες πραγματοποιούν τη βιολογική τους δράση συμπλεγματικά με υποδοχείς - πληροφοριακά μόρια που μετατρέπουν ένα ορμονικό σήμα σε ορμονική δράση. Οι περισσότερες ορμόνες αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που βρίσκονται στις πλασματικές μεμβράνες των κυττάρων, ενώ άλλες ορμόνες αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που εντοπίζονται ενδοκυτταρικά, δηλ. με κυτταροπλασματικό και πυρηνικό.

Οι πρωτεϊνικές ορμόνες, οι αυξητικοί παράγοντες, οι νευροδιαβιβαστές, οι κατεχολαμίνες και οι προσταγλανδίνες ανήκουν σε μια ομάδα ορμονών για τις οποίες οι υποδοχείς βρίσκονται στις πλασματικές μεμβράνες των κυττάρων. Οι υποδοχείς πλάσματος, ανάλογα με τη δομή, χωρίζονται σε:

1) υποδοχείς, το διαμεμβρανικό τμήμα των οποίων αποτελείται από επτά θραύσματα (βρόχους).

2) υποδοχείς, το διαμεμβρανικό τμήμα των οποίων αποτελείται από ένα μόνο θραύσμα (θηλιά ή αλυσίδα).

3) υποδοχείς, το διαμεμβρανικό τμήμα των οποίων αποτελείται από τέσσερα θραύσματα (θηλιές).

Οι ορμόνες των οποίων ο υποδοχέας αποτελείται από επτά διαμεμβρανικά θραύσματα περιλαμβάνουν: ACTH, TSH, FSH, LH, χοριακή γοναδοτροπίνη, προσταγλανδίνες, γαστρίνη, χολοκυστοκινίνη, νευροπεπτίδιο Υ, νευρομεδίνη Κ, βαζοπρεσίνη, αδρεναλίνη (a-1 και 2, b-1 και 2), ακετυλοχολίνη (M1, M2, M3 και M4), σεροτονίνη (1A, 1B, 1C, 2), ντοπαμίνη (D1 και D2), αγγειοτασίνη, ουσία Κ, ουσία P ή νευροκινίνη τύπους 1, 2 και 3, θρομβίνη, ιντερλευκίνη- 8, γλυκαγόνη, καλσιτονίνη, σεκρετίνη, σωματολιβερίνη, VIP, πεπτίδιο που ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση της υπόφυσης, γλουταμικό (MG1 - MG7), αδενίνη.

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει ορμόνες που έχουν ένα διαμεμβρανικό θραύσμα: αυξητική ορμόνη, προλακτίνη, ινσουλίνη, σωματομαμοτροπίνη ή γαλακτογόνο πλακούντα, IGF-1, αυξητικούς παράγοντες νεύρων ή νευροτροφίνες, αυξητικός παράγοντας ηπατοκυττάρων, κολπικό νατριουρητικό πεπτίδιο τύπου Α, Β και Γ, ογκοστατίνη , ερυθροποιητίνη, ακτινωτός νευροτροφικός παράγοντας, λευχαιμικός ανασταλτικός παράγοντας, παράγοντας νέκρωσης όγκου (p75 και p55), αυξητικός παράγοντας νεύρων, ιντερφερόνες (a, b και g), επιδερμικός αυξητικός παράγοντας, παράγοντας νευροδιαφοροποίησης, αυξητικοί παράγοντες ινοβλαστών, αυξητικοί παράγοντες αιμοπεταλίων Α και Β , παράγοντας διέγερσης αποικιών μακροφάγων, ακτιβίνη, αναστολίνη, ιντερλευκίνες-2, 3, 4, 5, 6 και 7, παράγοντας διέγερσης αποικίας κοκκιοκυττάρων-μακροφάγων, παράγοντας διέγερσης αποικίας κοκκιοκυττάρων, λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας, τρανσφερρίνη, IGF-2, ενεργοποιητής πλασμινογόνου ουροκινάσης.

Οι ορμόνες της τρίτης ομάδας, ο υποδοχέας της οποίας έχει τέσσερα διαμεμβρανικά θραύσματα, περιλαμβάνουν ακετυλοχολίνη (νικοτινικός μυς και νεύρο), σεροτονίνη, γλυκίνη, g-αμινοβουτυρικό οξύ.

Οι μεμβρανικοί υποδοχείς είναι αναπόσπαστα συστατικά των πλασματικών μεμβρανών. Η σύνδεση της ορμόνης με τον αντίστοιχο υποδοχέα χαρακτηρίζεται από υψηλή συγγένεια, δηλ. υψηλό βαθμό συγγένειας του υποδοχέα για αυτή την ορμόνη.

Η βιολογική επίδραση των ορμονών που αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που εντοπίζονται στην πλασματική μεμβράνη πραγματοποιείται με τη συμμετοχή ενός «δεύτερου αγγελιοφόρου» ή πομπού.

Ανάλογα με το ποια ουσία εκτελεί τη λειτουργία της, οι ορμόνες μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

1) ορμόνες που έχουν βιολογική επίδραση με τη συμμετοχή της κυκλικής μονοφωσφορικής αδενοσίνης (cAMP).

2) ορμόνες που πραγματοποιούν τη δράση τους με τη συμμετοχή της κυκλικής μονοφωσφορικής γουανιδίνης (cGMP).

3) ορμόνες που μεσολαβούν στη δράση τους με τη συμμετοχή ιονισμένου ασβεστίου ή φωσφατιδυλινοσιτιδίων (τριφωσφορική ινοσιτόλη και διακυλογλυκερόλη) ή και των δύο ενώσεων ως ενδοκυτταρικός δεύτερος αγγελιοφόρος.

4) ορμόνες που ασκούν την επίδρασή τους διεγείροντας τον καταρράκτη των κινασών και των φωσφατάσεων.

Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται στο σχηματισμό των δεύτερων αγγελιοφόρων λειτουργούν μέσω της ενεργοποίησης της αδενυλικής κυκλάσης, της γουανυλικής κυκλάσης, της φωσφολιπάσης C, της φωσφολιπάσης Α2, των κινασών τυροσίνης, των διαύλων Ca2+ κ.λπ.

Κορτικολιβερίνη, σωματολιβερίνη, VIP, γλυκαγόνο, βαζοπρεσίνη, LH, FSH, TSH, ανθρώπινη χοριακή γοναδοτροπίνη, ACTH, παραθυρεοειδική ορμόνη, προσταγλανδίνες τύπου Ε, D και Ι, β-αδρενεργικές κατεχολαμίνες έχουν ορμονική δράση μέσω της ενεργοποίησης του υποδοχέα μέσω κυκλικής διέγερσης της -Σύστημα cAMP. Ταυτόχρονα, μια άλλη ομάδα ορμονών, όπως η σωματοστατίνη, η αγγειοτενσίνη II, η ακετυλοχολίνη (μουσκαρινική δράση), η ντοπαμίνη, τα οπιοειδή και οι α2-αδρενεργικές κατεχολαμίνες, αναστέλλουν το σύστημα αδενυλικής κυκλάσης-cAMP.

Στον σχηματισμό δεύτερων αγγελιοφόρων για ορμόνες όπως γοναδολιβερίνη, θυρολιβερίνη, ντοπαμίνη, θρομβοξάνες Α2, ενδοϋπεροξείδια, λευκοτριένια, αγγιοτενσίνη II, ενδοθηλίνη, παραθυρεοειδική ορμόνη, νευροπεπτίδιο Υ, α1-αδρενεργικές κατεχολαμίνες, ακετυλολιποκίνη, σύστημα βαζοφωκινίνης, C, ακετυλοφωκινίνη, ακετυλοφωκινίνη, ακετυλοχολινική, σύστημα βαζοφωκινίνης. Συμμετέχουν τριφωσφορική ινοσιτόλη, εξαρτώμενη από Ca2+ πρωτεϊνική κινάση C. Ινσουλίνη, παράγοντας διέγερσης αποικίας μακροφάγων, αυξητικός παράγοντας που προέρχεται από αιμοπετάλια μεσολαβούν στη δράση τους μέσω κινάσης τυροσίνης και κολπικής νατριουρητικής ορμόνης, ισταμίνης, ακετυλοχολίνης, βραδυκινίνης, ενδοθηλίου ή νιτρικού παράγοντα οξείδιο, το οποίο με τη σειρά του μεσολαβεί στην αγγειοδιασταλτική δράση της βραδυκινίνης και της ακετυλοχολίνης μέσω της γουανυλικής κυκλάσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διαίρεση των ορμονών σύμφωνα με την αρχή των συστημάτων ενεργοποίησης ή ενός ή άλλου δεύτερου αγγελιοφόρου είναι υπό όρους, καθώς πολλές ορμόνες, αφού αλληλεπιδράσουν με τον υποδοχέα, ενεργοποιούν ταυτόχρονα αρκετούς δεύτερους αγγελιοφόρους.

Οι περισσότερες ορμόνες που αλληλεπιδρούν με τους υποδοχείς του πλάσματος, έχοντας 7 διαμεμβρανικά θραύσματα, ενεργοποιούν δεύτερους αγγελιοφόρους μέσω της δέσμευσης σε γουανυλικές πρωτεΐνες νουκλεοτιδίων ή G-πρωτεΐνες ή ρυθμιστικές πρωτεΐνες (G-proteins), οι οποίες είναι ετεροτριμερείς πρωτεΐνες που αποτελούνται από α-, β-, g-υπομονάδες . Περισσότερα από 16 γονίδια που κωδικοποιούν την α-υπομονάδα, πολλά γονίδια για τις β- και g-υπομονάδες έχουν ταυτοποιηθεί. Διαφορετικοί τύποι α-υπομονάδων έχουν μη πανομοιότυπα αποτελέσματα. Έτσι, η a-s-υπομονάδα αναστέλλει τα κανάλια αδενυλικής κυκλάσης και Ca2+, η a-q-υπομονάδα αναστέλλει τη φωσφολιπάση C, η υπομονάδα a-i αναστέλλει τα κανάλια αδενυλικής κυκλάσης και Ca2+ και διεγείρει τα κανάλια φωσφολιπάσης C, K+ και φωσφοδιεστεράσης. η β-υπομονάδα διεγείρει τα κανάλια φωσφολιπάσης C, αδενυλικής κυκλάσης και Ca2+, ενώ η υπομονάδα g διεγείρει τα κανάλια Κ+, τη φωσφοδιεστεράση και αναστέλλει την αδενυλική κυκλάση. Η ακριβής λειτουργία άλλων υπομονάδων ρυθμιστικών πρωτεϊνών δεν έχει ακόμη τεκμηριωθεί.

Οι ορμόνες που συμπλέκονται με έναν υποδοχέα που έχει ένα διαμεμβρανικό θραύσμα ενεργοποιούν ενδοκυτταρικά ένζυμα (κινάση τυροσίνης, γουανυλική κυκλάση, κινάση σερίνης-θρεονίνης, φωσφατάση τυροσίνης). Οι ορμόνες, οι υποδοχείς των οποίων έχουν 4 διαμεμβρανικά θραύσματα, εκτελούν τη μετάδοση ενός ορμονικού σήματος μέσω διαύλων ιόντων.

Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι οι δεύτεροι αγγελιοφόροι δεν είναι μία από τις ενώσεις που αναφέρονται, αλλά ένα σύστημα πολλαπλών σταδίων (καταρράκτη), το τελικό υπόστρωμα (ουσία) του οποίου μπορεί να είναι μία ή περισσότερες βιολογικά ενεργές ενώσεις. Έτσι, οι ορμόνες που αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που έχουν 7 διαμεμβρανικά θραύσματα και ενεργοποιούν την G-πρωτεΐνη στη συνέχεια διεγείρουν την αδενυλική κυκλάση, τη φωσφολιπάση ή και τα δύο ένζυμα, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό αρκετών δεύτερων αγγελιοφόρων: cAMP, τριφωσφορική ινοσιτόλη και διακυλογλυκερόλη. Μέχρι σήμερα, αυτή η ομάδα αντιπροσωπεύεται από τον μεγαλύτερο αριθμό (πάνω από 100) υποδοχέων, οι οποίοι περιλαμβάνουν πεπτιδεργικούς, ντοπαμινεργικούς, αδρενεργικούς, χολινεργικούς, σεροτονινεργικούς και άλλους υποδοχείς. Σε αυτούς τους υποδοχείς, 3 εξωκυτταρικά θραύσματα (βρόγχοι) είναι υπεύθυνα για την αναγνώριση και δέσμευση της ορμόνης, 3 ενδοκυτταρικά θραύσματα (βρόγχοι) δεσμεύουν την πρωτεΐνη G. Οι διαμεμβρανικές (ενδομεμβρανικές) περιοχές είναι υδρόφοβες, ενώ τα εξω- και ενδοκυτταρικά θραύσματα (θηλιές) είναι υδρόφιλα. Το C-τελικό κυτταροπλασματικό άκρο της πολυπεπτιδικής αλυσίδας του υποδοχέα περιέχει θέσεις όπου, υπό την επίδραση ενεργοποιημένων G-πρωτεϊνών, λαμβάνει χώρα φωσφορυλίωση, χαρακτηρίζοντας την ενεργή κατάσταση του υποδοχέα με τον ταυτόχρονο σχηματισμό δευτερογενών αγγελιοφόρων: cAMP, τριφωσφορική ινοσιτόλη και διακυλογλυκερόλη.

Η αλληλεπίδραση μιας ορμόνης με έναν υποδοχέα που έχει ένα διαμεμβρανικό θραύσμα οδηγεί στην ενεργοποίηση ενζύμων (κινάση τυροσίνης, φωσφορική φωσφατάση τυροσίνης, κ.λπ.) που φωσφορυλιώνουν τα υπολείμματα τυροσίνης στα πρωτεϊνικά μόρια.

Η συμπλοκοποίηση της ορμόνης με έναν υποδοχέα που ανήκει στην τρίτη ομάδα και έχει 4 διαμεμβρανικά θραύσματα οδηγεί στην ενεργοποίηση διαύλων ιόντων και την είσοδο ιόντων, τα οποία με τη σειρά τους είτε διεγείρουν (ενεργοποιούν) κινάσες σερίνης-θρεονίνης μεσολαβώντας στη φωσφορυλίωση ορισμένων πρωτεϊνικών περιοχών. ή οδηγεί σε εκπόλωση της μεμβράνης. Η μετάδοση σήματος με οποιονδήποτε από τους αναφερόμενους μηχανισμούς συνοδεύεται από επιδράσεις χαρακτηριστικές της δράσης μεμονωμένων ορμονών.

Η ιστορία της μελέτης των δεύτερων αγγελιοφόρων ξεκινά με τις μελέτες των Sutherland et al. μεμβρανικό ένζυμο αδενυλική κυκλάση, η οποία καταλύει τη μετατροπή της ενδοκυτταρικής τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) σε cAMP (σχήμα 1).

Σχήμα 1. Μετατροπή ATP σε cAMP.

Η ίδια η αδενυλική κυκλάση είναι μια γλυκοπρωτεΐνη με μοριακό βάρος περίπου 150.000 kDa. Η αδενυλική κυκλάση εμπλέκεται με ιόντα Mg2+ στο σχηματισμό cAMP, η συγκέντρωση του οποίου στο κύτταρο είναι περίπου 0,01-1 μg mol/l, ενώ η περιεκτικότητα σε ATP στο κύτταρο φτάνει σε επίπεδο έως και 1 μg mol/l.

Ο σχηματισμός του cAMP συμβαίνει με τη βοήθεια του συστήματος αδενυλικής κυκλάσης, το οποίο είναι ένα από τα συστατικά του υποδοχέα. Η αλληλεπίδραση μιας ορμόνης με έναν υποδοχέα της πρώτης ομάδας (υποδοχείς που έχουν 7 διαμεμβρανικά θραύσματα) περιλαμβάνει τουλάχιστον 3 διαδοχικά στάδια: 1) ενεργοποίηση υποδοχέα, 2) μετάδοση ορμονικού σήματος και 3) κυτταρική δράση.

Το πρώτο στάδιο, ή επίπεδο, είναι η αλληλεπίδραση της ορμόνης (συνδέτης) με τον υποδοχέα, η οποία πραγματοποιείται μέσω ιοντικών δεσμών και δεσμών υδρογόνου και υδρόφοβων ενώσεων που περιλαμβάνουν τουλάχιστον 3 μεμβρανικά μόρια της G-πρωτεΐνης ή μιας ρυθμιστικής πρωτεΐνης που αποτελείται από -, b- και g- υπομονάδες. Αυτό, με τη σειρά του, ενεργοποιεί ένζυμα που συνδέονται με τη μεμβράνη (φωσφολιπάση C, αδενυλική κυκλάση) με τον επακόλουθο σχηματισμό 3 δευτερογενών αγγελιοφόρων: τριφωσφορική ινοσιτόλη, διακυλογλυκερόλη και cAMP.

Το σύστημα αδενυλικής κυκλάσης του υποδοχέα αποτελείται από 3 συστατικά: τον ίδιο τον υποδοχέα (τα διεγερτικά και ανασταλτικά του μέρη), τη ρυθμιστική πρωτεΐνη με τις α-, β- και g-υπομονάδες της και την καταλυτική υπομονάδα (η ίδια η αδενυλική κυκλάση), η οποία στην κανονική (δηλαδή, μη διεγερμένη) κατάσταση διαχωρισμένες μεταξύ τους (Σχήμα 2). Ο υποδοχέας (και τα δύο μέρη του - διεγερτικό και ανασταλτικό) βρίσκεται στο εξωτερικό και η ρυθμιστική μονάδα - στην εσωτερική επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης. Η ρυθμιστική μονάδα, ή πρωτεΐνη G, δεσμεύεται από τη διφωσφορική γουανοσίνη (GDP) απουσία της ορμόνης. Η συμπλοκοποίηση της ορμόνης με τον υποδοχέα προκαλεί τη διάσταση του συμπλέγματος G-πρωτεΐνη-GDP και την αλληλεπίδραση της G-πρωτεΐνης, δηλαδή της α-υπομονάδας της με την τριφωσφορική γουανοσίνη (GTP) και τον ταυτόχρονο σχηματισμό της b/g-υπομονάδας. σύνθετο, το οποίο είναι ικανό να προκαλέσει ορισμένα βιολογικά αποτελέσματα. Το σύμπλοκο GTP-a-υπομονάδας, όπως έχει ήδη σημειωθεί, ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση και τον επακόλουθο σχηματισμό cAMP. Η τελευταία ενεργοποιεί ήδη την πρωτεϊνική κινάση Α με την αντίστοιχη φωσφορυλίωση διαφόρων πρωτεϊνών, η οποία εκδηλώνεται επίσης με ένα ορισμένο βιολογικό αποτέλεσμα. Επιπλέον, το ενεργοποιημένο σύμπλοκο GTP-a-υπομονάδας σε ορισμένες περιπτώσεις ρυθμίζει τη διέγερση των καναλιών φωσφολιπάσης C, cGMP, φωσφοδιεστεράσης, Ca2+ και K+ και έχει ανασταλτική δράση στα κανάλια Ca2+ και την αδενυλική κυκλάση.

Σχήμα 2. Ο μηχανισμός δράσης των πρωτεϊνικών ορμονών με την ενεργοποίηση του cAMP (επεξηγήσεις στο κείμενο).

Το PC είναι ένας υποδοχέας που δεσμεύει τη διεγερτική ορμόνη,

Το St είναι μια διεγερτική ορμόνη

Το Ru είναι ένας υποδοχέας που δεσμεύει μια ανασταλτική ορμόνη,

Ug - κατασταλτική ορμόνη,

Ac-αδενυλική κυκλάση,

Gy - πρωτεΐνη που αναστέλλει τις ορμόνες,

Το Gc είναι μια ορμονοδιεγερτική πρωτεΐνη.

Ο ρόλος της ορμόνης, επομένως, είναι να αντικαταστήσει το σύμπλεγμα G-protein-GDP με το σύμπλεγμα G-protein-GTP. Η τελευταία ενεργοποιεί την καταλυτική υπομονάδα, μετατρέποντάς την σε κατάσταση με υψηλή συγγένεια για το σύμπλεγμα ATP-Mg2+, το οποίο μετατρέπεται γρήγορα σε cAMP. Ταυτόχρονα με την ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης και το σχηματισμό cAMP, το σύμπλεγμα G-πρωτεΐνης-GTP προκαλεί τη διάσταση του συμπλέγματος ορμονικού υποδοχέα μειώνοντας τη συγγένεια του υποδοχέα για την ορμόνη.

Το cAMP που προκύπτει ενεργοποιεί με τη σειρά του τις εξαρτώμενες από cAMP πρωτεϊνικές κινάσες. Είναι ένζυμα που πραγματοποιούν τη φωσφορυλίωση των αντίστοιχων πρωτεϊνών, δηλ. μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από το ATP στην ομάδα υδροξυλίου της σερίνης, της θρεονίνης ή της τυροσίνης, που αποτελούν μέρος του μορίου της πρωτεΐνης. Οι πρωτεΐνες που φωσφορυλιώνονται με αυτόν τον τρόπο εκτελούν άμεσα τη βιολογική επίδραση της ορμόνης.

Έχει πλέον αποδειχθεί ότι οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες αντιπροσωπεύονται από περισσότερες από 50 διαφορετικές πρωτεΐνες ικανές να συμπλέκονται με GTP, οι οποίες διαιρούνται σε G-πρωτεΐνες μικρού μοριακού βάρους (20-25 kDa) και σε υψηλού μοριακού χαρακτήρα πρωτεΐνες G που αποτελούνται από 3 υπομονάδες (a - c mol μάζα 39-46 kDa, b - 37 kDa και g-υπομονάδα - 8 kDa). Η α-υπομονάδα είναι ουσιαστικά μια GTPάση που υδρολύει το GTP σε GDP και ελεύθερο ανόργανο φωσφορικό. Οι β- και g-υπομονάδες εμπλέκονται στον σχηματισμό του ενεργού συμπλόκου μετά την αλληλεπίδραση του συνδέτη με τον αντίστοιχο υποδοχέα. Απελευθερώνοντας GDP στις θέσεις δέσμευσής της, η α-υπομονάδα προκαλεί διάσπαση και απενεργοποίηση του ενεργού συμπλόκου, αφού η επανασύνδεση της α-υπομονάδας - GDP με τις β- και g-υπομονάδες επιστρέφει το σύστημα αδενυλικής κυκλάσης στην αρχική του κατάσταση. Έχει διαπιστωθεί ότι η α-υπομονάδα της G-πρωτεΐνης σε διάφορους ιστούς αντιπροσωπεύεται από μορφές 8, b - 4 και g - 6. Η διάσταση των υπομονάδων της πρωτεΐνης G στην κυτταρική μεμβράνη μπορεί να οδηγήσει στον ταυτόχρονο σχηματισμό και αλληλεπίδραση διαφόρων σημάτων που έχουν βιολογικά αποτελέσματα διαφορετικής ισχύος και ποιότητας στο τέλος του συστήματος.

Η ίδια η αδενυλική κυκλάση είναι μια γλυκοπρωτεΐνη με μοριακό βάρος 115-150 kDa. Σε διάφορους ιστούς έχουν εντοπιστεί 6 ισομορφές του, οι οποίες αλληλεπιδρούν με τις α-, β- και g-υπομονάδες, καθώς και με την καλμοδουλίνη Ca2+. Σε ορισμένους τύπους υποδοχέων, εκτός από τις ρυθμιστικές διεγερτικές (Gs) και τις ρυθμιστικές ανασταλτικές πρωτεΐνες (GI), έχει εντοπιστεί μια πρόσθετη πρωτεΐνη, η τρανντουκίνη.

Ο ρόλος των ρυθμιστικών πρωτεϊνών στη μετάδοση του ορμονικού σήματος είναι μεγάλος, η δομή αυτών των πρωτεϊνών συγκρίνεται με μια «κασέτα» και η ποικιλομορφία της απόκρισης σχετίζεται με την υψηλή κινητικότητα της ρυθμιστικής πρωτεΐνης. Έτσι, ορισμένες ορμόνες μπορούν ταυτόχρονα να ενεργοποιήσουν τόσο το Gs όσο και το Gi σε διάφορους βαθμούς. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση ορισμένων ορμονών με τις ρυθμιστικές πρωτεΐνες των υποδοχέων προκαλεί την έκφραση των αντίστοιχων πρωτεϊνών που ρυθμίζουν το επίπεδο και τον βαθμό της ορμονικής απόκρισης. Η ενεργοποίηση, όπως φαίνεται παραπάνω, των ρυθμιστικών πρωτεϊνών είναι συνέπεια της διάστασής τους από το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα. Σε ορισμένα συστήματα υποδοχέων, έως και 20 ή περισσότερες ρυθμιστικές πρωτεΐνες εμπλέκονται σε αυτή την αλληλεπίδραση, οι οποίες, εκτός από τη διέγερση του σχηματισμού cAMP, ενεργοποιούν ταυτόχρονα τους διαύλους ασβεστίου.

Ορισμένος αριθμός υποδοχέων που ανήκουν στην πρώτη ομάδα, με 7 διαμεμβρανικά θραύσματα, μεσολαβούν στη δράση τους από δευτερογενείς αγγελιοφόρους που σχετίζονται με παράγωγα φωσφατιδυλινοσιτόλης: τριφωσφορική ινοσιτόλη και διακυλογλυκερόλη. Η τριφωσφορική ινοσιτόλη ελέγχει τις κυτταρικές διεργασίες δημιουργώντας ενδοκυτταρικό ασβέστιο. Αυτό το σύστημα αγγελιοφόρου μπορεί να ενεργοποιηθεί με δύο τρόπους, δηλαδή μέσω μιας ρυθμιστικής πρωτεΐνης ή πρωτεϊνών φωσφοτυροσίνης. Και στις δύο περιπτώσεις, λαμβάνει χώρα περαιτέρω ενεργοποίηση της φωσφολιπάσης C, η οποία υδρολύει το σύστημα πολυφωσφοϊνοσίδης. Αυτό το σύστημα, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, περιλαμβάνει δύο ενδοκυτταρικούς δεύτερους αγγελιοφόρους που προέρχονται από ένα πολυφωσφοϊνοσίδιο δεσμευμένο στη μεμβράνη που ονομάζεται φωσφατιδυλινοσιτόλη-4,5-διφωσφορική (FIF2). Η συμπλοκοποίηση της ορμόνης με τον υποδοχέα προκαλεί υδρόλυση του PIF2 από τη φωσφορυλάση, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό αυτών των αγγελιαφόρων - τριφωσφορική ινοσιτόλη (IP3) και διακυλογλυκερόλη. Το IP3 προάγει την αύξηση του επιπέδου του ενδοκυττάριου ασβεστίου, κυρίως λόγω της κινητοποίησης του τελευταίου από το ενδοπλασματικό δίκτυο, όπου εντοπίζεται στα λεγόμενα ασβεστοσώματα, και στη συνέχεια λόγω της εισόδου του εξωκυτταρικού ασβεστίου στο κύτταρο. Η διακυλογλυκερόλη, με τη σειρά της, ενεργοποιεί συγκεκριμένες πρωτεϊνικές κινάσες και, ειδικότερα, την πρωτεϊνική κινάση C. Η τελευταία φωσφορυλιώνει ορισμένα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για το τελικό βιολογικό αποτέλεσμα. Είναι πιθανό ότι η καταστροφή του PIF2, μαζί με την απελευθέρωση δύο αγγελιαφόρων και την αύξηση της περιεκτικότητας σε ενδοκυτταρικό ασβέστιο, προκαλεί επίσης το σχηματισμό προσταγλανδινών, οι οποίες είναι πιθανοί διεγέρτες του cAMP.

Αυτό το σύστημα μεσολαβεί στη δράση τέτοιων ορμονών όπως η ισταμίνη, η σεροτονίνη, οι προσταγλανδίνες, η βαζοπρεσσίνη, η χολοκυστοκινίνη, η σωματολιμπερίνη, η θυρολιβερίνη, η ωκυτοκίνη, η παραθυρεοειδική ορμόνη, το νευροπεπτίδιο Υ, η ουσία P, η αγγειοτενσίνη II, οι κατεχολαμίνες, οι οποίες δρουν μέσω των α1-αδρενεργικών υποδοχέων, κ.λπ.

Η ομάδα ενζύμων φωσφολιπάσης C περιλαμβάνει έως και 16 ισομορφές, οι οποίες με τη σειρά τους υποδιαιρούνται σε β-, g- και d-φωσφολιπάση C. Έχει αποδειχθεί ότι η β-φωσφολιπάση C αλληλεπιδρά με ρυθμιστικές πρωτεΐνες και η g-φωσφολιπάση C αλληλεπιδρά με κινάσες τυροσίνης.

Η τριφωσφορική ινοσιτόλη δρα μέσω των δικών της ειδικών τετραμερών υποδοχέων με μοριακό βάρος 4x313 kDa. Μετά τη συμπλοκοποίηση με έναν τέτοιο υποδοχέα, εντοπίστηκαν οι λεγόμενοι «μεγάλοι» υποδοχείς τριφωσφορικής ινοσιτόλης ή υποδοχείς ρυανοδίνης, οι οποίοι ανήκουν επίσης σε τετραμερή και έχουν μοριακό βάρος 4x565 kDa. Είναι πιθανό ότι οι ενδοκυτταρικοί δίαυλοι ασβεστίου των υποδοχέων ρυανοδίνης ρυθμίζονται από έναν νέο δεύτερο αγγελιοφόρο, την cADP-ριβόζη (L. Meszaros et al., 1993). Ο σχηματισμός αυτού του αγγελιοφόρου διαμεσολαβείται από το cGMP και το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), το οποίο ενεργοποιεί την κυτταροπλασματική γουανυλική κυκλάση. Έτσι, το μονοξείδιο του αζώτου μπορεί να είναι ένα από τα στοιχεία της μεταφοράς της ορμονικής δράσης με τη συμμετοχή ιόντων ασβεστίου.

Όπως γνωρίζετε, το ασβέστιο βρίσκεται μέσα στο κύτταρο σε κατάσταση δεσμευμένη με πρωτεΐνη και σε ελεύθερη μορφή στο εξωκυττάριο υγρό. Έχουν αναγνωριστεί ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες που δεσμεύουν το ασβέστιο, όπως η καλρετικουλίνη και η καλσεκεστρίνη. Το ενδοκυτταρικό ελεύθερο ασβέστιο, το οποίο δρα ως δεύτερος αγγελιοφόρος, εισέρχεται από το εξωκυττάριο υγρό μέσω των διαύλων ασβεστίου της πλασματικής μεμβράνης του κυττάρου ή απελευθερώνεται ενδοκυτταρικά από τη δέσμευση πρωτεϊνών. Το ενδοκυτταρικό ελεύθερο ασβέστιο επηρεάζει τις αντίστοιχες κινάσες φωσφορυλάσης μόνο όταν συνδέεται με την ενδοκυτταρική πρωτεΐνη καλμοδουλίνης (Σχήμα 3).

Σχήμα 3. Ο μηχανισμός δράσης των πρωτεϊνικών ορμονών μέσω του CA2+ (επεξηγήσεις στο κείμενο) P - υποδοχέας; G - ορμόνη; Ca + πρωτεΐνη - ενδοκυτταρικό ασβέστιο σε μορφή δεσμευμένη με πρωτεΐνη.

Η καλμοδουλίνη, μια πρωτεΐνη υποδοχέα με υψηλή συγγένεια για το ασβέστιο, αποτελείται από 148 υπολείμματα αμινοξέων και υπάρχει σε όλα τα εμπύρηνα κύτταρα. Το μοριακό του βάρος (mol.m.) είναι 17000 kDa, κάθε μόριο έχει 4 υποδοχείς για τη δέσμευση ασβεστίου.

Σε κατάσταση λειτουργικής ηρεμίας, η συγκέντρωση του ελεύθερου ασβεστίου στο εξωκυττάριο υγρό είναι υψηλότερη από ό,τι στο εσωτερικό του κυττάρου, λόγω της λειτουργίας της αντλίας ασβεστίου (ATPase) και της μεταφοράς του ασβεστίου από το κύτταρο στο μεσοκυττάριο υγρό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η καλμοδουλίνη είναι σε ανενεργή μορφή. Η συμπλοκοποίηση της ορμόνης με τον υποδοχέα οδηγεί σε αύξηση του ενδοκυτταρικού επιπέδου του ελεύθερου ασβεστίου, το οποίο συνδέεται με την καλμοδουλίνη, τη μετατρέπει σε ενεργό μορφή και επηρεάζει τις ευαίσθητες στο ασβέστιο πρωτεΐνες ή ένζυμα που ευθύνονται για την αντίστοιχη βιολογική δράση της ορμόνης.

Το αυξημένο επίπεδο ενδοκυττάριου ασβεστίου στη συνέχεια διεγείρει την αντλία ασβεστίου, η οποία «αντλάει» ελεύθερο ασβέστιο στο μεσοκυττάριο υγρό, μειώνει το επίπεδό του στο κύτταρο, με αποτέλεσμα η καλμοδουλίνη να περνά σε ανενεργή μορφή και να αποκαθίσταται η κατάσταση λειτουργικής ανάπαυσης. το κύτταρο. Η καλμοδουλίνη δρα επίσης στην αδενυλική κυκλάση, γουανυλική κυκλάση, φωσφοδιεστεράση, κινάση φωσφορυλάσης, κινάση μυοσίνης, φωσφολιπάση A2, Ca2+- και Mg2+-ATPase, διεγείρει την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών, φωσφορυλίωση πρωτεϊνών μεμβράνης. Αλλάζοντας τη μεταφορά ασβεστίου, το επίπεδο και τη δραστηριότητα των κυκλικών νουκλεοτιδίων και έμμεσα τον μεταβολισμό του γλυκογόνου, η καλμοδουλίνη εμπλέκεται σε εκκριτικές και άλλες λειτουργικές διεργασίες στο κύτταρο. Είναι ένα δυναμικό συστατικό της μιτωτικής συσκευής· ρυθμίζει τον πολυμερισμό του συστήματος μικροσωληνίσκου-λαχνών, τη σύνθεση της ακτομυοσίνης και την ενεργοποίηση των μεμβρανών «αντλίας» ασβεστίου. Η καλμοδουλίνη είναι ένα ανάλογο της μυϊκής πρωτεΐνης τροπονίνης C, η οποία, δεσμεύοντας το ασβέστιο, σχηματίζει ένα σύμπλεγμα ακτίνης και μυοσίνης και επίσης ενεργοποιεί τη μυοσίνη-ΑΤΡάση, η οποία είναι απαραίτητη για την επαναλαμβανόμενη αλληλεπίδραση ακτίνης και μυοσίνης.

Το σύμπλεγμα Ca2+-καλμοδουλίνης ενεργοποιεί την εξαρτώμενη από Ca2+-καλμοδουλίνη πρωτεϊνική κινάση, η οποία παίζει σημαντικό ρόλο στη μετάδοση του νευρικού σήματος (σύνθεση και απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών), στη διέγερση ή την αναστολή της φωσφολιπάσης Α2, ενεργοποιεί μια ειδική πρωτεϊνική φωσφατάση σερίνης-θρεονίνης που ονομάζεται καλσινευρίνη. μεσολαβεί στη δράση του υποδοχέα των Τ-κυττάρων στα Τ-λεμφοκύτταρα.

Οι εξαρτώμενες από την καλμοδουλίνη πρωτεϊνικές κινάσες χωρίζονται σε δύο ομάδες: τις πολυλειτουργικές, οι οποίες είναι καλά χαρακτηρισμένες και τις ειδικές ή «ειδικού σκοπού». Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει όπως η πρωτεϊνική κινάση Α, η οποία μεσολαβεί στη φωσφορυλίωση πολλών ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών. Οι πρωτεϊνικές κινάσες «ειδικού σκοπού» φωσφορυλιώνουν διάφορα υποστρώματα, όπως κινάση ελαφριάς αλυσίδας μυοσίνης, κινάση φωσφορυλάσης κ.λπ.

Η πρωτεϊνική κινάση C αντιπροσωπεύεται από διάφορες ισομορφές (mol.m. από 67 έως 83 kDa), οι οποίες κωδικοποιούνται από 10 διαφορετικά γονίδια. Η κλασική πρωτεϊνική κινάση C περιλαμβάνει 4 διαφορετικές ισομορφές (a-, b1-, b2- και g-ισομορφές). 4 άλλες πρωτεϊνικές ισομορφές (δέλτα, έψιλον, πι και ωμέγα) και 2 άτυπες μορφές πρωτεΐνης.

Οι κλασικές πρωτεϊνικές κινάσες ενεργοποιούνται από ασβέστιο και διακυλογλυκερόλη, νέες πρωτεϊνικές κινάσες ενεργοποιούνται από διακυλογλυκερόλη και εστέρες φορβόλης και μία από τις άτυπες πρωτεϊνικές κινάσες δεν ανταποκρίνεται σε κανέναν από τους αναφερόμενους ενεργοποιητές, αλλά η δράση της απαιτεί την παρουσία φωσφατιδυλοσερίνης.

Σημειώθηκε παραπάνω ότι οι ορμόνες, οι υποδοχείς των οποίων έχουν 7 διαμεμβρανικά θραύσματα, μετά το σχηματισμό του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα, συνδέονται με πρωτεΐνες G που έχουν μικρό μοριακό βάρος (20-25 kDa) και εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Οι πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με τον υποδοχέα της κινάσης τυροσίνης ονομάζονται πρωτεΐνες ras και οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη μεταφορά κυστιδίων ονομάζονται πρωτεΐνες ραβδιού. Η ενεργοποιημένη μορφή είναι μια πρωτεΐνη G συμπλεγμένη με GTP. η ανενεργή μορφή της πρωτεΐνης ras είναι συνέπεια της συμπλοκοποίησης της με το ΑΕΠ. Μια πρωτεΐνη που απελευθερώνει νουκλεοτίδιο γουανίνης εμπλέκεται στην ενεργοποίηση της πρωτεΐνης ras και η διαδικασία αδρανοποίησης πραγματοποιείται με υδρόλυση της GTP υπό την επίδραση της GTPase. Η ενεργοποίηση της πρωτεΐνης ras, με τη σειρά της, μέσω της φωσφολιπάσης C, διεγείρει το σχηματισμό δεύτερου αγγελιοφόρου: τριφωσφορική ινοσιτόλη και διακυλογλυκερόλη. Οι πρωτεΐνες Ras περιγράφηκαν αρχικά ως ογκογονίδια (A.G. Gilman, 1987), αφού η υπερέκφραση ή μετάλλαξη αυτών των πρωτεϊνών βρέθηκε σε κακοήθη νεοπλάσματα. Κανονικά, οι πρωτεΐνες ras εμπλέκονται σε διάφορες ρυθμιστικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης.

Ορισμένες πρωτεϊνικές ορμόνες (ινσουλίνη, IGF I, κ.λπ.) πραγματοποιούν την αρχική τους δράση ενεργοποίησης του υποδοχέα μέσω μιας ορμονοευαίσθητης κινάσης τυροσίνης. Η δέσμευση της ορμόνης στον υποδοχέα οδηγεί σε μια διαμορφωτική αλλαγή ή διμερισμό που προκαλεί ενεργοποίηση κινάσης τυροσίνης και επακόλουθη αυτοφωσφορυλίωση του υποδοχέα. Μετά την αλληλεπίδραση ορμόνης-υποδοχέα, η αυτοφωσφορυλίωση ενισχύει τόσο τη δραστηριότητα κινάσης τυροσίνης στο άλλο διμερές όσο και τη φωσφορυλίωση των ενδοκυτταρικών υποστρωμάτων. Η υποδοχέας τυροσινοκινάση είναι ένα αλλοστερικό ένζυμο στο οποίο η εξωκυτταρική περιοχή είναι η ρυθμιστική υπομονάδα και η ενδοκυτταρική (κυτταροπλασματική) περιοχή είναι η καταλυτική υπομονάδα. Η τυροσινοκινάση ενεργοποιείται ή φωσφορυλιώνεται μέσω δέσμευσης σε έναν προσαρμογέα ή πρωτεΐνη SH2, η οποία αποτελείται από δύο τομείς SH2 και έναν τομέα SH3. Οι περιοχές SH2 δεσμεύουν ειδικές φωσφοτυροσίνες υποδοχέα κινάσης τυροσίνης και το SH3 δεσμεύει ένζυμα ή μόρια σηματοδότησης. Οι φωσφορυλιωμένες πρωτεΐνες (φωσφοτυροσίνες) συντομεύονται από 4 αμινοξέα, γεγονός που καθορίζει την ειδική δέσμευσή τους υψηλής συγγένειας με τις περιοχές SH2.

Τα σύμπλοκα (πεπτίδια φωσφοτυροσίνης - τομείς SH2) καθορίζουν την εκλεκτικότητα της μετάδοσης ορμονικού σήματος. Το τελικό αποτέλεσμα της μετάδοσης ορμονικού σήματος εξαρτάται από δύο αντιδράσεις - τη φωσφορυλίωση και την αποφωσφορυλίωση. Η πρώτη αντίδραση ελέγχεται από διάφορες κινάσες τυροσίνης, η δεύτερη - από φωσφατάσες φωσφοτυροσίνης. Μέχρι σήμερα έχουν ταυτοποιηθεί περισσότερες από 10 διαμεμβρανικές φωσφοτυροσινικές φωσφατάσες, οι οποίες χωρίζονται σε 2 ομάδες: α) μεγάλες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες/τενδικές περιοχές και β) μικρά ενδοκυτταρικά ένζυμα με μία μόνο καταλυτική περιοχή.

Τα ενδοκυτταρικά θραύσματα φωσφατάσης φωσφοτυροσίνης είναι πολύ διαφορετικά. Η λειτουργία των φωσφατάσης της περιοχής SH2 (τύποι Ι και II) πιστεύεται ότι είναι μείωση σήματος μέσω αποφωσφορυλίωσης θέσεων φωσφορυλίωσης στον υποδοχέα κινάσης τυροσίνης ή ενίσχυση σήματος μέσω δέσμευσης πρωτεϊνών σηματοδότησης φωσφορυλίωσης τυροσίνης σε έναν ή και στους δύο τομείς καθώς και σηματοδοτικούς τομείς SH2. μεταγωγή μέσω της αλληλεπίδρασης μιας μοναδικής πρωτεΐνης SH2 με μια άλλη πρωτεΐνη ή αδρανοποίησης με τη διαδικασία αποφωσφορυλίωσης φωσφορυλιωμένων με τυροσίνη μορίων δεύτερου αγγελιοφόρου, όπως η φωσφολιπάση C-g ή η src-τυροσινική κινάση.

Σε ορισμένες ορμόνες, η μετάδοση ορμονικού σήματος λαμβάνει χώρα με φωσφορυλίωση υπολειμμάτων αμινοξέων τυροσίνης, καθώς και σερίνης ή θρεονίνης. Χαρακτηριστικός από αυτή την άποψη είναι ο υποδοχέας ινσουλίνης, στον οποίο μπορεί να συμβεί φωσφορυλίωση τόσο της τυροσίνης όσο και της σερίνης και η φωσφορυλίωση της σερίνης συνοδεύεται από μείωση της βιολογικής επίδρασης της ινσουλίνης. Η λειτουργική σημασία της ταυτόχρονης φωσφορυλίωσης αρκετών υπολειμμάτων αμινοξέων του υποδοχέα κινάσης τυροσίνης δεν είναι καλά κατανοητή. Ωστόσο, αυτό επιτυγχάνει τη διαμόρφωση του ορμονικού σήματος, το οποίο αναφέρεται σχηματικά ως το δεύτερο επίπεδο των μηχανισμών σηματοδότησης του υποδοχέα. Αυτό το επίπεδο χαρακτηρίζεται από την ενεργοποίηση πολλών πρωτεϊνικών κινασών και φωσφατάσης (όπως η πρωτεϊνική κινάση C, η εξαρτώμενη από cAMP πρωτεϊνική κινάση, η εξαρτώμενη από cGMP πρωτεϊνική κινάση, η εξαρτώμενη από την καλμοδουλίνη κινάση πρωτεΐνης, κ.λπ.), οι οποίες φωσφορυλιώνουν ή αποφωσφορυλιώνουν σερίνη, τυροσίνη ή υπολείμματα θρεονίνης, που προκαλεί αντίστοιχες διαμορφωτικές αλλαγές, απαραίτητες για την εκδήλωση της βιολογικής δραστηριότητας.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ένζυμα όπως φωσφορυλάση, κινάση, κινάση καζεΐνης II, κινάση ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης, τριγλυκεριδική λιπάση, φωσφορυλάση γλυκογόνου, πρωτεϊνική φωσφατάση Ι, κιτρική λυάση ATP ενεργοποιούνται από τη διαδικασία της φωσφορυλίωσης της φωσφορυλίωσης, και η γλυκερυτετογονάση οι κινάσες ενεργοποιούνται με τη διαδικασία αποφωσφορυλίωσης.

Το τρίτο επίπεδο ρυθμιστικών μηχανισμών σηματοδότησης στη δράση των ορμονών χαρακτηρίζεται από κατάλληλη απόκριση σε κυτταρικό επίπεδο και εκδηλώνεται με αλλαγή στο μεταβολισμό, τη βιοσύνθεση, την έκκριση, την ανάπτυξη ή τη διαφοροποίηση. Αυτό περιλαμβάνει τις διαδικασίες μεταφοράς διαφόρων ουσιών μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, πρωτεϊνοσύνθεση, διέγερση ριβοσωμικής μετάφρασης, ενεργοποίηση του μικρολαχνικού σωληνοειδούς συστήματος και μετατόπιση εκκριτικών κόκκων στην κυτταρική μεμβράνη. Έτσι, η ενεργοποίηση της μεταφοράς αμινοξέων, γλυκόζης μέσω της κυτταρικής μεμβράνης πραγματοποιείται από τις αντίστοιχες μεταφορικές πρωτεΐνες 5-15 λεπτά μετά την έναρξη της δράσης ορμονών όπως η αυξητική ορμόνη και η ινσουλίνη. Υπάρχουν 5 πρωτεΐνες μεταφορείς για τα αμινοξέα και 7 για τη γλυκόζη, εκ των οποίων οι 2 είναι συμμεταφορείς ή συμμεταφορείς γλυκόζης νατρίου.

Οι ορμόνες του δεύτερου αγγελιοφόρου επηρεάζουν την έκφραση των γονιδίων τροποποιώντας τις διαδικασίες μεταγραφής. Έτσι, το cAMP ρυθμίζει τον ρυθμό μεταγραφής ενός αριθμού γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση ορμονών. Αυτή η δράση μεσολαβείται από την πρωτεΐνη ενεργοποίησης του στοιχείου απόκρισης cAMP (CREB). Η τελευταία πρωτεΐνη (CREB) συμπλέκεται με συγκεκριμένες περιοχές του DNA, αποτελώντας έναν κοινό παράγοντα μεταγραφής.

Πολλές ορμόνες που αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που βρίσκονται στην πλασματική μεμβράνη, μετά το σχηματισμό του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα, υφίστανται τη διαδικασία της εσωτερίκευσης, ή ενδοκυττάρωσης, δηλ. μετατόπιση ή μεταφορά του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα στο κύτταρο. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε δομές που ονομάζονται «επικαλυμμένα κοιλώματα» που βρίσκονται στην εσωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία είναι επενδεδυμένη με την πρωτεΐνη κλαθρίνη. Συμπλέγματα ορμονών-υποδοχέων που συσσωματώνονται με αυτόν τον τρόπο, τα οποία εντοπίζονται σε «καλυμμένα λάκκους», στη συνέχεια εσωτερικεύονται με διήθηση της κυτταρικής μεμβράνης (ο μηχανισμός είναι πολύ παρόμοιος με τη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης), μετατρέποντας σε κυστίδια (ενδοσώματα ή υποδοχείς) και τα τελευταία μετατοπίζονται στο κελί.

Κατά τη μετατόπιση, το ενδοσώμα υφίσταται μια διαδικασία οξίνισης (παρόμοια με αυτή που συμβαίνει στα λυσοσώματα), η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αποικοδόμηση του συνδέτη (ορμόνη) ή διάσπαση του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα. Στην τελευταία περίπτωση, ο απελευθερωμένος υποδοχέας επιστρέφει στην κυτταρική μεμβράνη, όπου αλληλεπιδρά ξανά με την ορμόνη. Η διαδικασία βύθισης του υποδοχέα, μαζί με την ορμόνη, στο κύτταρο και επιστροφής του υποδοχέα στην κυτταρική μεμβράνη ονομάζεται διαδικασία ανακύκλωσης του υποδοχέα. Κατά τη λειτουργία του υποδοχέα (ο χρόνος ημιζωής του υποδοχέα κυμαίνεται από αρκετές έως 24 ώρες ή περισσότερο), καταφέρνει να πραγματοποιήσει από 50 έως 150 τέτοιους κύκλους «σαΐτας». Η διαδικασία της ενδοκυττάρωσης αποτελεί αναπόσπαστο ή πρόσθετο μέρος του μηχανισμού σηματοδότησης των υποδοχέων στη δράση των ορμονών.

Επιπλέον, με τη βοήθεια της διαδικασίας εσωτερίκευσης, η αποδόμηση των πρωτεϊνικών ορμονών (στα λυσοσώματα) και η κυτταρική απευαισθητοποίηση (μείωση της κυτταρικής ευαισθησίας στην ορμόνη) πραγματοποιείται με τη μείωση του αριθμού των υποδοχέων στην κυτταρική μεμβράνη. Έχει διαπιστωθεί ότι η μοίρα του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα μετά τη διαδικασία της ενδοκυττάρωσης είναι διαφορετική. Στις περισσότερες ορμόνες (FSH, LH, χοριακή γοναδοτροπίνη, ινσουλίνη, IGF 1 και 2, γλυκαγόνη, σωματοστατίνη, ερυθροποιητίνη, VIP, λιποπρωτεΐνες χαμηλής πυκνότητας), τα ενδοσώματα μέσα στο κύτταρο υφίστανται διάσταση. Ο απελευθερωμένος υποδοχέας επιστρέφει στην κυτταρική μεμβράνη και η ορμόνη υφίσταται μια διαδικασία αποικοδόμησης στη λυσοσωμική συσκευή του κυττάρου.

Σε άλλες ορμόνες (GH, ιντερλευκίνη-2, επιδερμικοί, νευρικοί και αιμοπεταλιακοί αυξητικοί παράγοντες), μετά τη διάσπαση των ενδοσωμάτων, ο υποδοχέας και η αντίστοιχη ορμόνη υποβάλλονται σε διαδικασία αποικοδόμησης στα λυσοσώματα.

Ορισμένες ορμόνες (τρανσφερρίνη, πρωτεΐνες που περιέχουν 6-φωσφορική μαννόζη και ένα μικρό μέρος ινσουλίνης, αυξητική ορμόνη σε ορισμένους ιστούς στόχους) μετά τη διάσπαση των ενδοσωμάτων επιστρέφουν, όπως και οι υποδοχείς τους, στην κυτταρική μεμβράνη. Παρά το γεγονός ότι αυτές οι ορμόνες υφίστανται μια διαδικασία εσωτερίκευσης, δεν υπάρχει συναίνεση για την άμεση ενδοκυτταρική δράση της πρωτεϊνικής ορμόνης ή του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα της.

Οι υποδοχείς για τις ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων, τις ορμόνες του φύλου, την καλσιτριόλη, το ρετινοϊκό οξύ, τις ορμόνες του θυρεοειδούς εντοπίζονται ενδοκυτταρικά. Αυτές οι ορμόνες είναι λιπόφιλες, μεταφέρονται με πρωτεΐνες του αίματος, έχουν μεγάλο χρόνο ημιζωής και η δράση τους μεσολαβείται από το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα, το οποίο, δεσμεύοντας σε συγκεκριμένες περιοχές του DNA, ενεργοποιεί ή αδρανοποιεί συγκεκριμένα γονίδια.

Η δέσμευση μιας ορμόνης σε έναν υποδοχέα οδηγεί σε αλλαγές στις φυσικοχημικές ιδιότητες του τελευταίου και αυτή η διαδικασία ονομάζεται ενεργοποίηση ή μετασχηματισμός υποδοχέα. Η μελέτη του μετασχηματισμού υποδοχέα in vitro έδειξε ότι το καθεστώς θερμοκρασίας, η παρουσία ηπαρίνης, ΑΤΡ και άλλων συστατικών στο μέσο επώασης αλλάζουν τον ρυθμό αυτής της διαδικασίας.

Οι μη μετασχηματισμένοι υποδοχείς είναι μια πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 90 kDa, η οποία είναι πανομοιότυπη με την πρωτεΐνη σοκ ή θερμοκρασίας με το ίδιο μοριακό βάρος (M. Catell et al., 1985). Η τελευταία πρωτεΐνη εμφανίζεται σε α- και β-ισόμορφες, οι οποίες κωδικοποιούνται από διαφορετικά γονίδια. Παρόμοια κατάσταση παρατηρείται σε σχέση με τις στεροειδείς ορμόνες.

Εκτός από την πρωτεΐνη του στρες με προβλήτα. m. 90 kDa, στον μη μετασχηματισμένο υποδοχέα, μια πρωτεΐνη με ένα mol. m 59 kDa (Μ. Lebean et al., 1992), που ονομάζεται ανοσοφιλίνη, η οποία δεν σχετίζεται άμεσα με τον υποδοχέα στεροειδούς ορμόνης, αλλά σχηματίζει σύμπλοκα με ένα mol πρωτεΐνης. μ. 90 kDa. Η λειτουργία της πρωτεΐνης ανοσοφιλίνης δεν είναι καλά κατανοητή, αν και ο ρόλος της στη ρύθμιση της λειτουργίας των υποδοχέων στεροειδών ορμονών έχει αποδειχθεί, καθώς δεσμεύει ανοσοκατασταλτικές ουσίες (π.χ. ραπαμυκίνη και FK 506).

Οι στεροειδείς ορμόνες μεταφέρονται στο αίμα σε κατάσταση δεσμευμένη με πρωτεΐνες και μόνο ένα μικρό μέρος τους είναι σε ελεύθερη μορφή. Η ορμόνη, η οποία είναι σε ελεύθερη μορφή, είναι σε θέση να αλληλεπιδράσει με την κυτταρική μεμβράνη και να περάσει μέσω αυτής στο κυτταρόπλασμα, όπου συνδέεται με τον κυτταροπλασματικό υποδοχέα, ο οποίος είναι εξαιρετικά ειδικός. Για παράδειγμα, πρωτεΐνες υποδοχέα που δεσμεύουν μόνο γλυκοκορτικοειδείς ορμόνες ή οιστρογόνα έχουν απομονωθεί από ηπατοκύτταρα. Επί του παρόντος, έχουν χρησιμοποιηθεί υποδοχείς για την οιστραδιόλη, τα ανδρογόνα, την προγεστερόνη, τα γλυκοκορτικοειδή, τα ορυκτοκορτικοειδή, τη βιταμίνη D, τις ορμόνες του θυρεοειδούς, καθώς και το ρετινοϊκό οξύ και ορισμένες άλλες ενώσεις (υποδοχέας edixon, υποδοχέας διοξίνης, υποδοχέας υπεροξεισωμικού πολλαπλασιαστικού ενεργοποιητή και πρόσθετος υποδοχέας ρετινοξέος) ταυτοποιήθηκε.. Η συγκέντρωση των υποδοχέων στους αντίστοιχους ιστούς στόχους είναι 103 έως 5104 ανά κύτταρο.

Οι υποδοχείς στεροειδών ορμονών έχουν 4 τομείς: την αμινοτελική περιοχή, η οποία έχει σημαντικές διαφορές στους υποδοχείς για τις ορμόνες που αναφέρονται και αποτελείται από 100-600 υπολείμματα αμινοξέων. Τομέας δέσμευσης DNA, που αποτελείται από περίπου 70 υπολείμματα αμινοξέων. μια περιοχή δέσμευσης ορμόνης με περίπου 250 αμινοξέα και μια καρβοξυτελική περιοχή. Όπως σημειώθηκε, η αμινοτελική περιοχή έχει τις μεγαλύτερες διαφορές τόσο στη μορφή όσο και στην αλληλουχία αμινοξέων. Αποτελείται από 100-600 αμινοξέα και οι μικρότερες διαστάσεις του βρίσκονται στον υποδοχέα της θυρεοειδικής ορμόνης, και η μεγαλύτερη στον υποδοχέα της γλυκοκορτικοειδούς ορμόνης. Αυτή η περιοχή καθορίζει τα χαρακτηριστικά της απόκρισης του υποδοχέα και είναι εξαιρετικά φωσφορυλιωμένη στα περισσότερα είδη, αν και δεν υπάρχει άμεση συσχέτιση μεταξύ του βαθμού φωσφορυλίωσης και της βιολογικής απόκρισης.

Η περιοχή δέσμευσης DNA χαρακτηρίζεται από 3 εσώνια, δύο από τα οποία έχουν τα λεγόμενα «δάκτυλα ψευδάργυρου» ή δομές που περιέχουν ιόντα ψευδαργύρου με 4 γέφυρες κυστεΐνης. Τα «δάχτυλα ψευδάργυρου» εμπλέκονται στην ειδική σύνδεση της ορμόνης με το DNA . Υπάρχει μια μικρή περιοχή στην περιοχή δέσμευσης DNA για ειδική δέσμευση πυρηνικών υποδοχέων, που ονομάζεται "στοιχεία απόκρισης ορμονών", η οποία ρυθμίζει την έναρξη της μεταγραφής. Αυτή η περιοχή βρίσκεται μέσα σε ένα άλλο θραύσμα, που αποτελείται από 250 νουκλεοτίδια, υπεύθυνα για την έναρξη της μεταγραφής. Η περιοχή δέσμευσης DNA έχει την υψηλότερη σταθερότητα δομής μεταξύ όλων των ενδοκυτταρικών υποδοχέων.

Η ορμονοδεσμευτική περιοχή εμπλέκεται στη δέσμευση ορμονών, καθώς και στις διαδικασίες διμερισμού και ρύθμισης της λειτουργίας άλλων περιοχών. Βρίσκεται απευθείας δίπλα στον τομέα δέσμευσης DNA.

Η τελική περιοχή καρβοξυλίου εμπλέκεται επίσης σε διαδικασίες ετεροδιμερισμού και αλληλεπιδρά με διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των εγγύς πρωτεϊνικών προαγωγών.

Μαζί με αυτό, υπάρχουν ενδείξεις ότι τα στεροειδή δεσμεύονται πρώτα από συγκεκριμένες πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης, οι οποίες τα μεταφέρουν στον κυτταροπλασματικό υποδοχέα ή, παρακάμπτοντάς τον, απευθείας στους πυρηνικούς υποδοχείς. Ο κυτταροπλασματικός υποδοχέας αποτελείται από δύο υπομονάδες. Στον πυρήνα του κυττάρου, η υπομονάδα Α, αλληλεπιδρώντας με το DNA, πυροδοτεί (ξεκινά) τη διαδικασία μεταγραφής και η υπομονάδα Β συνδέεται με πρωτεΐνες μη ιστόνης. Η επίδραση της δράσης των στεροειδών ορμονών δεν εμφανίζεται αμέσως, αλλά μετά από ορισμένο χρόνο, ο οποίος είναι απαραίτητος για το σχηματισμό του RNA και την επακόλουθη σύνθεση μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης.

Οι θυρεοειδικές ορμόνες (θυροξίνη-Τ4 και τριιωδοθυρονίνη-Τ3), όπως και οι στεροειδείς ορμόνες, διαχέονται εύκολα μέσω της λιπιδικής κυτταρικής μεμβράνης και δεσμεύονται από ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες. Σύμφωνα με άλλα δεδομένα, οι θυρεοειδικές ορμόνες αλληλεπιδρούν πρώτα με τον υποδοχέα της πλασματικής μεμβράνης, όπου συμπλέκονται με πρωτεΐνες, σχηματίζοντας τη λεγόμενη ενδοκυτταρική δεξαμενή θυρεοειδικών ορμονών. Η βιολογική δράση πραγματοποιείται κυρίως από την Τ3, ενώ η Τ4 αποϊωδώνεται, μετατρέπεται σε Τ3, η οποία συνδέεται με τον κυτταροπλασματικό υποδοχέα. Εάν το στεροειδές κυτταροπλασματικό σύμπλεγμα μετατοπιστεί στον πυρήνα του κυττάρου, τότε το σύμπλεγμα θυρεοειδούς κυτταροπλασματικής διάστασης πρώτα διασπάται και η Τ3 συνδέεται απευθείας με πυρηνικούς υποδοχείς με υψηλή συγγένεια γι' αυτό. Επιπλέον, υποδοχείς Τ3 υψηλής συγγένειας βρίσκονται επίσης στα μιτοχόνδρια. Πιστεύεται ότι η θερμιδογόνος δράση των θυρεοειδικών ορμονών πραγματοποιείται στα μιτοχόνδρια μέσω της δημιουργίας νέου ATP, για τον σχηματισμό του οποίου χρησιμοποιείται διφωσφορική αδενοσίνη (ADP).

Οι θυρεοειδικές ορμόνες ρυθμίζουν την πρωτεϊνική σύνθεση στο επίπεδο της μεταγραφής και αυτή η δράση, η οποία ανιχνεύεται μετά από 12-24 ώρες, μπορεί να αποκλειστεί με την εισαγωγή αναστολέων σύνθεσης RNA. Εκτός από την ενδοκυτταρική τους δράση, οι θυρεοειδικές ορμόνες διεγείρουν τη μεταφορά γλυκόζης και αμινοξέων μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, επηρεάζοντας άμεσα τη δραστηριότητα ορισμένων ενζύμων που εντοπίζονται σε αυτήν.

Έτσι, η ειδική δράση της ορμόνης εκδηλώνεται μόνο μετά τη συμπλοκοποίηση της με τον αντίστοιχο υποδοχέα. Ως αποτέλεσμα των διαδικασιών αναγνώρισης, συμπλοκοποίησης και ενεργοποίησης του υποδοχέα, ο τελευταίος δημιουργεί έναν αριθμό δεύτερων αγγελιοφόρων που προκαλούν μια διαδοχική αλυσίδα αλληλεπιδράσεων μετά τον υποδοχέα, καταλήγοντας στην εκδήλωση μιας συγκεκριμένης βιολογικής επίδρασης της ορμόνης.

Επομένως, η βιολογική δράση της ορμόνης εξαρτάται όχι μόνο από την περιεκτικότητά της στο αίμα, αλλά και από τον αριθμό και τη λειτουργική κατάσταση των υποδοχέων, καθώς και από το επίπεδο λειτουργίας του μετα-υποδοχέα μηχανισμού.

Ο αριθμός των κυτταρικών υποδοχέων, όπως και άλλα κυτταρικά συστατικά, αλλάζει συνεχώς, αντανακλώντας τις διαδικασίες σύνθεσης και αποδόμησής τους. Ο κύριος ρόλος στη ρύθμιση του αριθμού των υποδοχέων ανήκει στις ορμόνες. Υπάρχει αντίστροφη σχέση μεταξύ του επιπέδου των ορμονών στο μεσοκυττάριο υγρό και του αριθμού των υποδοχέων. Έτσι, για παράδειγμα, η συγκέντρωση της ορμόνης στο αίμα και στο μεσοκυττάριο υγρό είναι πολύ χαμηλή και ανέρχεται σε 1014-109 Μ, που είναι πολύ χαμηλότερη από τη συγκέντρωση των αμινοξέων και άλλων διαφόρων πεπτιδίων (105-103 Μ). Ο αριθμός των υποδοχέων είναι υψηλότερος και είναι 1010-108 Μ, και υπάρχουν περίπου 1014-1010 Μ στην πλασματική μεμβράνη και το ενδοκυτταρικό επίπεδο των δεύτερων αγγελιοφόρων είναι ελαφρώς υψηλότερο - 108-106 Μ. Ο απόλυτος αριθμός θέσεων υποδοχέα στο Η κυτταρική μεμβράνη κυμαίνεται από αρκετές εκατοντάδες έως 100.000.

Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι οι υποδοχείς έχουν μια χαρακτηριστική ιδιότητα να ενισχύουν τη δράση της ορμόνης όχι μόνο μέσω των περιγραφόμενων μηχανισμών, αλλά και μέσω της λεγόμενης «μη γραμμικής δέσμευσης». Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι χαρακτηριστικό, το οποίο είναι ότι η μεγαλύτερη ορμονική επίδραση δεν σημαίνει και τη μεγαλύτερη δέσμευση της ορμόνης από τους υποδοχείς. Έτσι, για παράδειγμα, η μέγιστη διέγερση της μεταφοράς γλυκόζης στα λιποκύτταρα από την ινσουλίνη παρατηρείται όταν μόνο το 2% των υποδοχέων ινσουλίνης δεσμεύεται από την ορμόνη (J. Gliemann et al., 1975). Η ίδια σχέση έχει εδραιωθεί για την ACTH, τις γοναδοτροπίνες και άλλες ορμόνες (M.L. Dufau et al., 1988). Αυτό οφείλεται σε δύο φαινόμενα: τη «μη γραμμική δέσμευση» και την παρουσία των λεγόμενων «εφεδρικών υποδοχέων». Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, αλλά η ενίσχυση ή η ενίσχυση της δράσης της ορμόνης, που είναι συνέπεια αυτών των δύο φαινομένων, παίζει σημαντικό φυσιολογικό ρόλο στις διαδικασίες της βιολογικής δράσης της ορμόνης σε φυσιολογικές και σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, στον υπερινσουλινισμό και την παχυσαρκία, ο αριθμός των υποδοχέων ινσουλίνης που εντοπίζονται στα ηπατοκύτταρα, τα λιποκύτταρα, τα θυμοκύτταρα και τα μονοκύτταρα μειώνεται κατά 50-60% και, αντίθετα, οι καταστάσεις ανεπάρκειας ινσουλίνης στα ζώα συνοδεύονται από αύξηση του αριθμού των υποδοχέων ινσουλίνης. . Μαζί με τον αριθμό των υποδοχέων ινσουλίνης, αλλάζει και η συγγένειά τους. αλλάζει επίσης η ικανότητα σύμπλεξης με την ινσουλίνη και η μεταγωγή (μετάδοση) του ορμονικού σήματος μέσα στον υποδοχέα. Έτσι, μια αλλαγή στην ευαισθησία των οργάνων και των ιστών στις ορμόνες πραγματοποιείται μέσω μηχανισμών ανάδρασης (κάτω ρύθμιση). Για καταστάσεις που συνοδεύονται από υψηλή συγκέντρωση της ορμόνης στο αίμα, είναι χαρακτηριστική η μείωση του αριθμού των υποδοχέων, η οποία εκδηλώνεται κλινικά ως αντίσταση στην ορμόνη αυτή.

Ορισμένες ορμόνες μπορούν να επηρεάσουν τον αριθμό όχι μόνο των «δικών» υποδοχέων, αλλά και των υποδοχέων μιας άλλης ορμόνης. Έτσι, η προγεστερόνη μειώνεται και τα οιστρογόνα αυξάνουν τον αριθμό των υποδοχέων τόσο για τα οιστρογόνα όσο και για την προγεστερόνη ταυτόχρονα.

Η μείωση της ορμονικής ευαισθησίας μπορεί να οφείλεται στους ακόλουθους μηχανισμούς: 1) μείωση της συγγένειας των υποδοχέων λόγω της επίδρασης άλλων ορμονών και συμπλεγμάτων ορμονικών υποδοχέων. 2) μείωση του αριθμού των υποδοχέων που λειτουργούν ως αποτέλεσμα της εσωτερίκευσης ή της απελευθέρωσής τους από τη μεμβράνη στον εξωκυτταρικό χώρο. 3) αδρανοποίηση υποδοχέα λόγω αλλαγών διαμόρφωσης. 4) καταστροφή των υποδοχέων με αύξηση της δραστηριότητας των πρωτεασών ή αποικοδόμηση του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα υπό την επίδραση των ενζύμων του λυσοσώματος. 5) αναστολή της σύνθεσης νέων υποδοχέων.

Για κάθε τύπο ορμόνης, υπάρχουν αγωνιστές και ανταγωνιστές. Οι τελευταίες είναι ουσίες που είναι σε θέση να δεσμεύουν ανταγωνιστικά τον υποδοχέα με την ορμόνη, μειώνοντας ή μπλοκάροντας πλήρως τη βιολογική της επίδραση. Οι αγωνιστές, αντίθετα, συμπλέκονται με τον αντίστοιχο υποδοχέα, ενισχύουν τη δράση της ορμόνης ή μιμούνται πλήρως την παρουσία της και μερικές φορές ο χρόνος ημιζωής του αγωνιστή είναι εκατοντάδες ή περισσότερες φορές μεγαλύτερος από τον χρόνο αποδόμησης της φυσικής ορμόνης, και Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εκδηλώνεται μια βιολογική επίδραση, η οποία χρησιμοποιείται φυσικά σε κλινικούς σκοπούς. Έτσι, για παράδειγμα, αγωνιστές γλυκοκορτικοειδών είναι η δεξαμεθαζόνη, η κορτικοστερόνη, η αλδοστερόνη και οι μερικοί αγωνιστές είναι η 11b-υδροξυπρογεστερόνη, η 17α-υδροξυπρογεστερόνη, η προγεστερόνη, η 21-δεοξυκορτιζόλη και οι ανταγωνιστές τους είναι η τεστοστερόνη, 17στοστερονοδιόλη. Τα ανενεργά στεροειδή για υποδοχείς γλυκοκορτικοειδών περιλαμβάνουν 11a-υδροξυπρογεστερόνη, τετραϋδροκορτιζόλη, ανδροστενεδιόνη, 11a-, 17a-μεθυλτεστοστερόνη. Αυτές οι σχέσεις λαμβάνονται υπόψη όχι μόνο στο πείραμα κατά την αποσαφήνιση της δράσης των ορμονών, αλλά και στην κλινική πράξη.

Η αποκρυπτογράφηση των μηχανισμών δράσης των ορμονών στο σώμα των ζώων παρέχει την ευκαιρία να κατανοήσουμε καλύτερα τις φυσιολογικές διεργασίες - τη ρύθμιση του μεταβολισμού, τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση των ιστών.

Αυτό είναι επίσης σημαντικό από πρακτική άποψη, σε σχέση με την αυξανόμενη χρήση φυσικών και συνθετικών ορμονικών σκευασμάτων στην κτηνοτροφία και την κτηνιατρική.

Επί του παρόντος, υπάρχουν περίπου 100 ορμόνες που σχηματίζονται στους ενδοκρινείς αδένες, εισέρχονται στο αίμα και έχουν ευέλικτη επίδραση στον μεταβολισμό σε κύτταρα, ιστούς και όργανα. Είναι δύσκολο να προσδιοριστούν τέτοιες φυσιολογικές διεργασίες στο σώμα που δεν θα ήταν υπό τη ρυθμιστική επίδραση των ορμονών. Σε αντίθεση με πολλά ένζυμα που προκαλούν μεμονωμένες, στενά κατευθυνόμενες αλλαγές στο σώμα, οι ορμόνες έχουν πολλαπλές επιδράσεις στις μεταβολικές διεργασίες και σε άλλες φυσιολογικές λειτουργίες. Ταυτόχρονα, καμία από τις ορμόνες, κατά κανόνα, δεν παρέχει πλήρως τη ρύθμιση των επιμέρους λειτουργιών. Αυτό απαιτεί τη δράση ενός αριθμού ορμονών σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία και αλληλεπίδραση. Έτσι, για παράδειγμα, η σωματοτροπίνη διεγείρει τις διαδικασίες ανάπτυξης μόνο με την ενεργό συμμετοχή της ινσουλίνης και των θυρεοειδικών ορμονών. Η ανάπτυξη των ωοθυλακίων παρέχεται κυρίως από τη θυλακιοτροπίνη και η ωρίμανση τους και η διαδικασία της ωορρηξίας πραγματοποιείται υπό τη ρυθμιστική επίδραση της λουτροπίνης κ.λπ.

Οι περισσότερες από τις ορμόνες στο αίμα συνδέονται με λευκωματίνες ή γλοβουλίνες, γεγονός που εμποδίζει την ταχεία καταστροφή τους από ένζυμα και διατηρεί τη βέλτιστη συγκέντρωση μεταβολικά ενεργών ορμονών στα κύτταρα και τους ιστούς. Οι ορμόνες έχουν άμεση επίδραση στη διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών. Οι στεροειδείς και οι πρωτεϊνικές ορμόνες (φύλο, τριπλές ορμόνες της υπόφυσης) στους ιστούς στόχους προκαλούν αύξηση του αριθμού και του όγκου των κυττάρων. Άλλες ορμόνες, όπως η ινσουλίνη, τα γλυκοκορτικοειδή και τα μεταλλοκορτικοειδή, επηρεάζουν έμμεσα την πρωτεϊνοσύνθεση.

Οι υποδοχείς της κυτταρικής μεμβράνης είναι ο πρώτος κρίκος στη φυσιολογική δράση των ορμονών στα ζώα. Στα ίδια κελιά, υπάρχει μεγάλος αριθμός πολλών ειδών. συγκεκριμένους υποδοχείς, με τη βοήθεια των οποίων δεσμεύουν επιλεκτικά τα μόρια διαφόρων ορμονών που κυκλοφορούν στο αίμα. Για παράδειγμα, τα λιποκύτταρα στις μεμβράνες τους έχουν ειδικούς υποδοχείς για γλυκαγόνη, λουτροπίνη, θυρεοτροπίνη, κορτικοτροπίνη.

Λόγω του μεγάλου μεγέθους των μορίων τους, οι περισσότερες ορμόνες πρωτεϊνικής φύσης δεν μπορούν να διεισδύσουν στα κύτταρα, αλλά βρίσκονται στην επιφάνειά τους και, αλληλεπιδρώντας με τους αντίστοιχους υποδοχείς, επηρεάζουν το μεταβολισμό μέσα στα κύτταρα. Έτσι, συγκεκριμένα, η δράση της θυρεοτροπίνης σχετίζεται με τη στερέωση των μορίων της στην επιφάνεια των κυττάρων του θυρεοειδούς, υπό την επίδραση της οποίας αυξάνεται η διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών για ιόντα νατρίου και παρουσία τους αυξάνεται η ένταση της οξείδωσης της γλυκόζης. Η ινσουλίνη αυξάνει τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών στους ιστούς και τα όργανα για τα μόρια γλυκόζης, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση της συγκέντρωσής της στο αίμα και στη διέλευση στους ιστούς. Η σωματοτροπίνη έχει επίσης διεγερτική δράση στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών δρώντας στις κυτταρικές μεμβράνες.

Οι ίδιες ορμόνες μπορούν να επηρεάσουν τις μεταβολικές διεργασίες στα κύτταρα των ιστών με διαφορετικούς τρόπους. Μαζί με μια αλλαγή στη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών και των μεμβρανών των ενδοκυτταρικών δομών για διάφορα ένζυμα και άλλες χημικές ουσίες, υπό την επίδραση των ίδιων ορμονών, η ιοντική σύνθεση του περιβάλλοντος έξω και μέσα στα κύτταρα, καθώς και η δραστηριότητα διαφόρων ενζύμων και η ένταση των μεταβολικών διεργασιών, μπορεί να αλλάξει.

Οι ορμόνες επηρεάζουν τη δραστηριότητα των ενζύμων και τη γονιδιακή συσκευή των κυττάρων όχι άμεσα, αλλά με τη βοήθεια μεσολαβητών (ενδιάμεσων). Ένας από αυτούς τους μεσολαβητές είναι η κυκλική 3', 5'-μονοφωσφορική αδενοσίνη (κυκλική ΑΜΡ). Το κυκλικό AMP (cAMP) σχηματίζεται μέσα στα κύτταρα από αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ (ATP) με τη συμμετοχή του ενζύμου αδενυλοκυκλάση που βρίσκεται στην κυτταρική μεμβράνη, το οποίο ενεργοποιείται όταν εκτίθεται στις αντίστοιχες ορμόνες. Στις ενδοκυτταρικές μεμβράνες υπάρχει ένα ένζυμο φωσφοδιεστεράση, το οποίο μετατρέπει το cAMP σε λιγότερο δραστική ουσία - τη μονοφωσφορική 5'-αδενοσίνη, και αυτό σταματά τη δράση της ορμόνης.

Όταν ένα κύτταρο εκτίθεται σε πολλές ορμόνες που διεγείρουν τη σύνθεση του cAMP σε αυτό, η αντίδραση καταλύεται από την ίδια αδενυλοκυκλάση, αλλά οι υποδοχείς στις κυτταρικές μεμβράνες για αυτές τις ορμόνες είναι αυστηρά συγκεκριμένοι. Επομένως, για παράδειγμα, η κορτικοτροπίνη επηρεάζει μόνο τα κύτταρα του φλοιού των επινεφριδίων και η θυρεοτροπίνη - στα κύτταρα του θυρεοειδούς αδένα κ.λπ.

Λεπτομερείς μελέτες έχουν δείξει ότι η δράση των περισσότερων πρωτεϊνικών και πεπτιδικών ορμονών οδηγεί σε διέγερση της δραστηριότητας της αδενυλοκυκλάσης και σε αύξηση της συγκέντρωσης του cAMP στα κύτταρα στόχους, η οποία σχετίζεται με περαιτέρω μετάδοση ορμονικών πληροφοριών με την ενεργό συμμετοχή ορισμένων πρωτεϊνικών κινασών . Το cAMP παίζει το ρόλο ενός ενδοκυτταρικού μεσολαβητή της ορμόνης, παρέχοντας αύξηση της δραστηριότητας των πρωτεϊνικών κινασών που εξαρτώνται από αυτήν στο κυτταρόπλασμα και τους πυρήνες των κυττάρων. Με τη σειρά τους, οι εξαρτώμενες από το cAMP πρωτεϊνικές κινάσες καταλύουν τη φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών του ριβοσώματος, η οποία σχετίζεται άμεσα με τη ρύθμιση της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα κύτταρα στόχους υπό την επίδραση πεπτιδικών ορμονών.

Οι στεροειδείς ορμόνες, οι κατεχολαμίνες, οι θυρεοειδικές ορμόνες, λόγω του μικρού μεγέθους των μορίων, περνούν από την κυτταρική μεμβράνη και έρχονται σε επαφή με κυτταροπλασματικούς υποδοχείς μέσα στα κύτταρα. Στη συνέχεια, οι στεροειδείς ορμόνες σε συνδυασμό με τους υποδοχείς τους, που είναι όξινες πρωτεΐνες, περνούν στον κυτταρικό πυρήνα. Υποτίθεται ότι οι πεπτιδικές ορμόνες, καθώς διασπώνται τα σύμπλοκα ορμόνης-υποδοχέα, επηρεάζουν επίσης συγκεκριμένους υποδοχείς στο κυτταρόπλασμα, στο σύμπλεγμα Golgi και στο πυρηνικό περίβλημα.

Δεν διεγείρουν όλες οι ορμόνες τη δραστηριότητα του ενζύμου αδενυλοκυκλάση και αυξάνουν τη συγκέντρωσή του στα κύτταρα. Ορισμένες πεπτιδικές ορμόνες, ιδιαίτερα η ινσουλίνη, η κυτοκίνη, η καλσιτονίνη, έχουν ανασταλτική δράση στην αδενυλοκυκλάση. Το φυσιολογικό αποτέλεσμα της δράσης τους πιστεύεται ότι δεν οφείλεται σε αύξηση της συγκέντρωσης του cAMP, αλλά στη μείωση του. Ταυτόχρονα, σε κύτταρα με ειδική ευαισθησία σε αυτές τις ορμόνες, αυξάνεται η συγκέντρωση ενός άλλου κυκλικού νουκλεοτιδίου, της κυκλικής μονοφωσφορικής γουανοσίνης (cGMP). Το αποτέλεσμα της δράσης των ορμονών στα κύτταρα του σώματος εξαρτάται τελικά από τις επιδράσεις και των δύο κυκλικών νουκλεοτιδίων - cAMP και cGMP, που είναι καθολικοί ενδοκυτταρικοί μεσολαβητές - μεσολαβητές ορμονών. Όσον αφορά τη δράση των στεροειδών ορμονών, οι οποίες, σε συνδυασμό με τους υποδοχείς τους, διεισδύουν στον κυτταρικό πυρήνα, ο ρόλος των cAMP και cGMP ως ενδοκυτταρικών μεσολαβητών θεωρείται αμφίβολος.

Πολλές, αν όχι όλες, ορμόνες δείχνουν την τελική φυσιολογική επίδραση έμμεσα - μέσω μιας αλλαγής στη βιοσύνθεση των ενζυμικών πρωτεϊνών. Η βιοσύνθεση πρωτεϊνών είναι μια πολύπλοκη διαδικασία πολλαπλών σταδίων που πραγματοποιείται με την ενεργό συμμετοχή της γονιδιακής συσκευής των κυττάρων.

Η ρυθμιστική επίδραση των ορμονών στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών πραγματοποιείται κυρίως με τη διέγερση της αντίδρασης RNA πολυμεράσης με το σχηματισμό ριβοσωμικών και πυρηνικών τύπων RNA, καθώς και αγγελιαφόρου RNA, και επηρεάζοντας τη λειτουργική δραστηριότητα των ριβοσωμάτων και άλλων συνδέσμων του μεταβολισμού των πρωτεϊνών. Ειδικές πρωτεϊνικές κινάσες στους κυτταρικούς πυρήνες διεγείρουν τη φωσφορυλίωση των αντίστοιχων πρωτεϊνικών συστατικών και την αντίδραση RNA πολυμεράσης με το σχηματισμό αγγελιαφόρων RNA που κωδικοποιούν την πρωτεϊνική σύνθεση σε κύτταρα και όργανα στόχους. Ταυτόχρονα, τα γονίδια αποκαταστέλλονται στους πυρήνες των κυττάρων, τα οποία απελευθερώνονται από την ανασταλτική δράση συγκεκριμένων καταστολέων - πρωτεϊνών πυρηνικής ιστόνης.

Ορμόνες όπως τα οιστρογόνα και τα ανδρογόνα στους πυρήνες των κυττάρων συνδέονται με πρωτεΐνες ιστόνης που καταστέλλουν τα αντίστοιχα γονίδια και έτσι φέρνουν τη γονιδιακή συσκευή των κυττάρων σε μια ενεργή λειτουργική κατάσταση. Ταυτόχρονα, τα ανδρογόνα επηρεάζουν τη γονιδιακή συσκευή των κυττάρων λιγότερο από τα οιστρογόνα, γεγονός που οφείλεται στην πιο ενεργή σύνδεση των τελευταίων με τη χρωματίνη και στην εξασθένηση της σύνθεσης RNA στους πυρήνες.

Μαζί με την ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα κύτταρα, πραγματοποιείται ο σχηματισμός πρωτεϊνών ιστόνης, οι οποίες είναι καταστολείς της γονιδιακής δραστηριότητας, και αυτό εμποδίζει τις μεταβολικές λειτουργίες των πυρήνων και την υπερβολική εκδήλωση διέγερσης ανάπτυξης. Κατά συνέπεια, οι πυρήνες των κυττάρων έχουν τον δικό τους μηχανισμό γενετικής και μιτωτικής ρύθμισης του μεταβολισμού και της ανάπτυξης.

Σε σχέση με την επίδραση των ορμονών στις αναβολικές διεργασίες στο σώμα, η κατακράτηση των θρεπτικών συστατικών της τροφής αυξάνεται και, κατά συνέπεια, αυξάνεται ο αριθμός των υποστρωμάτων για τον ενδιάμεσο μεταβολισμό, οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί των βιοχημικών διεργασιών που σχετίζονται με την αποτελεσματικότερη χρήση αζωτούχων και άλλων ενώσεων ενεργοποιούνται.

Οι διαδικασίες της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα κύτταρα επηρεάζονται από τη σωματοτροπίνη, τα κορτικοστεροειδή, τα οιστρογόνα και επίσης τη θυροξίνη. Αυτές οι ορμόνες διεγείρουν τη σύνθεση διαφόρων αγγελιαφόρων RNA και έτσι ενισχύουν τη σύνθεση των αντίστοιχων πρωτεϊνών. Στις διαδικασίες της πρωτεϊνοσύνθεσης σημαντικό ρόλο παίζει και η ινσουλίνη, η οποία διεγείρει τη σύνδεση των αγγελιαφόρων RNA με τα ριβοσώματα και, κατά συνέπεια, ενεργοποιεί την πρωτεϊνοσύνθεση. Ενεργοποιώντας τη χρωμοσωμική συσκευή των κυττάρων, οι ορμόνες επηρεάζουν την αύξηση του ρυθμού πρωτεϊνοσύνθεσης και τη συγκέντρωση των ενζύμων στα κύτταρα του ήπατος και σε άλλα όργανα και ιστούς. Ωστόσο, ο μηχανισμός της επίδρασης των ορμονών στον ενδοκυτταρικό μεταβολισμό δεν έχει ακόμη μελετηθεί αρκετά.

Η δράση των ορμονών, κατά κανόνα, σχετίζεται στενά με τις λειτουργίες των ενζύμων που παρέχουν βιοχημικές διεργασίες σε κύτταρα, ιστούς και όργανα. Οι ορμόνες συμμετέχουν σε βιοχημικές αντιδράσεις ως ειδικοί ενεργοποιητές ή αναστολείς ενζύμων, ασκώντας την επιρροή τους στα ένζυμα διασφαλίζοντας τη σύνδεσή τους με διάφορα βιοκολλοειδή.

Δεδομένου ότι τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικά σώματα, η επίδραση των ορμονών στη λειτουργική τους δραστηριότητα εκδηλώνεται κυρίως επηρεάζοντας τη βιοσύνθεση των ενζύμων και των καταβολικών συνενζυμικών πρωτεϊνών. Μία από τις εκδηλώσεις της δραστηριότητας των ορμονών είναι η συμμετοχή τους στην αλληλεπίδραση ενός αριθμού ενζύμων σε διάφορα μέρη σύνθετων αντιδράσεων και διεργασιών. Όπως γνωρίζετε, οι βιταμίνες παίζουν συγκεκριμένο ρόλο στην κατασκευή των συνενζύμων. Πιστεύεται ότι οι ορμόνες παίζουν επίσης ρυθμιστικό ρόλο σε αυτές τις διαδικασίες. Για παράδειγμα, τα κορτικοστεροειδή επηρεάζουν τη φωσφορυλίωση ορισμένων βιταμινών Β.

Για τις προσταγλανδίνες, η υψηλή φυσιολογική τους δραστηριότητα και οι πολύ χαμηλές παρενέργειες είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Είναι πλέον γνωστό ότι οι προσταγλανδίνες δρουν μέσα στα κύτταρα σαν μεσολαβητές και παίζουν σημαντικό ρόλο στην εφαρμογή της επίδρασης των ορμονών. Ταυτόχρονα, ενεργοποιούνται οι διαδικασίες σύνθεσης της κυκλικής μονοφωσφορικής αδενοσίνης (cAMP), η οποία είναι ικανή να μεταδίδει τη στενά κατευθυνόμενη δράση των ορμονών. Είναι δυνατόν να υποθέσουμε ότι οι φαρμακολογικές ουσίες μέσα στα κύτταρα δρουν λόγω της παραγωγής συγκεκριμένων προσταγλανδινών. Τώρα σε πολλές χώρες μελετάται ο μηχανισμός δράσης των προσταγλανδινών σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο, καθώς μια ολοκληρωμένη μελέτη της δράσης των προσταγλανδινών μπορεί να επιτρέψει να επηρεαστεί σκόπιμα ο μεταβολισμός και άλλες φυσιολογικές διεργασίες στο σώμα του ζώου.

Με βάση τα παραπάνω, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι οι ορμόνες έχουν μια πολύπλοκη και ευέλικτη επίδραση στο σώμα του ζώου. Η πολύπλοκη επίδραση της νευρικής και χυμικής ρύθμισης εξασφαλίζει τη συντονισμένη πορεία όλων των βιοχημικών και φυσιολογικών διεργασιών. Ωστόσο, με τις καλύτερες λεπτομέρειες, ο μηχανισμός δράσης των ορμονών δεν έχει ακόμη μελετηθεί επαρκώς. Το πρόβλημα αυτό ενδιαφέρει πολλούς επιστήμονες και έχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη θεωρία και την πρακτική της ενδοκρινολογίας, καθώς και της κτηνοτροφίας και της κτηνιατρικής.

Οι ορμόνες που εκκρίνονται από τους ενδοκρινείς αδένες συνδέονται με τις πρωτεΐνες μεταφοράς του πλάσματος ή, σε ορισμένες περιπτώσεις, απορροφώνται στα κύτταρα του αίματος και μεταφέρονται σε όργανα και ιστούς, επηρεάζοντας τη λειτουργία και το μεταβολισμό τους. Ορισμένα όργανα και ιστοί είναι πολύ ευαίσθητα στις ορμόνες, γι' αυτό ονομάζονται όργανα-στόχουςή ιστούς -στόχους.Οι ορμόνες επηρεάζουν κυριολεκτικά όλες τις πτυχές του μεταβολισμού, τις λειτουργίες και τις δομές του σώματος.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, η δράση των ορμονών βασίζεται στη διέγερση ή την αναστολή της καταλυτικής λειτουργίας ορισμένων ενζύμων. Αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με την ενεργοποίηση ή την αναστολή των ήδη υπαρχόντων ενζύμων στα κύτταρα επιταχύνοντας τη σύνθεσή τους με την ενεργοποίηση γονιδίων. Οι ορμόνες μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τη διαπερατότητα των κυτταρικών και υποκυτταρικών μεμβρανών για ένζυμα και άλλες βιολογικά δραστικές ουσίες, διευκολύνοντας ή αναστέλλοντας έτσι τη δράση του ενζύμου. ορμόνη οργανικός οργανισμός σίδηρος

Μηχανισμός μεμβράνης . Η ορμόνη συνδέεται με την κυτταρική μεμβράνη και στο σημείο της δέσμευσης αλλάζει τη διαπερατότητά της στη γλυκόζη, τα αμινοξέα και ορισμένα ιόντα. Σε αυτή την περίπτωση, η ορμόνη δρα ως τελεστής των μεμβρανικών φορέων. Η ινσουλίνη το κάνει αυτό μεταβάλλοντας τη μεταφορά γλυκόζης. Αλλά αυτός ο τύπος μεταφοράς ορμονών σπάνια συμβαίνει μεμονωμένα. Η ινσουλίνη, για παράδειγμα, έχει τόσο μεμβράνη όσο και μεμβράνη-ενδοκυτταρικό μηχανισμό δράσης.

Μεμβράνη-ενδοκυτταρικός μηχανισμός . Σύμφωνα με τον μεμβράνη-ενδοκυτταρικό τύπο, οι ορμόνες δρουν που δεν διεισδύουν στο κύτταρο και επομένως επηρεάζουν τον μεταβολισμό μέσω ενός ενδοκυτταρικού χημικού μεσολαβητή. Αυτές περιλαμβάνουν πρωτεϊνοπεπτιδικές ορμόνες (ορμόνες του υποθαλάμου, της υπόφυσης, του παγκρέατος και των παραθυρεοειδών αδένων, θυρεοκαλσιτονίνη του θυρεοειδούς αδένα). παράγωγα αμινοξέων (ορμόνες του μυελού των επινεφριδίων - αδρεναλίνη και νορεπινεφρίνη, θυρεοειδής αδένας - θυροξίνη, τριιωδοθυρονίνη).

Ενδοκυτταρικός (κυτοσολικός) μηχανισμός δράσης . Είναι χαρακτηριστικό των στεροειδών ορμονών (κορτικοστεροειδή, ορμόνες φύλου - ανδρογόνα, οιστρογόνα και γεσταγόνα). Οι στεροειδείς ορμόνες αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα. Το σύμπλοκο ορμόνης-υποδοχέα που προκύπτει μεταφέρεται στον πυρήνα και δρα απευθείας στο γονιδίωμα, διεγείροντας ή αναστέλλοντας τη δραστηριότητά του, δηλ. δρα στη σύνθεση του DNA αλλάζοντας τον ρυθμό μεταγραφής και την ποσότητα του πληροφοριακού (μήτρας) RNA (mRNA). Μια αύξηση ή μείωση της ποσότητας του mRNA επηρεάζει την πρωτεϊνική σύνθεση κατά τη μετάφραση, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στη λειτουργική δραστηριότητα του κυττάρου.

Επί του παρόντος, διακρίνονται οι ακόλουθες επιλογές για τη δράση των ορμονών:

1. ορμονικό ή αιμοκρινικόεκείνοι. δράση σε σημαντική απόσταση από τον τόπο σχηματισμού.
2. ισοκρινές ή τοπικό,όταν μια χημική ουσία που συντίθεται σε ένα κύτταρο έχει επίδραση σε ένα κύτταρο που βρίσκεται σε στενή επαφή με το πρώτο και η απελευθέρωση αυτής της ουσίας πραγματοποιείται στο διάμεσο υγρό και στο αίμα.
3. νευροκρινικό ή νευροενδοκρινικό (συναπτικό και μη συναπτικό), μια δράση όταν η ορμόνη, απελευθερούμενη από τις νευρικές απολήξεις, εκτελεί τη λειτουργία ενός νευροδιαβιβαστή ή νευροδιαμορφωτή, δηλ. μια ουσία που μεταβάλλει (συνήθως ενισχύει) τη δράση ενός νευροδιαβιβαστή.
4. παρακρινής- ένα είδος ισοκρινούς δράσης, αλλά ταυτόχρονα, η ορμόνη που σχηματίζεται σε ένα κύτταρο εισέρχεται στο μεσοκυττάριο υγρό και επηρεάζει έναν αριθμό κυττάρων που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση.
5. αντικρινής- ένα είδος παρακρινής δράσης, όταν η ορμόνη δεν εισέρχεται στο μεσοκυττάριο υγρό και το σήμα μεταδίδεται μέσω της πλασματικής μεμβράνης ενός κοντινού άλλου κυττάρου.
6. αυτοκρινήδράση, όταν μια ορμόνη που απελευθερώνεται από ένα κύτταρο επηρεάζει το ίδιο κύτταρο, αλλάζοντας τη λειτουργική του δραστηριότητα.
7. αλατούχοςδράση όταν μια ορμόνη από ένα κύτταρο εισέρχεται στον αυλό του πόρου και έτσι φτάνει σε άλλο κύτταρο, έχοντας μια συγκεκριμένη επίδραση σε αυτό (για παράδειγμα, ορισμένες γαστρεντερικές ορμόνες).

Η σύνθεση των πρωτεϊνικών ορμονών, όπως και άλλων πρωτεϊνών, είναι υπό γενετικό έλεγχο και τα τυπικά κύτταρα θηλαστικών εκφράζουν γονίδια που κωδικοποιούν μεταξύ 5.000 και 10.000 διαφορετικές πρωτεΐνες και ορισμένα εξαιρετικά διαφοροποιημένα κύτταρα έως και 50.000 πρωτεΐνες. Όλη η πρωτεϊνοσύνθεση ξεκινά με μεταφορά τμημάτων DNA, έπειτα μεταγραφή, μετα-μεταγραφική επεξεργασία, μετάφραση, μετα-μεταφραστική επεξεργασία και τροποποίηση.Πολλές πολυπεπτιδικές ορμόνες συντίθενται με τη μορφή μεγάλων προδρόμων - προορμόνες(προϊνσουλίνη, προγλυκαγόνη, προοπιομελανοκορτίνη κ.λπ.). Η μετατροπή των προορμονών σε ορμόνες πραγματοποιείται στη συσκευή Golgi.

Υπάρχουν δύο κύριοι μηχανισμοί δράσης των ορμονών σε κυτταρικό επίπεδο:
1. Εφαρμογή του αποτελέσματος από την εξωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης.
2. Εφαρμογή του αποτελέσματος μετά τη διείσδυση της ορμόνης στο κύτταρο.

1) Εφαρμογή του αποτελέσματος από την εξωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης

Σε αυτή την περίπτωση, οι υποδοχείς βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της ορμόνης με τον υποδοχέα, ενεργοποιείται ένα ένζυμο μεμβράνης, η αδενυλική κυκλάση. Αυτό το ένζυμο συμβάλλει στο σχηματισμό του τριφωσφορικού οξέος αδενοσίνης (ATP) του πιο σημαντικού ενδοκυτταρικού μεσολαβητή για την υλοποίηση ορμονικών επιδράσεων - της κυκλικής μονοφωσφορικής 3,5-αδενοσίνης (cAMP). Το cAMP ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο πρωτεϊνική κινάση, το οποίο υλοποιεί τη δράση της ορμόνης. Έχει διαπιστωθεί ότι η ορμονοεξαρτώμενη αδενυλική κυκλάση είναι ένα κοινό ένζυμο που επηρεάζεται από διάφορες ορμόνες, ενώ οι ορμονικοί υποδοχείς είναι πολλαπλοί και ειδικοί για κάθε ορμόνη. Δευτερεύοντες αγγελιοφόροι, εκτός από το cAMP, μπορεί να είναι η κυκλική μονοφωσφορική 3,5-γουανοσίνη (cGMP), τα ιόντα ασβεστίου και η τριφωσφορική ινοσιτόλη. Έτσι δρουν τα πεπτίδια, οι πρωτεϊνικές ορμόνες, τα παράγωγα τυροσίνης - κατεχολαμίνες. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της δράσης αυτών των ορμονών είναι η σχετική ταχύτητα της απόκρισης, η οποία οφείλεται στην ενεργοποίηση προηγούμενων ήδη συντεθειμένων ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών.

Οι ορμόνες πραγματοποιούν τη βιολογική τους δράση συμπλεγματικά με υποδοχείς - πληροφοριακά μόρια που μετατρέπουν ένα ορμονικό σήμα σε ορμονική δράση. Οι περισσότερες ορμόνες αλληλεπιδρούν με υποδοχείς που βρίσκονται επάνω μεμβράνες πλάσματοςκύτταρα, και άλλες ορμόνες - με υποδοχείς εντοπισμένους ενδοκυτταρικά, δηλ. Με κυτταροπλασματικήκαι πυρηνικός.

Οι υποδοχείς πλάσματος, ανάλογα με τη δομή, χωρίζονται σε:

1. επτά θραύσματα(βρόχοι);
2. υποδοχείς, το διαμεμβρανικό τμήμα των οποίων αποτελείται από ένα θραύσμα(θηλιές ή αλυσίδες).
3. υποδοχείς, το διαμεμβρανικό τμήμα των οποίων αποτελείται από τέσσερα θραύσματα(θηλιές).

Οι ορμόνες των οποίων ο υποδοχέας αποτελείται από επτά διαμεμβρανικά θραύσματα περιλαμβάνουν:
ACTH, TSH, FSH, LH, χοριακή γοναδοτροπίνη, προσταγλανδίνες, γαστρίνη, χολοκυστοκινίνη, νευροπεπτίδιο Υ, νευρομεδίνη Κ, βαζοπρεσίνη, επινεφρίνη (a-1 και 2, b-1 και 2), ακετυλοχολίνη (M1, M2, M3 και M4) , σεροτονίνη (1A, 1B, 1C, 2), ντοπαμίνη (D1 και D2), αγγειοτενσίνη, ουσία Κ, ουσία P ή νευροκινίνη τύπους 1, 2 και 3, θρομβίνη, ιντερλευκίνη-8, γλυκαγόνη, καλσιτονίνη, σεκρετίνη, σωματολιμπερίνη, VIP, πεπτίδιο που ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση της υπόφυσης, γλουταμικό (MG1 – MG7), αδενίνη.

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει ορμόνες που έχουν ένα διαμεμβρανικό θραύσμα:
STH, προλακτίνη, ινσουλίνη, σωματομαμοτροπίνη ή γαλακτογόνο του πλακούντα, IGF-1, αυξητικοί παράγοντες νεύρων ή νευροτροφίνες, αυξητικός παράγοντας ηπατοκυττάρων, κολπικό νατριουρητικό πεπτίδιο τύπου Α, Β και C, ογκοστατίνη, ερυθροποιητίνη, ακτινωτός νευροτροφικός παράγοντας, ανασταλτικός παράγοντας νεοπλασίας λευχαιμικού παράγοντα, παράγοντες (p75 και p55), αυξητικός παράγοντας νεύρων, ιντερφερόνες (a, b και g), επιδερμικός αυξητικός παράγοντας, παράγοντας νευροδιαφοροποίησης, αυξητικοί παράγοντες ινοβλαστών, αυξητικοί παράγοντες αιμοπεταλίων Α και Β, παράγοντας διέγερσης αποικίας μακροφάγων, ακτιβίνη, αναστολίνη, ιντερλευκίνες-2 , 3, 4, 5, 6 και 7, παράγοντας διέγερσης αποικιών κοκκιοκυττάρων-μακροφάγων, παράγοντας διέγερσης αποικιών κοκκιοκυττάρων, λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας, τρανσφερρίνη, IGF-2, ενεργοποιητής πλασμινογόνου ουροκινάσης.

Οι ορμόνες της τρίτης ομάδας, ο υποδοχέας της οποίας έχει τέσσερα διαμεμβρανικά θραύσματα, περιλαμβάνουν:
ακετυλοχολίνη (νικοτινικός μυς και νεύρο), σεροτονίνη, γλυκίνη, g-αμινοβουτυρικό οξύ.

Η σύζευξη του υποδοχέα με τα συστήματα τελεστών πραγματοποιείται μέσω της λεγόμενης πρωτεΐνης G, η λειτουργία της οποίας είναι να διασφαλίζει την επαναλαμβανόμενη αγωγή του ορμονικού σήματος στο επίπεδο της πλασματικής μεμβράνης. Η G-πρωτεΐνη σε ενεργοποιημένη μορφή διεγείρει τη σύνθεση της κυκλικής AMP μέσω της αδενυλικής κυκλάσης, η οποία ενεργοποιεί έναν μηχανισμό καταρράκτη για την ενεργοποίηση ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών.

Ο γενικός θεμελιώδης μηχανισμός μέσω του οποίου πραγματοποιούνται οι βιολογικές επιδράσεις των «δευτερογενών» αγγελιοφόρων μέσα στο κύτταρο είναι η διαδικασία φωσφορυλίωση - αποφωσφορυλίωσηπρωτεΐνες με τη συμμετοχή μιας μεγάλης ποικιλίας πρωτεϊνικών κινασών που καταλύουν τη μεταφορά της τελικής ομάδας από το ATP στις ομάδες ΟΗ της σερίνης και της θρεονίνης και σε ορισμένες περιπτώσεις, στην τυροσίνη των πρωτεϊνών-στόχων. Η διαδικασία της φωσφορυλίωσης είναι η πιο σημαντική μετα-μεταφραστική χημική τροποποίηση των πρωτεϊνικών μορίων, αλλάζοντας ριζικά τόσο τη δομή όσο και τις λειτουργίες τους. Συγκεκριμένα, προκαλεί αλλαγή στις δομικές ιδιότητες (σύνδεση ή διάσπαση των συστατικών υπομονάδων), ενεργοποίηση ή αναστολή των καταλυτικών τους ιδιοτήτων, καθορίζοντας τελικά τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων και, γενικά, τη λειτουργική δραστηριότητα των κυττάρων.

Σύστημα αγγελιοφόρου αδενυλικής κυκλάσης

Το πιο μελετημένο είναι το μονοπάτι της αδενυλικής κυκλάσης της μετάδοσης ορμονικού σήματος. Περιλαμβάνει τουλάχιστον πέντε καλά μελετημένες πρωτεΐνες:
1)ορμονικός υποδοχέας;
2)ένζυμο αδενυλικής κυκλάσης, το οποίο εκτελεί τη λειτουργία της σύνθεσης του κυκλικού AMP (cAMP).
3)πρωτεΐνη G, η οποία επικοινωνεί μεταξύ της αδενυλικής κυκλάσης και του υποδοχέα.
4)εξαρτώμενη από cAMP πρωτεϊνική κινάση, καταλύοντας τη φωσφορυλίωση των ενδοκυτταρικών ενζύμων ή των πρωτεϊνών-στόχων, αλλάζοντας αντίστοιχα τη δραστηριότητά τους.
5)φωσφοδιεστεράση, που προκαλεί τη διάσπαση του cAMP και ως εκ τούτου τερματίζει (σπάει) τη δράση του σήματος

Έχει αποδειχθεί ότι η δέσμευση ορμονών στον β-αδρενεργικό υποδοχέα οδηγεί σε δομικές αλλαγές στην ενδοκυτταρική περιοχή του υποδοχέα, η οποία με τη σειρά της εξασφαλίζει την αλληλεπίδραση του υποδοχέα με τη δεύτερη πρωτεΐνη της οδού σηματοδότησης, τη σύνδεση GTP.

Πρωτεΐνη που δεσμεύει GTP - πρωτεΐνη G- είναι ένα μείγμα 2 τύπων πρωτεϊνών:
ενεργό G s (από το αγγλικό διεγερτικό G)
ανασταλτικό G i
Κάθε μία από αυτές έχει τρεις διαφορετικές υπομονάδες (α-, β- και γ-), δηλ. είναι ετεροτριμερή. Οι β-υπομονάδες των G s και G i έχουν αποδειχθεί πανομοιότυπες. Ταυτόχρονα, οι α-υπομονάδες, οι οποίες είναι προϊόντα διαφορετικών γονιδίων, αποδείχθηκε ότι είναι υπεύθυνες για την εκδήλωση ενεργοποιητή και ανασταλτικής δραστηριότητας από την G-πρωτεΐνη. Το σύμπλεγμα υποδοχέα ορμονών δίνει στην G-πρωτεΐνη την ικανότητα όχι μόνο να ανταλλάσσει εύκολα το ενδογενές δεσμευμένο GDP για GTP, αλλά και να μεταφέρει την Gs-πρωτεΐνη σε μια ενεργοποιημένη κατάσταση, ενώ η ενεργή G-πρωτεΐνη διασπάται παρουσία ιόντων Mg 2+ σε β-, γ-υπομονάδες και μια σύνθετη α-υπομονάδα G s στη μορφή GTP. Αυτό το ενεργό σύμπλοκο στη συνέχεια μετακινείται στο μόριο αδενυλικής κυκλάσης και το ενεργοποιεί. Στη συνέχεια, το ίδιο το σύμπλοκο υφίσταται αυτο-απενεργοποίηση λόγω της ενέργειας διάσπασης του GTP και της επανασύνδεσης των β- και γ-υπομονάδων με το σχηματισμό του αρχικού GDP από τη μορφή G s.

Retz- υποδοχέας σολ- G-πρωτεΐνη; ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ-αδενυλική κυκλάση.

Είναι μια αναπόσπαστη πρωτεΐνη των μεμβρανών του πλάσματος, το ενεργό της κέντρο προσανατολίζεται προς το κυτταρόπλασμα και καταλύει την αντίδραση της σύνθεσης cAMP από το ATP:

Το καταλυτικό συστατικό της αδενυλικής κυκλάσης, που απομονώνεται από διάφορους ζωικούς ιστούς, αντιπροσωπεύεται από ένα μόνο πολυπεπτίδιο. Ελλείψει G-πρωτεϊνών, είναι πρακτικά ανενεργό. Περιέχει δύο SH-ομάδες, η μία από τις οποίες εμπλέκεται στη σύζευξη με την πρωτεΐνη Gs και η δεύτερη είναι απαραίτητη για την εκδήλωση καταλυτικής δραστηριότητας. Υπό τη δράση της φωσφοδιεστεράσης, η cAMP υδρολύεται για να σχηματίσει ανενεργό 5"-AMP.

πρωτεϊνική κινάσηείναι ένα ενδοκυτταρικό ένζυμο μέσω του οποίου το cAMP αντιλαμβάνεται την επίδρασή του. Η πρωτεϊνική κινάση μπορεί να υπάρχει σε 2 μορφές. Απουσία cAMP, η πρωτεϊνική κινάση είναι παρούσα ως τετραμερές σύμπλοκο που αποτελείται από δύο καταλυτικές (C2) και δύο ρυθμιστικές (R2) υπομονάδες. σε αυτή τη μορφή, το ένζυμο είναι ανενεργό. Παρουσία cAMP, το σύμπλοκο πρωτεϊνικής κινάσης διασπάται αναστρέψιμα σε μία υπομονάδα R2 και δύο ελεύθερες καταλυτικές υπομονάδες C. τα τελευταία έχουν ενζυματική δράση, καταλύοντας τη φωσφορυλίωση πρωτεϊνών και ενζύμων, μεταβάλλοντας έτσι την κυτταρική δραστηριότητα.

Η δραστηριότητα πολλών ενζύμων ρυθμίζεται από φωσφορυλίωση που εξαρτάται από το cAMP· κατά συνέπεια, οι περισσότερες ορμόνες πρωτεϊνικής-πεπτιδικής φύσης ενεργοποιούν αυτή τη διαδικασία. Ωστόσο, ένας αριθμός ορμονών έχει ανασταλτική επίδραση στην αδενυλική κυκλάση, αντίστοιχα, μειώνοντας το επίπεδο της φωσφορυλίωσης cAMP και πρωτεΐνης. Συγκεκριμένα, η ορμόνη σωματοστατίνη, συνδυάζοντας με τον ειδικό της υποδοχέα, την ανασταλτική G-πρωτεΐνη (Gi, η οποία είναι δομικό ομόλογο της Gs-πρωτεΐνης), αναστέλλει τη σύνθεση αδενυλικής κυκλάσης και cAMP, δηλ. προκαλεί ένα αποτέλεσμα ακριβώς αντίθετο από αυτό που προκαλείται από την αδρεναλίνη και τη γλυκαγόνη. Σε ορισμένα όργανα, οι προσταγλανδίνες (ιδιαίτερα, η PGE 1) έχουν επίσης ανασταλτική επίδραση στην αδενυλική κυκλάση, αν και στο ίδιο όργανο (ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου) η ίδια PGE 1 μπορεί να ενεργοποιήσει τη σύνθεση cAMP.

Ο μηχανισμός ενεργοποίησης και ρύθμισης της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου των μυών, που ενεργοποιεί τη διάσπαση του γλυκογόνου, έχει μελετηθεί λεπτομερέστερα. Υπάρχουν 2 μορφές:
καταλυτικά ενεργός φωσφορυλάση ακαι
ανενεργός - φωσφορυλάση β.

Και οι δύο φωσφορυλάσες κατασκευάζονται από δύο πανομοιότυπες υπομονάδες, σε κάθε μία το υπόλειμμα σερίνης στη θέση 14 υφίσταται τη διαδικασία φωσφορυλίωσης-αποφωσφορυλίωσης, ενεργοποίησης και αδρανοποίησης, αντίστοιχα.

Κάτω από τη δράση της φωσφορυλάσης β κινάσης, της οποίας η δραστηριότητα ρυθμίζεται από την εξαρτώμενη από cAMP πρωτεϊνική κινάση, και οι δύο υπομονάδες του μορίου της ανενεργής μορφής της φωσφορυλάσης β υφίστανται ομοιοπολική φωσφορυλίωση και μετατρέπονται σε ενεργή φωσφορυλάση α. Η αποφωσφορυλίωση της τελευταίας υπό τη δράση μιας ειδικής φωσφορυλάσης φωσφατάσης α οδηγεί σε αδρανοποίηση του ενζύμου και επιστροφή στην αρχική του κατάσταση.

Ανοιχτό στον μυϊκό ιστό 3 είδηρύθμιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου.
Πρώτος τύπος – ομοιοπολική ρύθμισημε βάση την ορμονοεξαρτώμενη φωσφορυλίωση-αποφωσφορυλίωση υπομονάδων φωσφορυλάσης.
Δεύτερος τύπος – αλλοστερική ρύθμιση. Βασίζεται στις αντιδράσεις αδενυλίωσης-αποαδενυλίωσης των υπομονάδων γλυκογόνου φωσφορυλάσης β (ενεργοποίηση-απενεργοποίηση, αντίστοιχα). Η κατεύθυνση των αντιδράσεων καθορίζεται από την αναλογία των συγκεντρώσεων του AMP και του ATP, οι οποίες συνδέονται όχι με το ενεργό κέντρο, αλλά με το αλλοστερικό κέντρο κάθε υπομονάδας.

Στον εργαζόμενο μυ, η συσσώρευση ΑΜΡ, λόγω της κατανάλωσης ΑΤΡ, προκαλεί αδενυλίωση και ενεργοποίηση της φωσφορυλάσης β. Σε κατάσταση ηρεμίας, αντίθετα, υψηλές συγκεντρώσεις ATP, εκτοπίζοντας την AMP, οδηγούν σε αλλοστερική αναστολή αυτού του ενζύμου με αποαδενυλίωση.
Τρίτου τύπου – ρύθμιση του ασβεστίου, με βάση την αλλοστερική ενεργοποίηση της φωσφορυλάσης β κινάσης από ιόντα Ca 2+, η συγκέντρωση των οποίων αυξάνεται με τη συστολή των μυών, συμβάλλοντας έτσι στον σχηματισμό της ενεργού φωσφορυλάσης α.

Σύστημα αγγελιοφόρου γουανυλικής κυκλάσης

Για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, η κυκλική μονοφωσφορική γουανοσίνη (cGMP) θεωρήθηκε ως ο αντίποδας του cAMP. Του πιστώθηκαν λειτουργίες αντίθετες από το cAMP. Μέχρι σήμερα, έχουν ληφθεί πολλά στοιχεία ότι η cGMP παίζει έναν ανεξάρτητο ρόλο στη ρύθμιση της κυτταρικής λειτουργίας. Συγκεκριμένα, στα νεφρά και τα έντερα ελέγχει τη μεταφορά ιόντων και την ανταλλαγή νερού, στον καρδιακό μυ χρησιμεύει ως σήμα χαλάρωσης κ.λπ.

Η βιοσύνθεση του cGMP από το GTP πραγματοποιείται υπό τη δράση ειδικής γουανυλικής κυκλάσης, κατ' αναλογία με τη σύνθεση του cAMP:

Σύμπλεγμα υποδοχέων αδρεναλίνης: ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ- αδενυλική κυκλάση, σολ- G-πρωτεΐνη; Γ και Ρ- καταλυτικές και ρυθμιστικές υπομονάδες πρωτεϊνικής κινάσης, αντίστοιχα. KF- φωσφορυλάση β κινάση; φά- φωσφορυλάση; Glk-1-P- 1-φωσφορική γλυκόζη. Glk-6-P- 6-φωσφορική γλυκόζη. UDF-Glk- διφωσφορική ουριδίνη γλυκόζη. HS- συνθάση γλυκογόνου.

Τέσσερις διαφορετικές μορφές γουανυλικής κυκλάσης είναι γνωστές, τρεις από τις οποίες είναι δεσμευμένες στη μεμβράνη και μία διαλυτή είναι ανοιχτή στο κυτταρόπλασμα.

Οι δεσμευμένες με μεμβράνη μορφές αποτελούνται από 3 οικόπεδα:
αισθητήριο νεύρο, εντοπισμένο στην εξωτερική επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης.
ενδομεμβρανική περιοχήκαι
καταλυτικό συστατικό, το οποίο είναι το ίδιο για διαφορετικές μορφές του ενζύμου.
Η γουανυλική κυκλάση είναι ανοιχτή σε πολλά όργανα (καρδιά, πνεύμονες, νεφρά, επινεφρίδια, εντερικό ενδοθήλιο, αμφιβληστροειδής κ.λπ.), γεγονός που υποδηλώνει την ευρεία συμμετοχή της στη ρύθμιση του ενδοκυτταρικού μεταβολισμού με τη μεσολάβηση της cGMP. Το ένζυμο που συνδέεται με τη μεμβράνη ενεργοποιείται μέσω των αντίστοιχων υποδοχέων από βραχέα εξωκυτταρικά πεπτίδια, συγκεκριμένα, το κολπικό νατριουρητικό πεπτίδιο ορμόνης (ANF), μια θερμοσταθερή τοξίνη αρνητικών κατά Gram βακτηρίων κ.λπ. Το ANF, όπως είναι γνωστό, συντίθεται στον κόλπο. ως απόκριση σε αύξηση του όγκου του αίματος, εισέρχεται στους νεφρούς με αίμα, ενεργοποιεί τη γουανυλική κυκλάση (αντίστοιχα αυξάνει το επίπεδο της cGMP), προάγοντας την απέκκριση Na και νερού. Τα αγγειακά λεία μυϊκά κύτταρα περιέχουν επίσης έναν παρόμοιο υποδοχέα, το σύστημα γουανυλικής κυκλάσης, μέσω του οποίου το ANF που συνδέεται με τον υποδοχέα ασκεί αγγειοδιασταλτική δράση, βοηθώντας στη μείωση της αρτηριακής πίεσης. Στα επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου, η βακτηριακή ενδοτοξίνη μπορεί να δράσει ως ενεργοποιητής του συστήματος υποδοχέα-γουανυλικής κυκλάσης, γεγονός που οδηγεί σε επιβράδυνση της απορρόφησης νερού στο έντερο και στην ανάπτυξη διάρροιας.

Η διαλυτή μορφή της γουανυλικής κυκλάσης είναι ένα ένζυμο που περιέχει αίμη που αποτελείται από 2 υπομονάδες. Αυτή η μορφή γουανυλικής κυκλάσης ρυθμίζεται από νιτροαγγειοδιασταλτικά, οι ελεύθερες ρίζες είναι προϊόντα υπεροξείδωσης λιπιδίων. Ένας από τους γνωστούς ενεργοποιητές είναι ενδοθηλιακός παράγοντας (EDRF)προκαλώντας αγγειακή χαλάρωση. Το δραστικό συστατικό, φυσικός συνδέτης, αυτού του παράγοντα είναι το μονοξείδιο του αζώτου ΝΟ. Αυτή η μορφή του ενζύμου ενεργοποιείται επίσης από ορισμένους νιτροοαγγειοδιασταλτικούς παράγοντες (νιτρογλυκερίνη, νιτροπρωσσίτη, κ.λπ.) που χρησιμοποιούνται για καρδιακές παθήσεις. η διάσπαση αυτών των φαρμάκων απελευθερώνει επίσης ΝΟ.

Το μονοξείδιο του αζώτου σχηματίζεται από το αμινοξύ αργινίνη με τη συμμετοχή ενός πολύπλοκου ενζυμικού συστήματος που εξαρτάται από το Ca 2+ με μια μικτή λειτουργία που ονομάζεται ΝΟ-συνθάση:

Το μονοξείδιο του αζώτου, όταν αλληλεπιδρά με την αίμη της γουανυλικής κυκλάσης, προάγει τον γρήγορο σχηματισμό της cGMP, η οποία μειώνει τη δύναμη των καρδιακών συσπάσεων διεγείροντας τις αντλίες ιόντων που λειτουργούν σε χαμηλές συγκεντρώσεις Ca 2+. Ωστόσο, η δράση του ΝΟ είναι βραχύβια, αρκετά δευτερόλεπτα, εντοπισμένη - κοντά στο σημείο της σύνθεσής του. Παρόμοιο αποτέλεσμα, αλλά μεγαλύτερο, παρέχει η νιτρογλυκερίνη, η οποία απελευθερώνει ΝΟ πιο αργά.

Ελήφθησαν στοιχεία ότι τα περισσότερα από τα αποτελέσματα του cGMP προκαλούνται μέσω μιας εξαρτώμενης από cGMP πρωτεϊνικής κινάσης που ονομάζεται κινάση πρωτεΐνης G. Αυτό το ένζυμο, το οποίο είναι ευρέως διαδεδομένο στα ευκαρυωτικά κύτταρα, έχει ληφθεί σε καθαρή μορφή. Αποτελείται από 2 υπομονάδες - μια καταλυτική περιοχή με αλληλουχία παρόμοια με την C-υπομονάδα της πρωτεϊνικής κινάσης Α (εξαρτώμενη από cAMP) και μια ρυθμιστική περιοχή παρόμοια με την R-υπομονάδα της πρωτεϊνικής κινάσης Α. Ωστόσο, οι πρωτεϊνικές κινάσες Α και G αναγνωρίζουν διαφορετικές αλληλουχίες πρωτεϊνών, ρυθμίζοντας, αντίστοιχα, τη φωσφορυλίωση της ομάδας ΟΗ της σερίνης και της θρεονίνης διαφόρων ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών και ασκώντας έτσι διάφορες βιολογικές επιδράσεις.

Το επίπεδο των κυκλικών νουκλεοτιδίων cAMP και cGMP στο κύτταρο ελέγχεται από τις αντίστοιχες φωσφοδιεστεράσες, οι οποίες καταλύουν την υδρόλυσή τους σε μονοφωσφορικά 5'-νουκλεοτίδια και διαφέρουν ως προς τη συγγένειά τους για cAMP και cGMP. δεν ρυθμίζονται από Ca2+ και καλμοδουλίνη έχουν απομονωθεί και χαρακτηριστεί.

Σύστημα messenger Ca 2+

Τα ιόντα Ca 2+ παίζουν κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση πολλών κυτταρικών λειτουργιών. Μια αλλαγή στη συγκέντρωση του ενδοκυτταρικού ελεύθερου Ca 2+ είναι ένα σήμα για την ενεργοποίηση ή την αναστολή των ενζύμων, τα οποία με τη σειρά τους ρυθμίζουν το μεταβολισμό, τη συσταλτική και εκκριτική δραστηριότητα, την προσκόλληση και την κυτταρική ανάπτυξη. Οι πηγές Ca 2+ μπορεί να είναι ενδο- και εξωκυτταρικές. Κανονικά, η συγκέντρωση του Ca 2+ στο κυτταρόπλασμα δεν ξεπερνά τα 10 -7 Μ και οι κύριες πηγές του είναι το ενδοπλασματικό δίκτυο και τα μιτοχόνδρια. Τα νευροορμονικά σήματα οδηγούν σε απότομη αύξηση της συγκέντρωσης Ca 2+ (μέχρι 10-6 M), η οποία προέρχεται τόσο από το εξωτερικό μέσω της πλασματικής μεμβράνης (ακριβέστερα, μέσω των διαύλων ασβεστίου που καλύπτονται από τάση και των υποδοχέων) όσο και από ενδοκυτταρικές πηγές . Ένας από τους πιο σημαντικούς μηχανισμούς για τη διεξαγωγή ενός ορμονικού σήματος στο σύστημα αγγελιοφόρου ασβεστίου είναι η εκτόξευση κυτταρικών αντιδράσεων (αποκρίσεων) με την ενεργοποίηση ενός συγκεκριμένου Ca 2+-εξαρτώμενη από καλμοδουλίνη πρωτεϊνική κινάση.Η ρυθμιστική υπομονάδα αυτού του ενζύμου αποδείχθηκε ότι ήταν πρωτεΐνη που δεσμεύει Ca2+ καλμοδουλίνη.Με μια αύξηση στη συγκέντρωση Ca 2+ στο κύτταρο ως απόκριση στα εισερχόμενα σήματα, μια ειδική πρωτεϊνική κινάση καταλύει τη φωσφορυλίωση πολλών ενδοκυτταρικών ενζύμων-στόχων, ρυθμίζοντας έτσι τη δραστηριότητά τους. Η φωσφορυλάση β κινάση που ενεργοποιήθηκε από ιόντα Ca 2+, όπως η ΝΟ-συνθάση, αποδείχθηκε ότι περιέχει καλμοδουλίνη ως υπομονάδα. Η καλμοδουλίνη είναι μέρος πολλών άλλων πρωτεϊνών που δεσμεύουν το Ca 2+. Με αύξηση της συγκέντρωσης ασβεστίου, η δέσμευση του Ca 2+ στην καλμοδουλίνη συνοδεύεται από τις διαμορφωτικές της αλλαγές και σε αυτή τη δεσμευμένη με Ca 2+ μορφή, η καλμοδουλίνη ρυθμίζει τη δραστηριότητα πολλών ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών (εξ ου και το όνομά της).

Το ενδοκυτταρικό σύστημα αγγελιαφόρων περιλαμβάνει επίσης παράγωγα φωσφολιπιδίων ευκαρυωτικών κυτταρικών μεμβρανών, ειδικότερα, φωσφορυλιωμένα παράγωγα φωσφατιδυλινοσιτόλης. Αυτά τα παράγωγα απελευθερώνονται ως απόκριση σε ένα ορμονικό σήμα (για παράδειγμα, από βαζοπρεσσίνη ή θυρεοτροπίνη) υπό τη δράση μιας συγκεκριμένης συνδεδεμένης με τη μεμβράνη φωσφολιπάσης C. Ως αποτέλεσμα διαδοχικών αντιδράσεων, σχηματίζονται δύο πιθανοί δεύτεροι αγγελιοφόροι - η διακυλογλυκερόλη και η ινοσιτόλη-1 ,4,5-τριφωσφορικό.

Τα βιολογικά αποτελέσματα αυτών των δεύτερων αγγελιαφόρων πραγματοποιούνται με διαφορετικούς τρόπους. Η δράση της διακυλογλυκερόλης, καθώς και των ελεύθερων ιόντων Ca 2+, μεσολαβείται μέσω της δεσμευμένης μεμβράνης Το εξαρτώμενο από ασβέστιο ένζυμο πρωτεϊνική κινάση C, που καταλύει τη φωσφορυλίωση των ενδοκυτταρικών ενζύμων, αλλάζοντας τη δραστηριότητά τους. Η 1,4,5-τριφωσφορική ινοσιτόλη συνδέεται με έναν συγκεκριμένο υποδοχέα στο ενδοπλασματικό δίκτυο, διευκολύνοντας την απελευθέρωση ιόντων Ca 2+ από αυτό στο κυτταρόπλασμα.

Έτσι, τα παρουσιαζόμενα δεδομένα για τους δεύτερους αγγελιοφόρους υποδεικνύουν ότι καθένα από αυτά τα συστήματα μεσολαβητών της ορμονικής επίδρασης αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη κατηγορία πρωτεϊνικών κινασών, αν και δεν μπορεί να αποκλειστεί η πιθανότητα στενής σχέσης μεταξύ αυτών των συστημάτων. Η δραστηριότητα των πρωτεϊνικών κινασών τύπου Α ρυθμίζεται από το cAMP, η πρωτεϊνική κινάση G ρυθμίζεται από το cGMP. Οι πρωτεϊνικές κινάσες που εξαρτώνται από το Ca2+-καλμοδουλίνη βρίσκονται υπό τον έλεγχο του ενδοκυτταρικού [Ca2+] και η πρωτεϊνική κινάση τύπου C ρυθμίζεται από τη διακυλογλυκερόλη σε συνέργεια με το ελεύθερο Ca2+ και τα όξινα φωσφολιπίδια. Η αύξηση του επιπέδου οποιουδήποτε δεύτερου αγγελιοφόρου οδηγεί στην ενεργοποίηση της αντίστοιχης κατηγορίας πρωτεϊνικών κινασών και επακόλουθη φωσφορυλίωση των πρωτεϊνικών υποστρωμάτων τους. Ως αποτέλεσμα, δεν αλλάζει μόνο η δραστηριότητα, αλλά και οι ρυθμιστικές και καταλυτικές ιδιότητες πολλών κυτταρικών ενζυμικών συστημάτων: διαύλων ιόντων, ενδοκυτταρικά δομικά στοιχεία και γενετική συσκευή.

2) Εφαρμογή του αποτελέσματος μετά τη διείσδυση της ορμόνης στο κύτταρο

Σε αυτή την περίπτωση, οι υποδοχείς για την ορμόνη βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Οι ορμόνες αυτού του μηχανισμού δράσης, λόγω της λιποφιλικότητας τους, διεισδύουν εύκολα στη μεμβράνη στο κύτταρο στόχο και δεσμεύονται στο κυτταρόπλασμά του με συγκεκριμένες πρωτεΐνες υποδοχέα. Το σύμπλεγμα ορμόνης-υποδοχέα εισέρχεται στον πυρήνα του κυττάρου. Στον πυρήνα, το σύμπλεγμα διασπάται και η ορμόνη αλληλεπιδρά με ορισμένα τμήματα του πυρηνικού DNA, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός ειδικού αγγελιοφόρου RNA. Το αγγελιοφόρο RNA φεύγει από τον πυρήνα και προάγει τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης ή ενός πρωτεϊνικού ενζύμου στα ριβοσώματα. Έτσι δρουν οι στεροειδείς ορμόνες και τα παράγωγα τυροσίνης - οι ορμόνες του θυρεοειδούς. Η δράση τους χαρακτηρίζεται από μια βαθιά και μακροχρόνια αναδιάρθρωση του κυτταρικού μεταβολισμού.

Είναι γνωστό ότι η επίδραση των στεροειδών ορμονών πραγματοποιείται μέσω της γενετικής συσκευής με την αλλαγή της γονιδιακής έκφρασης. Η ορμόνη μετά την απελευθέρωση με πρωτεΐνες αίματος στο κύτταρο διεισδύει (με διάχυση) μέσω της πλασματικής μεμβράνης και στη συνέχεια μέσω της πυρηνικής μεμβράνης και συνδέεται με τον ενδοπυρηνικό υποδοχέα-πρωτεΐνη. Το σύμπλεγμα στεροειδούς-πρωτεΐνης συνδέεται στη συνέχεια με τη ρυθμιστική περιοχή του DNA, τα λεγόμενα ορμονοευαίσθητα στοιχεία, προάγοντας τη μεταγραφή των αντίστοιχων δομικών γονιδίων, την επαγωγή της de novo πρωτεϊνικής σύνθεσης και την αλλαγή του κυτταρικού μεταβολισμού ως απόκριση σε ορμονικό σήμα.

Πρέπει να τονιστεί ότι το κύριο και διακριτικό χαρακτηριστικό των μοριακών μηχανισμών δράσης των δύο κύριων κατηγοριών ορμονών είναι ότι η δράση των πεπτιδικών ορμονών πραγματοποιείται κυρίως μέσω μετα-μεταφραστικών (μετασυνθετικών) τροποποιήσεων των πρωτεϊνών στα κύτταρα, ενώ το στεροειδές οι ορμόνες (καθώς και οι ορμόνες του θυρεοειδούς, τα ρετινοειδή, οι ορμόνες της βιταμίνης D3) δρουν ως ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης.

Η αδρανοποίηση των ορμονών συμβαίνει σε τελεστικά όργανα, κυρίως στο ήπαρ, όπου οι ορμόνες υφίστανται διάφορες χημικές αλλαγές δεσμευόμενοι σε γλυκουρονικό ή θειικό οξύ ή ως αποτέλεσμα της δράσης των ενζύμων. Ορισμένες από τις ορμόνες απεκκρίνονται στα ούρα αμετάβλητες. Η δράση ορισμένων ορμονών μπορεί να αποκλειστεί λόγω της έκκρισης ορμονών που έχουν ανταγωνιστική δράση.