Mecanismos básicos de acción hormonal. Mecanismo de acción membrana-intracelular de las hormonas.

Hay tres opciones posibles Mecanismo de acción de las hormonas.

Membrana o mecanismo local- radica en el hecho de que la hormona en el lugar de unión con membrana celular cambia su permeabilidad a los metabolitos, por ejemplo, la glucosa, los aminoácidos y algunos iones. El suministro de glucosa y aminoácidos, a su vez, afecta procesos bioquímicos en la célula, y cambiar la distribución de iones a ambos lados de la membrana afecta el potencial eléctrico y la función de las células. El tipo de acción hormonal de membrana rara vez se encuentra de forma aislada. Por ejemplo, la insulina tiene membrana (causa cambios locales transporte de iones, glucosa y aminoácidos), y tipo de acción membrana-intracelular.

Membrana intracelular el tipo de acción (o indirecta) es característico de las hormonas que no penetran en la célula y por tanto afectan el metabolismo a través de un mensajero químico intracelular, que es el representante autorizado de la hormona dentro de la célula. La hormona, a través de receptores de membrana, afecta la función de los sistemas de señalización (generalmente enzimas) que desencadenan la formación o entrada de mediadores intracelulares. Y estos últimos, a su vez, afectan la actividad y cantidad. diferentes enzimas y así cambiar el metabolismo en la célula.

Mecanismo citosólico La acción es característica de las hormonas lipófilas que pueden penetrar a través de la capa lipídica de la membrana hasta el interior de la célula, donde forman un complejo con los receptores citosólicos. Este complejo regula la cantidad de enzimas en la célula, influyendo selectivamente en la actividad de los genes de los cromosomas nucleares y, por lo tanto, cambiando el metabolismo y las funciones de la célula. Este tipo de acción hormonal se denomina directa, a diferencia de la acción intracelular de membrana, cuando la hormona regula el metabolismo sólo indirectamente, a través de intermediarios intracelulares.

Hormonas de las glándulas tiroides y paratiroides.

hormonas glándula tiroides

Tiroides Secreta dos grupos de hormonas con influencia diferente sobre el metabolismo. El primer grupo son las yodotironinas: tiroxina y triyodotironina. Estas hormonas regulan el metabolismo energético e influyen en la división y diferenciación celular, determinando el desarrollo del organismo. Las yodotironinas actúan sobre muchos tejidos del cuerpo, pero en en la mayor medida en el tejido del hígado, corazón, riñones, músculos esqueléticos y en menor medida sobre el tejido adiposo y nervioso.

Con hiperfunción de la glándula tiroides (hipertiroidismo), se observa una formación excesiva de yodotironinas. Un rasgo característico La tirotoxicosis es la descomposición acelerada de carbohidratos y grasas (movilizadas a partir de depósitos de grasa). Combustión rápida ácidos grasos, Los productos de glicerol y glucólisis requieren un alto consumo de oxígeno. Las mitocondrias aumentan de tamaño, se hinchan y cambian de forma. Por lo tanto, la tirotoxicosis a veces se denomina “enfermedad mitocondrial”. Externamente, el hipertiroidismo se manifiesta como los siguientes síntomas: aumento del metabolismo basal, aumento de la temperatura corporal (aumento de la producción de calor), pérdida de peso, taquicardia grave, aumento de la excitabilidad nerviosa, ojos saltones, etc. Estos trastornos pueden aliviarse mediante la extirpación quirúrgica de parte de la glándula tiroides o con la ayuda de fármacos que inhiben su actividad.

Con hipofunción (hipotiroidismo) de la glándula tiroides hay una falta de yodotironinas. Hipotiroidismo temprano infancia En los niños se llama cretinismo o mixedema, y ​​en los adultos simplemente mixedema. El cretinismo se caracteriza por pronunciadas alteraciones físicas y retraso mental. Esto se explica por una disminución del efecto de las yodotironinas sobre la división y diferenciación celular, lo que conlleva un crecimiento lento y anormal. tejido óseo, diferenciación alterada de neuronas. En los adultos, el mixedema se manifiesta en una disminución del metabolismo basal y de la temperatura corporal, deterioro de la memoria y deterioro. piel(sequedad, descamación), etc. En los tejidos del cuerpo se reduce el metabolismo de los carbohidratos y grasas y todos los procesos energéticos. El hipotiroidismo se elimina mediante el tratamiento con fármacos de yodotironina.

El segundo grupo incluye la calciotonina (una proteína con un peso molecular de 30.000), que regula metabolismo fósforo-calcio, su acción se analiza a continuación.

Mecanismos de acción de las hormonas.

Tenga en cuenta que el mecanismo de acción de las hormonas depende de su naturaleza química y propiedades: solubilidad en agua o grasas. Según el mecanismo de acción, las hormonas se pueden dividir en dos grupos: acción directa y a distancia.

1. hormonas acción directa. Este grupo incluye hormonas lipófilas (solubles en grasa): esteroides y yodotironinas. Estas sustancias son ligeramente solubles en agua y, por tanto, forman compuestos complejos con las proteínas plasmáticas de la sangre. Estas proteínas incluyen tanto proteínas de transporte específicas (por ejemplo, transcortina, que se une a las hormonas de la corteza suprarrenal) como inespecíficas (albúmina).

Las hormonas de acción directa, debido a su lipofilicidad, pueden difundirse a través de la bicapa lipídica de las membranas celulares diana. Los receptores de estas hormonas se encuentran en el citosol. El complejo resultante de la hormona con el receptor se mueve hacia el núcleo celular, donde se une a la cromatina y afecta el ADN. Como resultado, la tasa de síntesis de ARN en la matriz de ADN (transcripción) y la tasa de formación de proteínas enzimáticas específicas en la matriz de ARN (traducción) cambian. Esto conduce a un cambio en la cantidad de proteínas enzimáticas en las células diana y un cambio en su dirección. reacciones químicas(ver Figura 2).

Figura 2. El mecanismo de influencia de las hormonas de acción directa sobre la célula.

Como ya sabes, la regulación de la síntesis de proteínas se puede realizar mediante mecanismos de inducción y represión.

La inducción de la síntesis de proteínas se produce como resultado de la estimulación de la síntesis del ARN mensajero correspondiente. Al mismo tiempo, aumenta la concentración de una determinada proteína enzimática en la célula y aumenta la velocidad de las reacciones químicas catalizadas por ella.

La represión de la síntesis de proteínas se produce al suprimir la síntesis del ARN mensajero correspondiente. Como resultado de la represión, la concentración de una determinada proteína enzimática en la célula se reduce selectivamente y se reduce la velocidad de las reacciones químicas catalizadas por ella. Tenga en cuenta que una misma hormona puede inducir la síntesis de algunas proteínas y reprimir la síntesis de otras proteínas. El efecto de las hormonas de acción directa suele aparecer sólo de 2 a 3 horas después de la penetración en la célula.

2. Hormonas de acción a distancia. Las hormonas de acción distante incluyen hormonas hidrófilas (solubles en agua): catecolaminas y hormonas de naturaleza proteica-peptídica. Como estas sustancias son insolubles en lípidos, no pueden penetrar las membranas celulares. Los receptores de estas hormonas se encuentran en Superficie exterior membrana de plasma células diana. Las hormonas de acción a distancia ejercen su efecto sobre la célula con la ayuda de un mensajero secundario, que suele ser el AMP cíclico (AMPc).

El AMP cíclico se sintetiza a partir de ATP por la acción de la adenilato ciclasa:

El mecanismo de acción a distancia de las hormonas se muestra en la Figura 3.

Figura 3. El mecanismo de influencia de las hormonas de acción remota sobre la célula.

La interacción de una hormona con su receptor específico provoca la activación de la proteína G de la membrana celular. La proteína G se une al GTP y activa la adenilato ciclasa.

La adenilato ciclasa activa convierte el ATP en AMPc, el AMPc activa la proteína quinasa.

La proteína quinasa inactiva es un tetrámero que consta de dos subunidades reguladoras (R) y dos catalíticas (C). Como resultado de la interacción con el AMPc, el tetrámero se disocia y se libera el centro activo de la enzima.

La proteína quinasa fosforila las proteínas enzimáticas utilizando ATP, ya sea activándolas o inactivándolas. Como resultado de esto, la velocidad de las reacciones químicas en las células diana cambia (en algunos casos aumenta, en otros disminuye).

La inactivación del AMPc se produce con la participación de la enzima fosfodiesterasa.

Hormonas secretadas por las glándulas. secreción interna, se unen a las proteínas de transporte plasmática o, en algunos casos, se absorben en las células sanguíneas y se entregan a órganos y tejidos, afectando su función y metabolismo. Algunos órganos y tejidos tienen muy alta sensibilidad a las hormonas, por eso se llaman órganos objetivo o telas -objetivos. Las hormonas afectan literalmente todos los aspectos del metabolismo, la función y la estructura del cuerpo.

De acuerdo a ideas modernas, la acción de las hormonas se basa en la estimulación o inhibición de la función catalítica de determinadas enzimas. Este efecto se logra activando o inhibiendo enzimas existentes en las células acelerando su síntesis mediante la activación genética. Las hormonas pueden aumentar o disminuir la permeabilidad de las membranas celulares y subcelulares a las enzimas y otros agentes biológicos. sustancias activas, por lo que se facilita o inhibe la acción de la enzima. hierro orgánico del cuerpo de la hormona

Mecanismo de diafragma . La hormona se une a la membrana celular y, en el lugar de unión, cambia su permeabilidad a la glucosa, los aminoácidos y algunos iones. En este caso, la hormona actúa como efector. Vehículo membranas. La insulina tiene este efecto al cambiar el transporte de glucosa. Pero este tipo de transporte hormonal rara vez ocurre de forma aislada. La insulina, por ejemplo, tiene un mecanismo de acción tanto de membrana como de membrana intracelular.

Mecanismo membrana-intracelular . Las hormonas actúan según el tipo membrana-intracelular, que no penetran en la célula y por tanto afectan el metabolismo a través de un intermediario químico intracelular. Estos incluyen hormonas proteicas-peptídicas (hormonas del hipotálamo, la glándula pituitaria, el páncreas y glándulas paratiroides, tirocalcitonina de la glándula tiroides); derivados de aminoácidos (hormonas de la médula suprarrenal - adrenalina y noradrenalina, de la glándula tiroides - tiroxina, triyodotironina).

Mecanismo de acción intracelular (citosólico) . Es característico de las hormonas esteroides (corticosteroides, hormonas sexuales: andrógenos, estrógenos y gestágenos). Las hormonas esteroides interactúan con receptores ubicados en el citoplasma. El complejo hormona-receptor resultante se transfiere al núcleo y actúa directamente sobre el genoma, estimulando o inhibiendo su actividad, es decir. actúa sobre la síntesis de ADN, cambiando la tasa de transcripción y la cantidad de ARN mensajero (ARNm). Un aumento o disminución en la cantidad de ARNm afecta la síntesis de proteínas durante la traducción, lo que conduce a cambios. actividad funcional células.

La acción de las hormonas se basa en la estimulación o inhibición de la función catalítica de determinadas enzimas en las células de los órganos diana. Esta acción se puede lograr activando o inhibiendo enzimas ya existentes. Además papel importante pertenece monofosfato de adenosina cíclico(cAMP) que está aquí intermediario secundario(el papel de la primaria

la propia hormona actúa como intermediaria). También es posible aumentar la concentración de enzimas acelerando su biosíntesis mediante la activación de genes.

El mecanismo de acción de las hormonas peptídicas y esteroides. diferente. Aminas y hormonas peptídicas. no penetran en la célula, sino que se adhieren a receptores específicos de la membrana celular de su superficie. Receptor unido a enzima adenilato ciclasa. El complejo hormona-receptor activa la adenilato ciclasa, que descompone el ATP para formar AMPc. La acción del AMPc se realiza a través de una compleja cadena de reacciones que conducen a la activación de determinadas enzimas mediante su fosforilación, que llevan a cabo el efecto final de la hormona (fig. 2.3).

Arroz. 2.4 Mecanismo de acción hormonas esteroides I - la hormona ingresa a la célula y se une a un receptor en el citoplasma; II - el receptor transporta la hormona al núcleo; III - la hormona interactúa de forma reversible con el ADN de los cromosomas; IV - la hormona activa el gen en el que se forma el ARN mensajero (ARNm); El V-ARNm sale del núcleo e inicia la síntesis de proteínas (generalmente una enzima) en los ribosomas; la enzima realiza el efecto hormonal final; 1 - membrana celular, 2 - hormona, 3 - receptor, 4 - membrana nuclear, 5 - ADN, 6 - ARNm, 7 - ribosoma, 8 - síntesis de proteínas (enzimas).

Hormonas esteroides y tk Y T 4(tiroxina y triyodotironina) son liposolubles, por lo que penetran la membrana celular. La hormona se une a un receptor en el citoplasma. El complejo hormona-receptor resultante se transporta al núcleo celular, donde entra en una interacción reversible con el ADN e induce la síntesis de una proteína (enzima) o varias proteínas. Al activar genes específicos en una determinada sección de ADN de uno de los cromosomas, se sintetiza el ARN de matriz (mensajero) (ARNm), que pasa del núcleo al citoplasma, se une a los ribosomas e induce aquí la síntesis de proteínas (fig. 2.4).

A diferencia de los péptidos activadores de enzimas, las hormonas esteroides provocan la síntesis de nuevas moléculas de enzimas. En este sentido, los efectos de las hormonas esteroides aparecen mucho más lentamente que los efectos de las hormonas peptídicas, pero suelen durar más.

2.2.5. Clasificación de hormonas.

Según criterios funcionales, distinguen tres grupos de hormonas: 1) hormonas que afectan directamente al órgano diana; estas hormonas se llaman efector 2) hormonas, cuya función principal es regular la síntesis y liberación de hormonas efectoras;

estas hormonas se llaman trópico 3) hormonas producidas células nerviosas Y regular la síntesis y liberación de hormonas adenohipófisis; Estas hormonas se denominan hormonas liberadoras, o liberinas, si estimulan estos procesos, o hormonas inhibidoras, estatinas, si tienen el efecto contrario. Estrecha conexión entre el sistema nervioso central y sistema endocrino se lleva a cabo principalmente con la ayuda de estas hormonas.

En un sistema complejo regulación hormonal Los organismos se distinguen más o menos. cadenas largas regulación. Línea principal de interacciones: SNC → hipotálamo → glándula pituitaria → periférico glándulas endócrinas. Todos los elementos de este sistema se combinan. comentario. La función de algunas glándulas endocrinas no está bajo la influencia reguladora de las hormonas adenohipófisis (por ejemplo, glándulas paratiroides, páncreas, etc.).

Las hormonas secretadas por las glándulas endocrinas se unen a las proteínas de transporte del plasma o, en algunos casos, son adsorbidas en las células sanguíneas y transportadas a órganos y tejidos, afectando su función y metabolismo. Algunos órganos y tejidos tienen una sensibilidad muy alta a las hormonas, por eso se les llama órganos objetivo o telas–objetivos. Las hormonas afectan literalmente todos los aspectos del metabolismo, la función y la estructura del cuerpo.

Según conceptos modernos, la acción de las hormonas se basa en la estimulación o inhibición de la función catalítica de determinadas enzimas. Este efecto se logra activando o inhibiendo enzimas existentes en las células acelerando su síntesis mediante la activación genética. Las hormonas pueden aumentar o disminuir la permeabilidad de las membranas celulares y subcelulares a las enzimas y otras sustancias biológicamente activas, facilitando o inhibiendo así la acción de la enzima.

Se distinguen los siguientes tipos de mecanismos de acción de las hormonas: de membrana, de membrana intracelular e intracelular (citosólico).

Mecanismo de diafragma . La hormona se une a la membrana celular y, en el lugar de unión, cambia su permeabilidad a la glucosa, los aminoácidos y algunos iones. En este caso, la hormona actúa como efector del transporte de membrana. La insulina tiene este efecto al cambiar el transporte de glucosa. Pero este tipo de transporte hormonal rara vez ocurre de forma aislada. La insulina, por ejemplo, tiene un mecanismo de acción tanto de membrana como de membrana intracelular.

Mecanismo membrana-intracelular . Las hormonas actúan según el tipo membrana-intracelular, que no penetran en la célula y por tanto afectan el metabolismo a través de un intermediario químico intracelular. Estos incluyen hormonas proteico-peptídicas (hormonas del hipotálamo, glándula pituitaria, páncreas y glándulas paratiroides, tirocalcitonina de la glándula tiroides); derivados de aminoácidos (hormonas de la médula suprarrenal - adrenalina y noradrenalina, hormonas tiroideas - tiroxina, triyodotironina).

Las funciones de los mensajeros químicos intracelulares de las hormonas las realizan los nucleótidos cíclicos - cíclico 3 ׳ ,5׳ – monofosfato de adenosina (AMPc) y 3 cíclico ׳ ,5׳ – monofosfato de guanosina (cGMP), iones de calcio.

Las hormonas influyen en la formación de nucleótidos cíclicos: AMPc, a través de la adenilato ciclasa, cGMP, a través de la guanilato ciclasa.

La adenilato ciclasa está integrada en la membrana celular y consta de 3 partes interconectadas: receptor (R), representado por un conjunto de receptores de membrana ubicados fuera de la membrana, conjugado (N), representado por una proteína N especial ubicada en la capa lipídica de la membrana, y catalítico (C), que es una proteína enzimática, es decir, la propia adenilato ciclasa, que convierte el ATP (trifosfato de adenosina) en AMPc.

La adenilato ciclasa funciona según el siguiente esquema. Tan pronto como la hormona se une al receptor (R) y se forma un complejo hormona-receptor, se forma el complejo N-proteína-GTP (trifosfato de guanosina), que activa la parte catalítica (C) de la adenilato ceclasa. La activación de la adenilato ciclasa conduce a la formación de AMPc dentro de la célula en la superficie interna de la membrana a partir de ATP.

Incluso una molécula de la hormona que se une al receptor hace que funcione la adenilato ciclasa. En este caso, por cada molécula de hormona unida, se forman de 10 a 100 moléculas de AMPc dentro de la célula. La adenilato ciclasa permanece activa mientras exista el complejo hormona-receptor. La guanilato ciclasa funciona de manera similar.

Las proteínas quinasas inactivas se encuentran en el citoplasma celular. Los nucleótidos cíclicos (cAMP y cGMP) activan las proteínas quinasas. Hay proteínas quinasas dependientes de AMPc y dependientes de GMPc que se activan por su nucleótido cíclico. Dependiendo del receptor de membrana que se une a una hormona en particular, se activa la adenilato ceclasa o la guanilato ceclasa y, en consecuencia, se forma cAMP o cGMP.

La mayoría de las hormonas actúan a través del AMPc, y sólo la oxitocina, la tirocalcitonina, la insulina y la adrenalina actúan a través del GMPc.

Con la ayuda de proteínas quinasas activadas, se llevan a cabo dos tipos de regulación de la actividad enzimática: activación de enzimas existentes mediante modificación covalente, es decir, fosfalización; cambiando la cantidad de proteína enzimática debido a cambios en la tasa de su biosíntesis.

La influencia de los nucleótidos cíclicos en los procesos bioquímicos cesa bajo la influencia de una enzima especial, la fosfodiesterasa, que destruye el AMPc y el GMPc. Otra enzima, la fosfoproteína fosfasa, destruye el resultado de la acción de la proteína quinasa, es decir, separa el ácido fosfórico de las proteínas enzimáticas, por lo que se vuelven inactivas.

Hay muy pocos iones de calcio dentro de la célula; hay más fuera de la célula. Entran desde el entorno extracelular a través de canales de calcio en la membrana. En la célula, el calcio interactúa con la proteína calmodulina (CM) que se une al calcio. Este complejo cambia la actividad de las enzimas, lo que conduce a cambios en las funciones fisiológicas de las células. Las hormonas oxitocina, insulina y prostaglandina F 2α actúan a través de iones de calcio. Por tanto, la sensibilidad de los tejidos y órganos a las hormonas depende de los receptores de membrana y su efecto regulador específico está determinado por un mediador intracelular.

Mecanismo de acción intracelular (citosólico) . Es característico de las hormonas esteroides (corticosteroides, hormonas sexuales: andrógenos, estrógenos y gestágenos). Las hormonas esteroides interactúan con receptores ubicados en el citoplasma. El complejo hormona-receptor resultante se transfiere al núcleo y actúa directamente sobre el genoma, estimulando o inhibiendo su actividad, es decir. actúa sobre la síntesis de ADN, cambiando la tasa de transcripción y la cantidad de ARN mensajero (ARNm). Un aumento o disminución en la cantidad de ARNm afecta la síntesis de proteínas durante la traducción, lo que conduce a un cambio en la actividad funcional de la célula.