Las hormonas y su mecanismo de acción. Regulación de las funciones vitales del cuerpo.

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 las enzimas existentes. Además, un papel importante corresponde monofosfato de adenosina cíclico(cAMP) que está aquí intermediario secundario(papel de primario

el mediador lo realiza la propia hormona). También es posible aumentar la concentración de enzimas acelerando su biosíntesis mediante la activación de genes.

Mecanismo de acción de las hormonas peptídicas y esteroides diferente. Aminas y hormonas peptídicas no penetran en la célula, sino que se unen en su superficie a receptores específicos en la membrana celular. Receptor unido a una enzima adenilato ciclasa. El complejo de la hormona con el receptor activa la adenilato ciclasa, que descompone el ATP para formar AMPc. La acción del cAMP se realiza a través de una compleja cadena de reacciones que conducen a la activación de ciertas enzimas por su fosforilación, y 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; tercero - la hormona interactúa de forma reversible con el ADN de los cromosomas; IV - la hormona activa el gen en el que se forma la matriz (información) de ARN (ARNm); El V-mRNA sale del núcleo e inicia la síntesis de una proteína (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 Tz Y T 4(tiroxina y triyodotironina) son liposolubles, por lo que penetran en 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 interacción reversible con el ADN e induce la síntesis de una proteína (enzima) o varias proteínas. Al activar genes específicos en una determinada sección del ADN de uno de los cromosomas, se sintetiza el ARN de la matriz (información) (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 que activan las enzimas, las hormonas esteroides provocan la síntesis de nuevas moléculas enzimáticas. En este sentido, los efectos de las hormonas esteroides aparecen mucho más lentamente que la acción de las hormonas peptídicas, pero suelen durar más.

2.2.5. Clasificación de las hormonas

En base a criterios funcionales, existen tres grupos de hormonas: 1) hormonas que afectan directamente al órgano diana; estas hormonas se llaman efector 2) hormonas, cuya función principal es la regulación de 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 de adenohipófisis; estas hormonas se denominan hormonas liberadoras, o liberinas, si estimulan estos procesos, u hormonas inhibidoras, estatinas, si tienen el efecto contrario. La estrecha conexión entre el sistema nervioso central y el 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 largas cadenas regulación. Línea principal de interacciones: SNC → hipotálamo → hipófisis → periférico glándulas endócrinas. Todos los elementos de este sistema están unidos por retroalimentaciones. La función de parte de las glándulas endocrinas no está bajo la influencia reguladora de las hormonas adenohipófisis (por ejemplo, glándulas paratiroides, páncreas, etc.).

Hormonas secretadas por las glándulas secreción interna, se unen a las proteínas de transporte del plasma o, en algunos casos, se adsorben en las células sanguíneas y se distribuyen a los órganos y tejidos, afectando su función y metabolismo. Algunos órganos y tejidos son muy sensibles a las hormonas, por lo que se denominan órganos objetivo o tejidos–objetivos Las hormonas afectan literalmente todos los aspectos del metabolismo, funciones y estructuras del cuerpo.

Según los conceptos modernos, la acción de las hormonas se basa en la estimulación o inhibición de la función catalítica de ciertas enzimas. Este efecto se logra activando o inhibiendo enzimas ya existentes en las células acelerando su síntesis mediante la activación de genes. Las hormonas pueden aumentar o disminuir la permeabilidad de las membranas celulares y subcelulares para las enzimas y otras sustancias biológicamente activas, lo que facilita o inhibe la acción de la enzima.

Existen los siguientes tipos del mecanismo de acción de las hormonas: de membrana, intracelular de membrana e intracelular (citosólico).

mecanismo de membrana . La hormona se une a la membrana celular y en el sitio de unión cambia su permeabilidad a la glucosa, los aminoácidos y algunos iones. En este caso, la hormona actúa como efector de los vehículos de membrana. La insulina hace esto alterando el transporte de glucosa. Pero este tipo de transporte de hormonas rara vez ocurre de forma aislada. La insulina, por ejemplo, tiene un mecanismo de acción de membrana e intracelular de membrana.

Mecanismo intracelular de membrana . Según el tipo membrana-intracelular, actúan hormonas que no penetran en la célula y por lo tanto afectan el metabolismo a través de un mediador químico intracelular. Estos incluyen hormonas peptídicas proteicas (hormonas del hipotálamo, hipófisis, páncreas y glándulas paratiroides, tirocalcitonina glándula tiroides); derivados de aminoácidos (hormonas de la médula suprarrenal - adrenalina y norepinefrina, 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 afectan la formación de nucleótidos cíclicos: cAMP - 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, en realidad 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 produce la formación del 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 cAMP dentro de la célula en la superficie interna de la membrana de ATP.

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

En el citoplasma de la célula se encuentran proteínas quinasas inactivas. Los nucleótidos cíclicos, cAMP y GMP, activan las proteínas quinasas. Hay proteínas quinasas dependientes de cAMP y cGMP que son activadas por su nucleótido cíclico. Dependiendo del receptor de membrana que se une a una determinada hormona, se activa la adenilato ceclasa o la guanilato ceclasa y se forma cAMP o cGMP, respectivamente.

La mayoría de las hormonas actúan a través de cAMP, y solo la oxitocina, la tirocalcitonina, la insulina y la adrenalina actúan a través de cGMP.

Con la ayuda de proteínas quinasas activadas, se llevan a cabo dos tipos de regulación de la actividad enzimática: activación de enzimas ya existentes por modificación covalente, es decir, por fosforilación; cambio en la cantidad de proteína enzimática debido a un cambio en la velocidad de su biosíntesis.

Efecto de los nucleótidos cíclicos en procesos bioquimicos se detiene bajo la influencia de una enzima especial, la fosfodiesterasa, que destruye cAMP y cGMP. Otra enzima, la fosfoproteína fosfasa, destruye el resultado de la acción de la proteína quinasa, es decir, escinde el ácido fosfórico de las proteínas enzimáticas, por lo que se vuelven inactivas.

Hay muy pocos iones de calcio dentro de la célula, pero hay más fuera de la célula. Proceden del medio extracelular a través de los canales de calcio de 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 un cambio en las funciones fisiológicas de las células. A través de los iones de calcio, actúan las hormonas oxitocina, insulina, prostaglandina F 2α. Así, 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 los 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 al cambiar la tasa de transcripción y la cantidad de ARN informativo (matriz) (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.

4 sistemas principales de regulación metabólica: Central sistema nervioso(debido a la señalización a través de impulsos nerviosos y neurotransmisores); Sistema endocrino(con la ayuda de hormonas que se sintetizan en las glándulas y se transportan a las células objetivo (en la Fig. A), sistemas paracrinos y autocrinos (con la participación de moléculas de señal secretadas por las células en el espacio intercelular: eicosanoides, histaminas, hormonas gastrointestinales, citoquinas) (en la Fig. B y C); El sistema inmunológico (a través de proteínas específicas: anticuerpos, receptores T, proteínas del complejo de histocompatibilidad.) Todos los niveles de regulación están integrados y actúan como un todo único.

El sistema endocrino regula el metabolismo a través de hormonas. Hormonas (dr. - griego ὁρμάω - excitar, inducir) - - biológicamente activas compuestos orgánicos, que se producen en pequeñas cantidades en las glándulas endocrinas, llevan a cabo la regulación humoral del metabolismo y tienen una estructura química diferente.

Las hormonas clásicas tienen una serie de características: Distancia de acción - síntesis en las glándulas endocrinas y regulación de tejidos distantes Selectividad de acción Estricta especificidad de acción Acción a corto plazo Actúan en concentraciones muy bajas, bajo el control del sistema nervioso central y la regulación de su acción se realiza en la mayoría de los casos por el tipo de retroalimentación Actúan indirectamente a través de receptores de proteínas y sistemas enzimáticos

Organización de la regulación neurohormonal Existe una estricta jerarquía o subordinación de las hormonas. Mantener el nivel de hormonas en el cuerpo en la mayoría de los casos proporciona un mecanismo de retroalimentación negativa.

Regulación de los niveles de hormonas en el cuerpo El cambio de la concentración de metabolitos en las células diana mediante un mecanismo de retroalimentación negativa suprime la síntesis de hormonas, actuando sobre las glándulas endocrinas o sobre el hipotálamo. Hay glándulas endocrinas para las que no hay regulación por hormonas trópicas -un par tiroides, médula glándulas suprarrenales, sistema renina-aldosterona y páncreas. Están controlados por influencias nerviosas o por la concentración de ciertas sustancias en la sangre.

Clasificación de las hormonas según funciones biológicas; según el mecanismo de acción; Por Estructura química; Se distinguen 4 grupos: 1. Proteína-péptido 2. Hormonas-derivados de aminoácidos 3. Hormonas esteroides 4. Eicosanoides

1. Hormonas peptídicas proteicas Hormonas del hipotálamo; hormonas pituitarias; hormonas pancreáticas: insulina, glucagón; hormonas tiroideas y paratiroideas: calcitonina y hormona paratiroidea, respectivamente. Se producen principalmente por proteólisis dirigida. hormonas un tiempo corto vida, tienen de 3 a 250 residuos de AMK.

La principal hormona anabólica es la insulina, la principal hormona catabólica es el glucagón

Algunos representantes de las hormonas peptídicas proteicas: tiroliberina (piroglu-gis-pro-NN HH 22), insulina y somatostatina.

2. Hormonas - derivados de aminoácidos Son derivados del aminoácido - tirosina. Estos incluyen hormonas tiroideas, triyodotironina ((II 33) y tiroxina (II 44), así como adrenalina y norepinefrina, catecolaminas.

3. Hormonas de naturaleza esteroide Sintetizadas a partir del colesterol (en la figura) Hormonas de la corteza suprarrenal - corticosteroides (cortisol, corticosterona) Hormonas de la corteza suprarrenal - mineralocorticoides (andosterona) Hormonas sexuales: andrógenos (19 "C") y estrógenos ( 18 "C")

Eicosanoides El precursor de todos los eicosanoides es ácido araquidónico. Se dividen en 3 grupos: prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos. Eicasonoides - mediadores (hormonas locales) - un amplio grupo de sustancias de señalización que se forman en casi todas las células del cuerpo y tienen un rango de acción corto. En esto difieren de las hormonas clásicas sintetizadas en células especiales de las glándulas endocrinas. .

Característica diferentes grupos eicasonoides Prostaglandinas (Pg) - se sintetizan en casi todas las células, a excepción de los eritrocitos y los linfocitos. Existen tales tipos de prostaglandinas A, B, C, D, E, F. Las funciones de las prostaglandinas se reducen a un cambio en el tono de los músculos lisos de los bronquios, genitourinario y sistemas vasculares, tracto gastrointestinal, mientras que la dirección de los cambios es diferente según el tipo de prostaglandinas y condiciones. También afectan la temperatura corporal. Las prostaciclinas son una subespecie de las prostaglandinas (Pg I), pero además tienen una función especial: inhiben la agregación plaquetaria y causan vasodilatación. Especialmente sintetizado activamente en el endotelio de los vasos del miocardio, útero, mucosa gástrica. .

Tromboxanos y leucotrienos Los tromboxanos (Tx) se forman en las plaquetas, estimulan su agregación y causan constricción pequeñas embarcaciones. Los leucotrienos (Lt) se sintetizan activamente en los leucocitos, en las células de los pulmones, el bazo, el cerebro y el corazón. Hay 6 tipos de leucotrienos: A, B, C, D, E, F. En los leucocitos, estimulan la movilidad, la quimiotaxis y la migración celular al sitio de la inflamación. También provocan la contracción de los músculos de los bronquios en dosis 100-1000 veces menores que la histamina.

Interacción de hormonas con receptores de células diana Para manifestación actividad biológica la unión de las hormonas a los receptores debería conducir a la formación de una señal que provoque una respuesta biológica. Por ejemplo: la glándula tiroides es un objetivo para la tirotropina, bajo cuya influencia aumenta el número de células acinares, aumenta la tasa de síntesis de hormonas tiroideas. Las células diana reconocen la hormona correspondiente al tener el receptor correspondiente.

Características generales de los receptores Los receptores pueden estar situados: - en la superficie de la membrana celular - en el interior de la célula - en el citosol o en el núcleo. Los receptores son proteínas que pueden constar de varios dominios. Los receptores de membrana tienen un dominio de unión y reconocimiento de hormonas, dominios transmembrana y citoplasmático. Dominios intracelulares (nucleares) de unión a una hormona, al ADN y a las proteínas que regulan la transducción.

Las principales etapas de la transmisión de señales hormonales: a través de receptores de membrana (hidrofóbicos) e intracelulares (hidrofílicos). Estos son los caminos rápidos y lentos.

La señal hormonal cambia la tasa de respuesta de los procesos metabólicos al: - cambiar la actividad de las enzimas - cambiar la cantidad de enzimas. Según el mecanismo de acción, las hormonas se distinguen: - interactuando con receptores de membrana (hormonas peptídicas, adrenalina, eicosanoides) e - interactuando con receptores intracelulares (hormonas esteroides y tiroideas)

Transmisión de una señal hormonal a través de receptores intracelulares para hormonas esteroides (hormonas de la corteza suprarrenal y hormonas sexuales), hormonas tiroideas (T 3 y T 4). Tipo de transferencia lenta.

Transmisión de una señal hormonal a través de receptores de membrana La transferencia de información del principal mensajero de la hormona se realiza a través del receptor. Los receptores transforman esta señal en un cambio de concentración. intermediarios secundarios, llamados segundos mensajeros. El acoplamiento del receptor con el sistema efector se realiza a través de la proteína GG. mecanismo común, a través del cual se realizan los efectos biológicos es el proceso de "fosforilación - desfosforilación de enzimas" diferentes mecanismos transmisión de señales hormonales a través de receptores de membrana: adenilato ciclasa, guanilato ciclasa, sistemas de fosfato de inositol y otros.

La señal de la hormona se transforma en un cambio en la concentración de mensajeros secundarios - c. AMF, c. GTP, IP 3, DAG, SA 2+, NO.

El sistema más común para la transmisión de señales hormonales a través de receptores de membrana es el sistema de adenilato ciclasa. El complejo hormona-receptor está asociado a una proteína G que tiene 3 subunidades (α, β y γ). En ausencia de la hormona, la subunidad α se une a GTP y adenilato ciclasa. El complejo hormona-receptor conduce a la escisión del dímero βγ del α GTP. La subunidad α GTP activa la adenilato ciclasa, que cataliza la formación de AMP cíclico (cAMP). C. El AMP activa la proteína quinasa A (PKA), que fosforila enzimas que modifican la velocidad de los procesos metabólicos. Las proteínas quinasas distinguen entre A, B, C, etc.

La adrenalina y el glucagón, a través del sistema de transducción de señales hormonales de adenilato ciclasa, activan la lipasa TAG del adipocito dependiente de hormonas. Ocurre cuando el cuerpo está estresado (hambre, trabajo muscular, refrigeración). La insulina bloquea este proceso. La proteína quinasa A fosforila la lipasa TAG y la activa. La lipasa TAG escinde los ácidos grasos de los triacilgliceroles para formar glicerol. Ácido graso oxidan y proporcionan energía al cuerpo.

Transmisión de señales desde los receptores adrenérgicos. AC, adenilato ciclasa, Pk. A, proteína quinasa A, Pk. C - proteína quinasa C, Fl. C - fosfolipasa C, Fl. A 2 - fosfolipasa A 2, Fl. D, fosfolipasa D; PC, fosfatidilcolina; PL, fosfolípidos; FA, ácido fosfatídico; Ax. K - ácido araquidónico, PIP 2 - bifosfato de fosfatidilinositol, IP 3 - trifosfato de inositol, DAG - diacilglicerol, Pg - prostaglandinas, LT - leucotrienos.

Los receptores adrenérgicos de todos los tipos realizan su acción a través de las proteínas Gs. Las subunidades α de esta proteína activan la adenilato ciclasa, lo que asegura la síntesis de c. AMP de ATP y activación de c. Proteína cinasa A dependiente de AMP. La subunidad ββ γ de la proteína Gs activa los canales de Ca 2+ tipo L y los canales maxi-K+. Bajo la influencia de c. La proteína quinasa A dependiente de AMP es quinasa de cadena ligera de miosina fosforilada y se vuelve inactiva, incapaz de fosforilar las cadenas ligeras de miosina. La fosforilación de cadenas ligeras se detiene y la célula del músculo liso se relaja.

Los científicos estadounidenses Robert Lefkowitz y Brian Kobilka fueron premiados premio Nobel en 2012 por comprender los mecanismos de interacción entre los receptores de adrenalina y las proteínas G. Interacción del receptor beta-2 (marcado en azul) con las proteínas G (marcadas en verde). Los receptores acoplados a proteína G son muy hermosos si consideramos los conjuntos arquitectónicos moleculares de la célula como obras maestras de la naturaleza. Se llaman "siete hélices" porque están empaquetadas helicoidalmente en membrana celular a la manera de una serpentina de abeto y "penetrarla" siete veces, exponiendo una "cola" a la superficie, capaz de recibir una señal y transmitir cambios conformacionales a toda la molécula.

Las proteínas G (ing. proteínas G) son una familia de proteínas relacionadas con las GTPasas y funcionan como intermediarios en las cascadas de señalización intracelular. Las proteínas G se denominan así porque utilizan la sustitución de GDP en su mecanismo de señalización ( Color azul) en GTP ( color verde) como un "interruptor" funcional molecular para regular los procesos celulares.

Las proteínas G se dividen en dos grupos principales: heterotriméricas ("grandes") y "pequeñas". Las proteínas G heterotriméricas son proteínas con una estructura cuaternaria, que consta de tres subunidades: alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Las proteínas G pequeñas son proteínas de una cadena polipeptídica, tienen un peso molecular de 20-25 K. Sí, y pertenecen a la superfamilia Ras de GTPasas pequeñas. Su única cadena polipeptídica es homóloga a la subunidad α de las proteínas G heterotriméricas. Ambos grupos de proteínas G están involucrados en la señalización intracelular.

El monofosfato de adenosina cíclico (AMP cíclico, c. AMP, c. AMP) es un derivado del ATP que actúa como segundo mensajero en el cuerpo, utilizado para la propagación de señales intracelulares de ciertas hormonas (por ejemplo, glucagón o adrenalina) que no pueden atravesar el membrana celular. .

Cada uno de los sistemas de transmisión de señales hormonales corresponde a una determinada clase de proteína quinasas.La actividad de las proteínas quinasas de tipo A está regulada por c. AMP, proteína quinasa G - c. HMF. Las proteínas quinasas dependientes de Ca 2+ - calmodulina están bajo el control de la concentración de CA 2+. Las proteínas quinasas tipo C están reguladas por DAG. Un aumento en el nivel de cualquier segundo mensajero conduce a la activación de cierta clase de proteínas quinasas. Ocasionalmente, una subunidad del receptor de membrana puede tener actividad enzimática. Por ejemplo: el receptor de insulina tirosina proteína quinasa, cuya actividad está regulada por una hormona.

La acción de la insulina sobre las células diana comienza después de su unión a los receptores de membrana, mientras que el dominio intracelular del receptor tiene actividad de tirosina quinasa. La tirosina quinasa inicia los procesos de fosforilación de proteínas intracelulares. La autofosforilación del receptor que se produce en este caso conduce a un aumento de la señal primaria. El complejo insulina-receptor puede provocar la activación de la fosfolipasa C, la formación de segundos mensajeros de inositol trifosfato y diacilglicerol, la activación de la proteína quinasa C, la inhibición de c. AMF. La participación de varios sistemas de segundos mensajeros explica la diversidad y las diferencias en los efectos de la insulina en diferentes tejidos.

Otro sistema es el sistema mensajero de guanilato ciclasa. El dominio citoplasmático del receptor tiene la actividad de guanilato ciclasa (enzima que contiene hemo). Moléculas c. El GTP puede activar los canales iónicos o la proteína quinasa GG, que fosforila enzimas. C. GMF controla el intercambio de agua y el transporte de iones en los riñones y los intestinos, y en el músculo cardíaco sirve como señal de relajación.

sistema de fosfato de inositol. La unión de una hormona a un receptor provoca un cambio conformacional en el receptor. Ocurre la disociación de la proteína G-G y el GDP es reemplazado por GTP. La subunidad α separada asociada con la molécula de GTP adquiere afinidad por la fosfolipasa C. Bajo la acción de la fosfolipasa-C, el lípido de membrana fosfatidilinositol-4, 5-bisfosfato (FIF 2) se hidroliza y el inositol-1, 4, 5-trifosfato (IF 3 ) y diacilglicerol (DAG). DAG está involucrado en la activación de la enzima proteína quinasa C (PKC). El inositol-1, 4, 5-trifosfato (IF 3) se une a centros específicos del canal Ca 2+ de la membrana del RE, lo que provoca un cambio en la conformación de la proteína y la apertura del canal: el Ca 2+ ingresa al citosol . En ausencia de IF3 en el citosol, el canal se cierra.

Las vías hormonales se consideran como dos posibilidades alternativas:

1) la acción de la hormona desde la superficie de la membrana celular después de unirse a un receptor de membrana específico y así lanzar una cadena de transformaciones bioquímicas en la membrana y el citoplasma (efectos de hormonas peptídicas y catecolaminas);

2) la acción de la hormona al penetrar la membrana y la unión al receptor citoplasmático, después de lo cual el complejo hormona-receptor penetra en el núcleo y los orgánulos de la célula, donde realiza su efecto regulador (hormonas esteroides, hormonas tiroideas).

Sistema de guanilato ciclasa-cGMP

Sistema guanilato ciclasa-cGMP. La activación de la guanilato ciclasa de membrana no ocurre bajo la influencia directa del complejo hormona-receptor, sino indirectamente a través del calcio ionizado y los sistemas oxidantes de las membranas. La estimulación típica de la actividad de la guanilato ciclasa por parte de la acetilcolina también se realiza indirectamente a través del Ca++. A través de la activación de la guanilato ciclasa, la hormona natriurética auricular, un atriopéptido, también realiza el efecto. Al activar la peroxidación, estimula biológicamente la guanilato ciclasa Substancia activa (hormona tisular) pared vascular- factor relajante endotelial. Bajo la influencia de la guanilato ciclasa, el cGMP se sintetiza a partir de GTP, que activa las proteínas quinasas dependientes de cGMP, que reducen la tasa de fosforilación de las cadenas ligeras de miosina en los músculos lisos de las paredes de los vasos, lo que conduce a su relajación. En la mayoría de los tejidos, los efectos bioquímicos y fisiológicos de cAMP y cGMP son opuestos. Los ejemplos son la estimulación de las contracciones del corazón bajo la influencia de cAMP y su inhibición por cGMP, la estimulación de la contracción del músculo liso intestinal por cGMP y la supresión de cAMP. cGMP juega un papel en la hiperpolarización de los receptores de la retina bajo la influencia de los fotones de luz. La hidrólisis enzimática de cGMP se lleva a cabo utilizando una fosfodiesterasa específica.

BOLETO #8

El papel de la hormona paratiroidea y la calcitonina en la regulación de los niveles de calcio en sangre. Origen químico, mecanismos de acción, órganos diana, efectos metabólicos. Patologías asociadas a la hiper e hipofunción de estas hormonas.

parathormona- un polipéptido que consta de 84 residuos de aminoácidos, es formado y secretado por las glándulas paratiroides en forma de prohormona de alto peso molecular. La prohormona después de salir de las células se somete a proteólisis con la formación de hormona paratiroidea. La producción, secreción y escisión hidrolítica de la hormona paratiroidea regula la concentración de calcio en la sangre. Una disminución de la misma conduce a la estimulación de la síntesis y liberación de la hormona, y una disminución provoca el efecto contrario. La hormona paratiroidea aumenta la concentración de calcio y fosfato en la sangre. Hormona paratiroidea actúa sobre los osteoblastos, provocando un aumento de la desmineralización ósea. No solo la hormona en sí es activa, sino también su péptido amino terminal (1-34 aminoácidos). Se forma durante la hidrólisis de la hormona paratiroidea en hepatocitos y riñones. más cuanto menor sea la concentración de calcio en la sangre. En los osteoclastos, se activan las enzimas que destruyen el hueso intermedio, y en las células de los túbulos proximales de los riñones, se inhibe la reabsorción inversa de fosfatos. La absorción de calcio se mejora en el intestino.

calcitonina- una hormona de acción hipocalcémica, de naturaleza peptídica, se sintetiza en las células C (células parafoliculares) de la glándula tiroides. Parte se sintetiza a partir de los pulmones. Por primera vez, la existencia de la calcitonina, que tiene la capacidad de mantener un nivel constante de calcio en la sangre, fue señalada en 1962 por D. Knopp, quien creía erróneamente que esta hormona es sintetizada por las glándulas paratiroides.
Los principales objetivos de la hormona son los huesos y los riñones. Principal papel fisiológico calcitonina es para prevenir la hipercalcemia, que es posible cuando el calcio ingresa al cuerpo. Lo más probable es que esta función se lleve a cabo al inhibir la liberación de calcio de los huesos.
La función principal de esta hormona es la acción antagonista frente a la hormona paratiroidea (una hormona producida por las glándulas paratiroides, que también interviene en la regulación del metabolismo del calcio y aumenta el contenido de calcio en la sangre. Ver "Hormona paratiroidea"). La acción de la calcitonina y la parathormona sobre los huesos es generalmente opuesta, pero al mismo tiempo no es una hormona antiparatiroidea. Lo más probable es que estas hormonas actúen sobre diferentes tipos de células en los huesos.
La regulación de la síntesis de calcitonina está controlada por la concentración de calcio en la sangre. Un aumento en la concentración de calcio estimula la síntesis de la hormona, una disminución conduce a efecto de espalda. La acción de la calcitonina se manifiesta en la inhibición de la actividad de los osteoclastos, la disminución de la reabsorción ósea, la prevención de la liberación de calcio del hueso y, como resultado, la disminución del contenido de calcio en la sangre. La calcitonina tiene un efecto directo sobre los riñones, aumentando la excreción de calcio, fósforo y sodio al suprimir su reabsorción tubular. La calcitonina inhibe la absorción de calcio en intestino delgado.
EN Práctica clinica determinación del contenido de calcitonina en la sangre puede tener importancia para el diagnóstico de cáncer medular de tiroides, ya que aumenta su contenido en esta forma de cáncer en el suero sanguíneo. Debe tenerse en cuenta que puede ocurrir un aumento en el contenido de calcitonina en la sangre con cáncer de pulmón y mama y tumores de otras localizaciones (cáncer de próstata). Es posible algún aumento en el contenido durante el embarazo, el tratamiento con estrógenos, la administración de calcio, la sobredosis de vitamina D. Por lo tanto, el diagnóstico se realiza teniendo en cuenta todos métodos posibles exámenes

órganos objetivo para PTH - huesos y riñones. En las células de los riñones y el tejido óseo, se localizan receptores específicos que interactúan con la hormona paratiroidea, como resultado de lo cual se inicia una cascada de eventos que conducen a la activación de la adenilato ciclasa. En el interior de la célula aumenta la concentración de moléculas de AMPc, cuya acción estimula la movilización de iones de calcio de las reservas intracelulares. Los iones de calcio activan quinasas que fosforilan proteínas específicas que inducen la transcripción de genes específicos.

hiperparatiroidismo

En hiperparatiroidismo primario se interrumpe el mecanismo de supresión de la secreción de hormona paratiroidea en respuesta a la hipercalcemia. Esta enfermedad se presenta con una frecuencia de 1:1000. Las causas pueden ser un tumor de la glándula paratiroides (80%) o hiperplasia difusa de las glándulas, en algunos casos, cáncer de paratiroides (menos del 2%). La secreción excesiva de hormona paratiroidea conduce a una mayor movilización de calcio y fosfato del tejido óseo, mayor reabsorción de calcio y excreción de fosfato en los riñones. Como resultado, se produce hipercalcemia, lo que puede conducir a una disminución de la excitabilidad neuromuscular y hipotensión muscular. Los pacientes desarrollan general y debilidad muscular, fatiga y dolor en determinados grupos musculares, aumenta el riesgo de fracturas vertebrales, huesos del muslo y huesos del antebrazo. Un aumento en la concentración de iones de fosfato y calcio en túbulos renales puede causar la formación de cálculos renales y conduce a hiperfosfaturia e hipofosfatemia.

Hiperparatiroidismo secundario ocurre en forma crónica insuficiencia renal y deficiencia de vitamina D 3 y se acompaña de hipocalcemia, asociada principalmente con una absorción alterada de calcio en el intestino debido a la inhibición de la formación de calcitriol por parte de los riñones afectados. En este caso, aumenta la secreción de hormona paratiroidea. Sin embargo nivel elevado la hormona paratiroidea no puede normalizar la concentración de iones de calcio en el plasma sanguíneo debido a una violación de la síntesis de calcitriol y una disminución en la absorción de calcio en el intestino. Junto con la hipocalcemia, a menudo se observa hiperfostatemia. Los pacientes desarrollan daño esquelético (osteoporosis) debido a una mayor movilización de calcio del tejido óseo. En algunos casos (con el desarrollo de adenoma o hiperplasia glándulas paratiroides) la hipersecreción autonómica de la hormona paratiroidea compensa la hipocalcemia y conduce a la hipercalcemia ( hiperparatiroidismo terciario).

Hipoparatiroidismo

El síntoma principal del hipoparatiroidismo por insuficiencia glándulas paratiroides, hipocalcemia. Una disminución en la concentración de iones de calcio en la sangre puede causar trastornos neurológicos, oftálmicos y cardiovasculares, así como lesiones tejido conectivo. Un paciente con hipoparatiroidismo tiene un aumento conducción neuromuscular, convulsiones tónicas, convulsiones músculos respiratorios y diafragma, laringoespasmo

Descifrar los mecanismos de acción de las hormonas en el cuerpo animal brinda la oportunidad de comprender mejor los procesos fisiológicos: la regulación del metabolismo, la biosíntesis de proteínas, el crecimiento y la diferenciación de tejidos.

Esto también es importante desde un punto de vista práctico, en relación con la creciente aplicación amplia naturales y sinteticos drogas hormonales en ganadería y medicina veterinaria.

Actualmente, hay alrededor de 100 hormonas que se forman en las glándulas endocrinas, ingresan a la sangre y tienen un efecto versátil en el metabolismo de las células, tejidos y órganos. Es difícil determinar tales procesos fisiológicos en el cuerpo que no estarían bajo la influencia reguladora de las hormonas. A diferencia de muchas enzimas que causan cambios individuales en el cuerpo, las hormonas tienen múltiples efectos en los procesos metabólicos y otros. funciones fisiológicas. Al mismo tiempo, ninguna de las hormonas, por regla general, proporciona una regulación completa. funciones individuales. Esto requiere la acción de una serie de hormonas en cierta secuencia e interacción. Así, por ejemplo, la somatotropina estimula los procesos de crecimiento sólo cuando participación activa insulina y hormonas tiroideas. El crecimiento de los folículos lo proporciona principalmente la folitropina, y su maduración y el proceso de ovulación se llevan a cabo bajo la influencia reguladora de la lutropina, etc.

La mayoría de las hormonas en la sangre están asociadas con albúminas o globulinas, lo que evita que las enzimas las destruyan rápidamente y mantiene la concentración óptima de hormonas metabólicamente activas en células y tejidos. Las hormonas tienen un efecto directo en el proceso de biosíntesis de proteínas. Las hormonas esteroides y proteicas (sexo, hormonas hipofisarias triples) en los tejidos diana provocan un aumento en el número y el volumen de las células. Otras hormonas, como la insulina, los glucocorticoides y los mineralocorticoides, afectan indirectamente la síntesis de proteínas.

primer enlace acción fisiológica Las hormonas en los animales son receptores en las membranas celulares. En las mismas celdas hay en numeros grandes muchos tipos; receptores específicos, con la ayuda de los cuales se unen selectivamente a las moléculas de varias hormonas que circulan en la sangre. Por ejemplo, células grasas en sus membranas tienen receptores específicos para glucagón, lutropina, tirotropina, corticotropina.

Debido al gran tamaño de sus moléculas, la mayoría de las hormonas de naturaleza proteica no pueden penetrar en las células, sino que se ubican en su superficie e interactuando con los receptores correspondientes afectan el metabolismo en el interior de las células. Entonces, en particular, la acción de la tirotropina está asociada con la fijación de sus moléculas en la superficie de las células tiroideas, bajo cuya influencia aumenta la permeabilidad de las membranas celulares para los iones de sodio y, en su presencia, aumenta la intensidad de la oxidación de la glucosa. La insulina aumenta la permeabilidad de las membranas celulares en los tejidos y órganos para las moléculas de glucosa, lo que ayuda a reducir su concentración en la sangre y pasar a los tejidos. La somatotropina también tiene un efecto estimulante sobre la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas al actuar sobre las membranas celulares.

Las mismas hormonas pueden influir Procesos metabólicos en las células de los tejidos de varias maneras. Junto con el cambio en la permeabilidad membranas celulares y membranas de estructuras intracelulares para varias enzimas y otros sustancias químicas, bajo la influencia de las mismas hormonas, puede cambiar la composición iónica del medio fuera y dentro de las células, así como la actividad de varias enzimas y la intensidad de los procesos metabólicos.

Las hormonas afectan la actividad de las enzimas y el aparato genético de las células no directamente, sino con la ayuda de mediadores (intermediarios). Uno de estos mediadores es el 3', 5'-monofosfato de adenosina cíclico (AMP cíclico). El AMP cíclico (cAMP) se forma en el interior de las células a partir del ácido adenosín trifosfórico (ATP) con la participación de la enzima adenil ciclasa situada en la membrana celular, que se activa cuando se expone a las correspondientes hormonas. En las membranas intracelulares hay una enzima fosfodiesterasa, que convierte el AMPc en una sustancia menos activa, el monofosfato de 5'-adenosina, y esto detiene la acción de la hormona.

Cuando una célula se expone a varias hormonas que estimulan la síntesis de cAMP en ella, la reacción es catalizada por la misma adenilciclasa, pero los receptores en las membranas celulares para estas hormonas son estrictamente específicos. Por lo tanto, por ejemplo, la corticotropina afecta solo a las células de la corteza suprarrenal y la tirotropina, a las células de la glándula tiroides, etc.

Estudios detallados han demostrado que la acción de la mayoría de las hormonas proteicas y peptídicas estimula la actividad de la adenilciclasa y aumenta la concentración de cAMP en las células diana, lo que se asocia con una mayor transmisión de información. efectos hormonales con la participación activa de una serie de proteínas quinasas. cAMP desempeña el papel de un mediador intracelular de la hormona, lo que proporciona un aumento en la actividad de las proteínas quinasas que dependen de él en el citoplasma y el núcleo de las células. A su vez, las proteínas quinasas dependientes de cAMP catalizan la fosforilación de las proteínas de los ribosomas, lo que está directamente relacionado con la regulación de la síntesis de proteínas en las células diana bajo la influencia de las hormonas peptídicas.

Las hormonas esteroides, las catecolaminas, las hormonas tiroideas, debido al pequeño tamaño de las moléculas, atraviesan la membrana celular y entran en contacto con los receptores citoplasmáticos del interior de las células. Posteriormente, las hormonas esteroides en combinación con sus receptores, que son proteínas ácidas, pasan al núcleo celular. Se supone que las hormonas peptídicas, a medida que se escinden los complejos hormona-receptor, también afectan a receptores específicos en el citoplasma, el complejo de Golgi y la envoltura nuclear.

No todas las hormonas estimulan la actividad de la enzima adenilciclasa y aumentan su concentración en las células. Algunas hormonas peptídicas, en particular insulina, citocina, calcitonina, tienen un efecto inhibidor sobre la adenilciclasa. Se cree que el efecto fisiológico de su acción no se debe a un aumento en la concentración de AMPc, sino a su disminución. Al mismo tiempo, en las células con sensibilidad específica a estas hormonas, aumenta la concentración de otro nucleótido cíclico, el monofosfato de guanosina cíclico (cGMP). El resultado de la acción de las hormonas en las células del cuerpo depende en última instancia de los efectos de ambos nucleótidos cíclicos, cAMP y cGMP, que son mediadores intracelulares universales, mediadores de hormonas. En cuanto a la acción de las hormonas esteroides, que en combinación con sus receptores penetran en el núcleo celular, se considera dudoso el papel de cAMP y cGMP como mediadores intracelulares.

Muchas, si no todas, las hormonas son finitas efecto fisiológico manifestarse indirectamente, a través de un cambio en la biosíntesis de proteínas-enzimas. La biosíntesis de proteínas es un proceso complejo de varias etapas que se lleva a cabo con la participación activa del aparato genético de las células.

El efecto regulador de las hormonas sobre la biosíntesis de proteínas se lleva a cabo principalmente estimulando la reacción de la polimerasa de ARN con la formación de tipos de ARN ribosómico y nuclear, así como ARN mensajero e influyendo actividad funcional ribosomas y otros eslabones del metabolismo proteico. Las proteínas quinasas específicas en los núcleos celulares estimulan la fosforilación de los componentes proteicos correspondientes y la reacción de la ARN polimerasa con la formación de ARN mensajeros que codifican la síntesis de proteínas en células y órganos diana. Al mismo tiempo, los genes se desreprimen en los núcleos de las células, que se liberan del efecto inhibidor de represores específicos: las proteínas histonas nucleares.

Las hormonas como los estrógenos y los andrógenos en los núcleos celulares se unen a las proteínas histonas que reprimen los genes correspondientes y, por lo tanto, activan el aparato génico celular. estado funcional. Al mismo tiempo, los andrógenos afectan menos al aparato génico de las células que los estrógenos, lo que se debe a una conexión más activa de estos últimos con la cromatina y al debilitamiento de la síntesis de ARN en los núcleos.

Junto con la activación de la síntesis de proteínas en las células, se lleva a cabo la formación de proteínas histonas, que son represoras de la actividad génica, y esto evita funciones metabólicas núcleos y manifestación excesiva de estimulación del crecimiento. En consecuencia, los núcleos celulares tienen su propio mecanismo de regulación genética y mitótica del metabolismo y el crecimiento.

Debido a la influencia de las hormonas en los procesos anabólicos del cuerpo, la retención aumenta nutrientes alimentación y, en consecuencia, aumenta la cantidad de sustratos para el metabolismo intersticial, los mecanismos reguladores de los procesos bioquímicos asociados con más uso eficiente compuestos nitrogenados y otros.

Los procesos de síntesis de proteínas en las células están influenciados por la somatotropina, los corticosteroides, los estrógenos y también la tiroxina. Estas hormonas estimulan la síntesis de varios ARN mensajeros y, por lo tanto, mejoran la síntesis de las proteínas correspondientes. En los procesos de síntesis de proteínas también juega un papel importante la insulina, que estimula la unión de los ARN mensajeros a los ribosomas y, en consecuencia, activa la síntesis de proteínas. Al activar el aparato cromosómico de las células, las hormonas afectan el aumento de la tasa de síntesis de proteínas y la concentración de enzimas en las células del hígado y otros órganos y tejidos. Sin embargo, el mecanismo del efecto de las hormonas sobre el metabolismo intracelular aún no se ha estudiado lo suficiente.

La acción de las hormonas, por regla general, está estrechamente relacionada con las funciones de las enzimas que proporcionan procesos bioquímicos en células, tejidos y órganos. Las hormonas intervienen en reacciones bioquimicas como activadores o inhibidores específicos de enzimas, ejerciendo su influencia sobre las enzimas asegurando su conexión con varios biocoloides.

Dado que las enzimas son cuerpos proteicos, el efecto de las hormonas sobre su actividad funcional se manifiesta principalmente al influir en la biosíntesis de enzimas y proteínas coenzimáticas catabólicas. Una de las manifestaciones de la actividad de las hormonas es su participación en la interacción de varias enzimas en varias partes de reacciones y procesos complejos. Como saben, las vitaminas juegan un cierto papel en la construcción de coenzimas. Se cree que las hormonas también juegan un papel regulador en estos procesos. Por ejemplo, los corticosteroides afectan la fosforilación de ciertas vitaminas B.

Para las prostaglandinas, su alta actividad fisiológica y muy baja efecto secundario. Ahora se sabe que las prostaglandinas actúan dentro de las células como mediadores y juegan papel importante en la aplicación del efecto de las hormonas. Al mismo tiempo, se activan los procesos de síntesis de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP), que es capaz de transmitir la acción de las hormonas estrechamente dirigida. Es posible suponer que sustancias farmacológicas dentro de las células actúan debido a la producción de prostaglandinas específicas. Ahora, en muchos países, se está estudiando el mecanismo de acción de las prostaglandinas a nivel celular y molecular, ya que un estudio exhaustivo de la acción de las prostaglandinas puede permitir influir deliberadamente en el metabolismo y otros procesos fisiológicos en el cuerpo animal.

Con base en lo anterior, se puede concluir que las hormonas tienen un efecto complejo y versátil en el organismo animal. La compleja influencia del sistema nervioso y regulación humoral asegura el curso coordinado de todos los procesos bioquímicos y procesos fisiológicos. Sin embargo, en los detalles más finos, el mecanismo de acción de las hormonas aún no ha sido suficientemente estudiado. Este problema es de interés para muchos científicos y es de gran interés para la teoría y la práctica de la endocrinología, así como para la zootecnia y la medicina veterinaria.