Mekanizmat bazë të veprimit të hormoneve. Mekanizmi membranor-intraqelizor i veprimit të hormoneve

Janë tre opsionet e mundshme mekanizmi i veprimit të hormoneve.

Membrana ose mekanizmi lokal- qëndron në faktin se hormoni në vendin e lidhjes me membranë qelizore ndryshon përshkueshmërinë e tij ndaj metabolitëve, për shembull, glukozës, aminoacideve dhe disa jone. Furnizimi me glukozë dhe aminoacide, nga ana tjetër, ndikon proceset biokimike në qelizë, dhe ndryshimi i shpërndarjes së joneve në të dyja anët e membranës ndikon në potencialin elektrik dhe funksionin e qelizave. Lloji membranor i veprimit të hormoneve rrallë gjendet në formë të izoluar. Për shembull, insulina ka të dyja membranat (shkaqet ndryshimet lokale transporti i joneve, glukozës dhe aminoacideve), dhe lloji i veprimit membranor-intraqelizor.

Membranore-brendaqelizore lloji i veprimit (ose indirekt) është karakteristik për hormonet që nuk depërtojnë në qelizë dhe për këtë arsye ndikojnë në metabolizmin përmes një lajmëtari kimik ndërqelizor, i cili është përfaqësuesi i autorizuar i hormonit brenda qelizës. Hormoni, nëpërmjet receptorëve të membranës, ndikon në funksionin e sistemeve të sinjalizimit (zakonisht enzimave) që nxisin formimin ose hyrjen e ndërmjetësve ndërqelizor. Dhe këto të fundit, nga ana tjetër, ndikojnë në aktivitetin dhe sasinë enzima të ndryshme dhe në këtë mënyrë ndryshon metabolizmin në qelizë.

Mekanizmi citosolik Veprimi është karakteristik për hormonet lipofile që janë në gjendje të depërtojnë përmes shtresës lipidike të membranës në qelizë, ku hyjnë në një kompleks me receptorët citosolikë. Ky kompleks rregullon numrin e enzimave në qelizë, duke ndikuar në mënyrë selektive në aktivitetin e gjeneve të kromozomeve bërthamore, duke ndryshuar kështu metabolizmin dhe funksionet e qelizës. Ky lloj veprimi hormonal quhet i drejtpërdrejtë, në ndryshim nga veprimi membranor-intraqelizor, kur hormoni rregullon metabolizmin vetëm në mënyrë indirekte, nëpërmjet ndërmjetësve brendaqelizor.

Hormonet e gjëndrës tiroide dhe paratiroide

Hormonet gjëndër tiroide

Tiroide sekreton dy grupe hormonesh me ndikim të ndryshëm mbi metabolizmin. Grupi i parë është jodotironinat: tiroksina dhe trijodotironina. Këto hormone rregullojnë metabolizmin e energjisë dhe ndikojnë në ndarjen dhe diferencimin e qelizave, duke përcaktuar zhvillimin e trupit. Jodothironinat veprojnë në shumë inde të trupit, por në në masën më të madhe në indet e mëlçisë, zemrës, veshkave, muskujt skeletorë dhe në një masë më të vogël në indin dhjamor dhe nervor.

Me hiperfunksionim të gjëndrës tiroide (hipertiroidizëm), vërehet formimi i tepërt i jodotironinave. Një tipar karakteristik tirotoksikoza është shpërbërja e përshpejtuar e karbohidrateve dhe yndyrave (të mobilizuara nga depot e yndyrës). Djegie e shpejtë Acidet yndyrore, glicerina dhe produktet e glikolizës kërkojnë konsum të lartë të oksigjenit. Mitokondria rritet në madhësi, bymehet dhe forma e tyre ndryshon. Prandaj, tirotoksikoza nganjëherë quhet "sëmundje mitokondriale". Nga jashtë, hipertiroidizmi manifestohet si simptomat e mëposhtme: rritje e metabolizmit bazal, rritje e temperaturës së trupit (rritje e prodhimit të nxehtësisë), humbje peshe, takikardi e rëndë, rritje e ngacmueshmërisë nervore, fryrje e syve, etj. Këto çrregullime mund të lehtësohen ose me heqjen kirurgjikale të një pjese të gjëndrës tiroide, ose me ndihmën e barna që pengojnë aktivitetin e tij.

Me hipofunksion (hipotiroidizëm) të gjëndrës tiroide ka mungesë të iodothyronines. Hipotiroidizmi në fillim fëmijërinë i quajtur kretinizëm ose myxedema tek fëmijët, dhe tek të rriturit thjesht myxedema. Kretinizmi karakterizohet nga të theksuara fizike dhe prapambetje mendore. Kjo shpjegohet me një ulje të efektit të jodotironinës në ndarjen dhe diferencimin e qelizave, gjë që sjell rritje të ngadaltë dhe jonormale. ind kockor, diferencimi i dëmtuar i neuroneve. Tek të rriturit, myxedema manifestohet në një ulje të metabolizmit bazal dhe temperaturës së trupit, dëmtim të kujtesës dhe dëmtim lëkurën(tharja, qërimi) etj Në indet e trupit zvogëlohet metabolizmi i karbohidrateve dhe yndyrave dhe të gjitha proceset energjetike. Hipotiroidizmi eliminohet nga trajtimi me barna jodotironine.

Grupi i dytë përfshin kalciotoninën (një proteinë me peshë molekulare 30,000), ajo rregullon metabolizmin e fosfor-kalciumit, veprimi i tij diskutohet më poshtë.

Mekanizmat e veprimit të hormoneve.

Ju lutemi vini re se mekanizmi i veprimit të hormoneve varet nga ai natyra kimike dhe vetitë - tretshmëria në ujë ose yndyrna. Sipas mekanizmit të veprimit, hormonet mund të ndahen në dy grupe: veprim i drejtpërdrejtë dhe i largët.

1. Hormonet veprim i drejtpërdrejtë. Ky grup përfshin hormonet lipofile (të tretshme në yndyrë) - steroidet dhe jodotironinat. Këto substanca janë pak të tretshme në ujë dhe për këtë arsye formojnë komponime komplekse me proteinat e plazmës në gjak. Këto proteina përfshijnë si proteina transporti specifike (për shembull, transkortinën, e cila lidh hormonet e korteksit adrenal) dhe ato jospecifike (albuminën).

Hormonet me veprim të drejtpërdrejtë, për shkak të lipofilitetit të tyre, janë në gjendje të shpërndahen përmes shtresës së dyfishtë lipidike të membranave qelizore të synuara. Receptorët për këto hormone ndodhen në citosol. Kompleksi që rezulton i hormonit me receptorin lëviz në bërthamën e qelizës, ku lidhet me kromatinë dhe ndikon në ADN. Si rezultat, shkalla e sintezës së ARN-së në matricën e ADN-së (transkriptimi) dhe shpejtësia e formimit të proteinave specifike enzimatike në matricën e ARN-së (përkthimi) ndryshojnë. Kjo çon në një ndryshim në sasinë e proteinave enzimatike në qelizat e synuara dhe një ndryshim në drejtimin e tyre reaksionet kimike(shih Figurën 2).

Figura 2. Mekanizmi i ndikimit të hormoneve me veprim të drejtpërdrejtë në qelizë.

Siç e dini tashmë, rregullimi i sintezës së proteinave mund të kryhet duke përdorur mekanizmat e induksionit dhe shtypjes.

Induksioni i sintezës së proteinave ndodh si rezultat i stimulimit të sintezës së ARN-së së dërguar përkatëse. Në të njëjtën kohë, përqendrimi i një proteine ​​të caktuar enzimë në qelizë rritet dhe shpejtësia e reaksioneve kimike të katalizuara prej saj rritet.

Represioni i sintezës së proteinave ndodh duke shtypur sintezën e ARN-së së dërguar përkatëse. Si rezultat i shtypjes, përqendrimi i një proteine ​​të caktuar enzimë në qelizë zvogëlohet në mënyrë selektive dhe shkalla e reaksioneve kimike të katalizuara prej saj zvogëlohet. Mbani në mend se i njëjti hormon mund të nxisë sintezën e disa proteinave dhe të shtypë sintezën e proteinave të tjera. Efekti i hormoneve me veprim të drejtpërdrejtë zakonisht shfaqet vetëm 2 deri në 3 orë pas depërtimit në qelizë.

2. Hormonet e veprimit të largët. Hormonet me veprim të largët përfshijnë hormonet hidrofile (të tretshme në ujë) - katekolaminat dhe hormonet e natyrës proteinike-peptide. Meqenëse këto substanca janë të patretshme në lipide, ato nuk mund të depërtojnë në membranat qelizore. Receptorët për këto hormone janë të vendosura në sipërfaqja e jashtme plazma membrana qelizat e synuara. Hormonet me veprim të largët ushtrojnë efektin e tyre në qelizë me ndihmën e një mesazhi dytësor, i cili më së shpeshti është AMP ciklik (cAMP).

AMP ciklike sintetizohet nga ATP nga veprimi i adenilate ciklazës:

Mekanizmi i veprimit të largët të hormoneve është paraqitur në Figurën 3.

Figura 3. Mekanizmi i ndikimit të hormoneve me veprim të largët në qelizë.

Ndërveprimi i një hormoni me receptorin e tij specifik çon në aktivizimin e proteinës G të membranës qelizore. Proteina G lidh GTP dhe aktivizon adenilate ciklazën.

Adenilate ciklaza aktive konverton ATP në cAMP, cAMP aktivizon protein kinazën.

Protein kinaza joaktive është një tetramer që përbëhet nga dy nënnjësi rregullatore (R) dhe dy katalitike (C). Si rezultat i ndërveprimit me cAMP, tetrameri shkëputet dhe qendra aktive e enzimës çlirohet.

Protein kinaza fosforilon proteinat enzimë duke përdorur ATP, duke i aktivizuar ose inaktivizuar ato. Si rezultat i kësaj, shpejtësia e reaksioneve kimike në qelizat e synuara ndryshon (në disa raste rritet, në të tjera zvogëlohet).

Inaktivizimi i cAMP ndodh me pjesëmarrjen e enzimës fosfodiesterazë.

Hormonet e sekretuara nga gjëndrat sekretimi i brendshëm, lidhen me proteinat e transportit të plazmës ose, në disa raste, absorbohen në qelizat e gjakut dhe shpërndahen në organe dhe inde, duke ndikuar në funksionin dhe metabolizmin e tyre. Disa organe dhe inde kanë shumë ndjeshmëri e lartë ndaj hormoneve, prandaj quhen organet e synuara ose pëlhura -objektivat. Hormonet ndikojnë fjalë për fjalë në çdo aspekt të metabolizmit, funksionit dhe strukturës në trup.

Sipas ide moderne, veprimi i hormoneve bazohet në stimulimin ose frenimin e funksionit katalitik të disa enzimave. Ky efekt arrihet duke aktivizuar ose frenuar enzimat ekzistuese në qeliza duke përshpejtuar sintezën e tyre nëpërmjet aktivizimit të gjeneve. Hormonet mund të rrisin ose ulin përshkueshmërinë e membranave qelizore dhe nënqelizore ndaj enzimave dhe të tjera biologjike. substancave aktive, për shkak të së cilës veprimi i enzimës lehtësohet ose frenohet. hormon organik hekuri i trupit

Mekanizmi i diafragmës . Hormoni lidhet me membranën qelizore dhe, në vendin e lidhjes, ndryshon përshkueshmërinë e tij ndaj glukozës, aminoacideve dhe disa joneve. Në këtë rast, hormoni vepron si një efekt Automjeti membranat. Insulina e ka këtë efekt duke ndryshuar transportin e glukozës. Por ky lloj transporti i hormoneve rrallë ndodh në formë të izoluar. Insulina, për shembull, ka një mekanizëm veprimi membranor dhe membranor-intraqelizor.

Mekanizmi membranor-intraqelizor . Hormonet veprojnë sipas tipit membranor-ndërqelizor, të cilët nuk depërtojnë në qelizë dhe për këtë arsye ndikojnë në metabolizëm nëpërmjet një ndërmjetësi kimik ndërqelizor. Këto përfshijnë hormonet protein-peptide (hormonet e hipotalamusit, gjëndrrës së hipofizës, pankreasit dhe gjëndrat paratiroide, tirokalcitonin e gjëndrës tiroide); derivatet e aminoacideve (hormonet e palcës së veshkave - adrenalina dhe noradrenalina, e gjëndrës tiroide - tiroksinë, triiodothyronine).

Mekanizmi i veprimit ndërqelizor (citozolik). . Është karakteristikë e hormoneve steroide (kortikosteroidet, hormonet seksuale - androgjenet, estrogjenet dhe gestagenet). Hormonet steroide ndërveprojnë me receptorët e vendosur në citoplazmë. Kompleksi hormon-receptor që rezulton transferohet në bërthamë dhe vepron drejtpërdrejt në gjenom, duke stimuluar ose frenuar aktivitetin e tij, d.m.th. vepron në sintezën e ADN-së, duke ndryshuar shpejtësinë e transkriptimit dhe sasinë e ARN-së mesazhere (mARN). Një rritje ose ulje e sasisë së mARN-së ndikon në sintezën e proteinave gjatë përkthimit, gjë që çon në ndryshime aktiviteti funksional qelizat.

Veprimi i hormoneve bazohet në stimulimin ose frenimin e funksionit katalitik të enzimave të caktuara në qelizat e organeve të synuara. Ky veprim mund të arrihet duke aktivizuar ose frenuar enzimat tashmë ekzistuese. Për më tepër rol i rendesishem i takon monofosfat ciklik të adenozinës(cAMP) që është këtu ndërmjetës dytësor(roli i parësor

vetë hormoni vepron si ndërmjetës). Është gjithashtu e mundur të rritet përqendrimi i enzimave duke përshpejtuar biosintezën e tyre përmes aktivizimit të gjeneve.

Mekanizmi i veprimit të peptideve dhe hormoneve steroide të ndryshme. Aminat dhe hormonet peptide nuk depërtojnë në qelizë, por lidhen me receptorët specifikë në membranën qelizore në sipërfaqen e saj. Receptori i lidhur me enzimën adenilate ciklaza. Kompleksi hormon-receptor aktivizon adenilate ciklazën, e cila zbërthen ATP për të formuar cAMP. Veprimi i cAMP realizohet nëpërmjet një zinxhiri kompleks reaksionesh që çojnë në aktivizimin e enzimave të caktuara nëpërmjet fosforilimit të tyre, ato kryejnë efektin përfundimtar të hormonit (Fig. 2.3).

Oriz. 2.4 Mekanizmi i veprimit hormonet steroide une - hormoni hyn në qelizë dhe lidhet me një receptor në citoplazmë; II - receptori transporton hormonin në bërthamë; III - hormoni ndërvepron në mënyrë të kthyeshme me ADN-në e kromozomeve; IV - hormoni aktivizon gjenin mbi të cilin formohet ARN-ja (mARN) e dërguar; V-mRNA largohet nga bërthama dhe fillon sintezën e proteinave (zakonisht një enzimë) në ribozome; enzima realizon efektin hormonal përfundimtar; 1 - membrana qelizore, 2 - hormon, 3 - receptor, 4 - membrana bërthamore, 5 - ADN, 6 - mRNA, 7 - ribozome, 8 - sintezë proteinash (enzimash).

Hormonet steroide dhe Tk Dhe T 4(tiroksina dhe triiodothyronina) janë të tretshme në yndyrë, kështu që depërtojnë në membranën qelizore. Hormoni lidhet me një receptor në citoplazmë. Kompleksi hormon-receptor që rezulton transportohet në bërthamën e qelizës, ku hyn në një ndërveprim të kthyeshëm me ADN-në dhe nxit sintezën e një proteine ​​(enzime) ose disa proteinave. Duke ndezur gjenet specifike në një seksion të caktuar të ADN-së të njërit prej kromozomeve, sintetizohet ARN (mRNA) matricë (lajmëtare), e cila kalon nga bërthama në citoplazmë, ngjitet në ribozome dhe indukton sintezën e proteinave këtu (Fig. 2.4).

Ndryshe nga peptidet që aktivizojnë enzimat, hormonet steroide shkaktojnë sintezën e molekulave të reja të enzimës. Në këtë drejtim, efektet e hormoneve steroide shfaqen shumë më ngadalë se efektet e hormoneve peptide, por zakonisht zgjasin më shumë.

2.2.5. Klasifikimi i hormoneve

Në bazë të kritereve funksionale dallojnë tre grupe hormonesh: 1) hormonet që ndikojnë drejtpërdrejt në organin e synuar; këto hormone quhen efektor 2) hormonet, funksioni kryesor i të cilave është rregullimi i sintezës dhe çlirimit të hormoneve efektore;

këto hormone quhen tropikale 3) hormonet e prodhuara qelizat nervore Dhe rregullimi i sintezës dhe çlirimit të hormoneve të adenohipofizës; Këto hormone quhen hormone çliruese, ose liberina, nëse stimulojnë këto procese, ose hormone frenuese, statina, nëse kanë efekt të kundërt. Lidhja e ngushtë ndërmjet sistemit nervor qendror dhe sistemi endokrin kryhet kryesisht me ndihmën e këtyre hormoneve.

Në një sistem kompleks rregullimi hormonal dallohen pak a shumë organizmat zinxhirë të gjatë rregullore. Linja kryesore e ndërveprimeve: SNQ → hipotalamusi → gjëndrra e hipofizës → periferike gjëndrat endokrine. Të gjithë elementët e këtij sistemi janë të kombinuara reagime. Funksioni i disa gjëndrave endokrine nuk është nën ndikimin rregullator të hormoneve të adenohipofizës (për shembull, gjëndrat paratiroide, pankreasi, etj.).

Hormonet e sekretuara nga gjëndrat endokrine lidhen me proteinat e transportit të plazmës ose, në disa raste, absorbohen në qelizat e gjakut dhe shpërndahen në organe dhe inde, duke ndikuar në funksionin dhe metabolizmin e tyre. Disa organe dhe inde kanë një ndjeshmëri shumë të lartë ndaj hormoneve, prandaj quhen organet e synuara ose pëlhura–objektivat. Hormonet ndikojnë fjalë për fjalë në çdo aspekt të metabolizmit, funksionit dhe strukturës në trup.

Sipas koncepteve moderne, veprimi i hormoneve bazohet në stimulimin ose frenimin e funksionit katalitik të disa enzimave. Ky efekt arrihet duke aktivizuar ose frenuar enzimat ekzistuese në qeliza duke përshpejtuar sintezën e tyre nëpërmjet aktivizimit të gjeneve. Hormonet mund të rrisin ose zvogëlojnë përshkueshmërinë e membranave qelizore dhe nënqelizore ndaj enzimave dhe substancave të tjera biologjikisht aktive, duke lehtësuar ose frenuar veprimin e enzimës.

Dallohen këto lloje të mekanizmit të veprimit të hormoneve: membranore, membranore-brendaqelizore dhe ndërqelizore (citozoli).

Mekanizmi i diafragmës . Hormoni lidhet me membranën qelizore dhe, në vendin e lidhjes, ndryshon përshkueshmërinë e tij ndaj glukozës, aminoacideve dhe disa joneve. Në këtë rast, hormoni vepron si një efekt i transportit membranor. Insulina e ka këtë efekt duke ndryshuar transportin e glukozës. Por ky lloj transporti i hormoneve rrallë ndodh në formë të izoluar. Insulina, për shembull, ka një mekanizëm veprimi membranor dhe membranor-intraqelizor.

Mekanizmi membranor-intraqelizor . Hormonet veprojnë sipas tipit membranor-ndërqelizor, të cilët nuk depërtojnë në qelizë dhe për këtë arsye ndikojnë në metabolizëm nëpërmjet një ndërmjetësi kimik ndërqelizor. Këtu përfshihen hormonet protein-peptide (hormonet e hipotalamusit, gjëndrra e hipofizës, pankreasi dhe gjëndrat paratiroide, tirokalcitonina e gjëndrës tiroide); derivatet e aminoacideve (hormonet e palcës së veshkave - adrenalina dhe norepinefrina, hormonet e tiroides - tiroksinë, triiodothyronine).

Funksionet e lajmëtarëve kimikë ndërqelizor të hormoneve kryhen nga nukleotide ciklike - ciklike 3 ׳ ,5׳ – adenozinë monofosfat (cAMP) dhe ciklik 3 ׳ ,5׳ – guanozine monofosfat (cGMP), jonet e kalciumit.

Hormonet ndikojnë në formimin e nukleotideve ciklike: cAMP - përmes adenilate ciklazës, cGMP - përmes guanilate ciklazës.

Adenilate ciklaza është e ndërtuar në membranën qelizore dhe përbëhet nga 3 pjesë të ndërlidhura: receptori (R), i përfaqësuar nga një grup receptorësh membranorë të vendosur jashtë membranës, konjugues (N), i përfaqësuar nga një proteinë e veçantë N e vendosur në shtresën lipidike të membrana, dhe katalitike (C), e cila është një proteinë enzimatike, pra vetë ciklaza adenilate, e cila konverton ATP (adenozinë trifosfat) në cAMP.

Adenilate ciklaza funksionon sipas skemës së mëposhtme. Sapo hormoni lidhet me receptorin (R) dhe krijohet një kompleks hormon-receptor, formohet kompleksi N-proteinë-GTP (guanozinetrifosfat), i cili aktivizon pjesën katalitike (C) të adenilate ceclase. Aktivizimi i adenilate ciklazës çon në formimin e cAMP brenda qelizës në sipërfaqen e brendshme të membranës nga ATP.

Edhe një molekulë e hormonit që lidhet me receptorin shkakton funksionimin e adenilat ciklazës. Në këtë rast, për një molekulë të hormonit të lidhur, 10-100 molekula cAMP formohen brenda qelizës. Adenilateciklaza mbetet aktive për sa kohë që ekziston kompleksi hormon-receptor. Guanilate ciklaza punon në një mënyrë të ngjashme.

Protein kinazat joaktive gjenden në citoplazmën e qelizës. Nukleotidet ciklike - cAMP dhe cGMP - aktivizojnë kinazat e proteinave. Ka proteina kinaza të varura nga cAMP dhe cGMP të cilat aktivizohen nga nukleotidi i tyre ciklik. Në varësi të receptorit të membranës që lidh një hormon të caktuar, ndizet ose adenilate ceclaza ose guanilate ceclaza, dhe në përputhje me rrethanat, formohet ose cAMP ose cGMP.

Shumica e hormoneve veprojnë përmes cAMP, dhe vetëm oksitocina, tirokalcitonina, insulina dhe adrenalina veprojnë përmes cGMP.

Me ndihmën e protein kinazave të aktivizuara kryhen dy lloje rregullimi të aktivitetit enzimë: aktivizimi i enzimave ekzistuese me modifikim kovalent, pra fosfolimi; ndryshimi i sasisë së proteinës enzimë për shkak të ndryshimeve në shpejtësinë e biosintezës së saj.

Ndikimi i nukleotideve ciklike në proceset biokimike pushon nën ndikimin e një enzime të veçantë, fosfodiesterazës, e cila shkatërron cAMP dhe cGMP. Një tjetër enzimë, fosfoprotein fosfaza, shkatërron rezultatin e veprimit të protein kinazës, domethënë shkëput acidin fosforik nga proteinat enzimë, si rezultat i së cilës ato bëhen joaktive.

Ka shumë pak jone kalciumi brenda qelizës; ka më shumë jashtë qelizës. Ata hyjnë nga mjedisi jashtëqelizor përmes kanaleve të kalciumit në membranë. Në qelizë, kalciumi ndërvepron me proteinën që lidh kalciumin kalmodulin (CM). Ky kompleks ndryshon aktivitetin e enzimave, gjë që çon në ndryshime në funksionet fiziologjike të qelizave. Hormonet oksitocina, insulina dhe prostaglandina F 2α veprojnë përmes joneve të kalciumit. Kështu, ndjeshmëria e indeve dhe organeve ndaj hormoneve varet nga receptorët e membranës, dhe efekti i tyre specifik rregullator përcaktohet nga një ndërmjetës ndërqelizor.

Mekanizmi i veprimit ndërqelizor (citozolik). . Është karakteristikë e hormoneve steroide (kortikosteroidet, hormonet seksuale - androgjenet, estrogjenet dhe gestagenet). Hormonet steroide ndërveprojnë me receptorët e vendosur në citoplazmë. Kompleksi hormon-receptor që rezulton transferohet në bërthamë dhe vepron drejtpërdrejt në gjenom, duke stimuluar ose frenuar aktivitetin e tij, d.m.th. vepron në sintezën e ADN-së, duke ndryshuar shpejtësinë e transkriptimit dhe sasinë e ARN-së mesazhere (mARN). Një rritje ose ulje e sasisë së mRNA ndikon në sintezën e proteinave gjatë përkthimit, gjë që çon në një ndryshim në aktivitetin funksional të qelizës.