Реферат: Действие и синтез гормонов
--PAGE_BREAK--КальмодулинЭффект кальмодулина очень похож на эффект цАМФ. В клетке по мере дифференцировки образуется набор Са2+-кальмодулин-чувствительных белков. Кальмодулин активирует ферменты связываясь с ними и изменяя их конформацию. В то же время кальмодулин сам является аллостерическим белком, который проявляет свои биологические свойства только в связанном с ионами Са виде. Комплекс кальмодулина с Са может изменять активность белков одним из двух способов:
1) путем прямого воздействия на фермент-мишень
2) через активируемую этим комплексом протеинкиназу
Взаимодействие вторых посредников
Как было показано на рис.2 Фосфатидилинозитол также запускает кальмодулин. В то же время кальмодулин как и цАМФ активируют белки-ферменты благодаря чему вызывается биологический эффект. Даже среди 3 известных на сегодняшний день типов вторичных посредников мы видим тесное взаимодействие.
Рассмотрим взаимодействие кальмодулина и цАМФ. Большое разнообразие набора кальмодулиновых белков в клетке ведет к различному действию на цАМФ в разных клетках организма. В одном случае кальмодулин активирует фосфодиэстеразу (см. рис.1) что приводит к ингибированию эффекта цАМФ. В другом случае он активирует аденилатциклазу, в третьем ингибирует. В связи с таким разнообразием эффектов Расмуссен предположил 5 различных ситуаций, в которых конечная интегральная реакция зависит от одновременного присутствия цАМФ и Са2+, действующих вместе или последовательно:
· равноправное партнерство, когда оба посредника необходимы для полного проявления биологического эффекта
· тот или другой посредник играет главную роль, а другой лишь облегчает его роль
· посредники действуют последовательно, т.е. высвобождение Са повышает продукцию цАМФ (активирует аденилатциклазу) и дальше они действуют вместе
· двойной контроль является излишним
· посредники являются антагонистами, т.е. выступают в роли «сигнала выключения друг друга»
Гормон роста (соматотропин)
Как и каждый гормон аденогипофиза соматотропин синтезируется под действием рилизинг фактора (ГР-РФ). Стимуляторами выработки ГР-РФ являются тиреоидный гормоны и глюкокортикоиды. Главным ингибитором реактивности питуицитов по отношению к ГР-РФ является соматостатин. Он стимулируется соматомединами. То есть можно сказать что соматостатин действует по методу обратной связи.
ГР-РГ стимулирует как секрецию так и синтез СТГ. Этот эффект опосредуется связыванием ГР-РФ с рецепторами плазматической мембраны соматотрофов и активацией трех систем вторичных посредников. С их помощью происходит усиленный синтез мРНК СТГ. Этот эффект действия водорастворимого гормона на ядерный аппарат клетки объясняют фосфорилированием и дефосфорилированием определенной группы протеинкиназ, которые действуют на генетический аппарат клетки. На данный момент ни одна из этих протеинкиназ не идентифицирована.
СТГ не действует прямо на клетку. Он переносится кровью в печень где превращается в соматомедины. То что СТГ не действует прямо на гормон было доказано на опыте, когда изолированную хрящевую ткань перфузировали раствором, который содержал большое количество СТГ и не наблюдали никакого ее роста. При помещении ее в нормальную сыворотку крови ее клетки росли. Потом были найдены соматомедины, которые непосредственно вызывают эффект роста.
Клеточный механизм действия СТГ на хрящевую ткань связан с эффектами соматомедина. Хотя стимуляция роста и других тканей, таких как печень и мышцы, может опосредоваться аналогичным механизмом, in vitro показано и прямое действие СТГ на мышцу. Так, подобно инсулину СТГ вызывает независимое от синтеза белка усиление транспорта глюкозы. Спустя некоторое время после добавления СТГ мышца приобретает резистентность к действию инсулина, и в этот период усиливается транспорт аминокислот, зависящий от синтеза нового белка. Действие СТГ на печень до сих пор недостаточно изучено. Гормон стимулирует синтез белка, РНК. Это в свою очередь ведет к увеличению количества полисом. Также в конце концов он стимулирует синтез ДНК. На данный момент неизвестно, как СТГ, имеющий рецепторы на мембране может вызывать эффекты похожие на действие стероидных гормонов. Можно предположить, что он вызывает такие эффекты вызывая синтез ферментов, отвечающих за синтез нуклеиновых кислот. Это также доказывает то, что жирорастворимые гормоны включают только определенные гены, а СТГ ведет к генерализованой реакции увеличения синтеза белка на включенных генах, что ведет к росту клетки, а не к ее дифференциации.
До сих пор не вполне ясно, какие эффекты вызывает непосредственно СТГ, а какие соматомедины. Известно точно, что соматомедины действуют непосредственно на хрящевую ткань, вызывая в хондробластах:
· стимуляцию включения SO4 в протеогликаны
· стимуляцию включения тимидина в ДНК
· стимуляцию синтеза РНК
· стимуляцию синтеза белка
Тиреоидные гормоны (Т3 – Т4)
Пептидергические нейроны в преоптической области гипоталамуса синтезируют и выделяют в воротную систему гипофиза тиреотропин-рилизинг гормон (ТРГ). ТРГ стимулирует выработку в клетках гипофиза тиреотропного гормона (ТТГ). ТТГ представляет собой гликопротеид с молекулярной массой 29000. ТТГ может влиять на развитие тиреоидных фолликулярных клеток, предшествующих образованию самих фолликулов в щитовидной железе. Так, было показано, что тиреоидные клетки in vitro, диспергированные с помощью протеолитических ферментов, при добавлении в среду ТТГ вновь собираются в молекулы. Это показывает, что ТТГ способствует синтезу каких-то компонентов клеточной мембраны, необходимых для распознавания друг друга. ТТГ-рецепторный комплекс, образующийся в результате связывания ТТГ, вызывает ответные биологические реакции с помощью не менее четырех внутриклеточных посредников: цАМФ, инозитолтрифосфата, диацилглицерола и комплекса Са2+-кальмодулин. Интересно, что активация аденилатциклазы в мембранах тиреоидных клеток под действием ТТГ в основном обуславливается ингибированием Gи-белка. Под влиянием ТТГ в клетках тиреоидных фолликулов возникают глубокие морфологические изменения. Тиреоидная клетка в высокой степени полярна: на ее апикальной поверхности имеются многочисленные микроворсинки (увеличение площади), к которым прилегают запасы коллоида в фолликуле. Базальная поверхность клетки контактирует с кровью. Коллоид представляет собой белковый раствор богатый на остаток аминокислоты тирозина. В ходе биохимических реакций фенольный гидроксид тирозина соединяется с фенолом другого тирозина и присоединяя к себе йод образуется тетрайодтиронин, связанный пептидными связями с остатками других аминокислот. Такие белки называются тиреоглобулинами.
<img width=«400» height=«248» src=«ref-1_914991338-10806.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
Под действием ТТГ в клетку поступают ионы Са, которые связываясь с кальмодулином вызывают движение лизосом из базальной части клетки к апикальной. Здесь происходит слияние лизосомы с каплей коллоидного раствора и образующаяся в результате фаголизосома движется в обратном направлении. При этом имеющийся в ней набор гидролаз разщепляет пептидные связи и образуются тироксин и трийодтиронин, которые и попадают в кровь. Второй стадией действия ТТГ-рецепторного комплекса является выработка тиреоглобулина. В данном случае эффект ТТГ на фолликулярную клетку похож на действие СТГ. В ходе усиления синтеза РНК, повышения проникновения глюкозы в клетку синтезируется I-содержащий белок тиреоглобулин.
продолжение
--PAGE_BREAK--Тиреоидные гормоны в крови
После того как протеаза тиреоглобулина высвобождает занесенные в фолликулярном коллоиде T4 и Т3 они выходят из клетки и попадают в кровоток, где избирательно связываются с одним из нескольких белков-переносчиков. Считается, что при попадении в клетку тиреоидные гормоны диссоциируют с белком переносчиком.
Биологическое действие тиреоидных гормонов
Недостаточность и избыток тиреоидных гормонов сказывается практически на любом процессе жизнедеятельности.
В целом, чем раньше возникает дефицит гормона, тем сильнее это сказывается на ЦНС. Если такой дефицит долгое время остается без изменений, то могут наступить необратимые нарушения ЦНС. Даже возникновение гормональной недостаточности у ранее здорового взрослого человека ведет к появлению тех же симптомов психической иннертности, апатии и сонливости, которые характерны для ребенка с кретинизмом. Больной тиреотоксикозом ѕ возбужденный, беспокойный, эмоционально лабильный. Больной гипотиреозом предпочитает теплую погоду и сильно страдает от холода; при гипертиреозе ситуация обратная. Он «чрезмерно» приспособлен к холоду и плохо переносит тепло. По существу в тепле у него не выключается механизм адаптации к холоду. Нет такой системы органов, на которую не влиял бы дефицит или избыток тиреоидных гормонов. Поведенческие сдвиги, вызванные патологией щитовидной железы, отражают действие гормонов на ЦНС и нейромышечный аппарат. При гипертиреозе наблюдается мышечная слабость, усиленная всасываемость глюкозы, повышение ХОК, увеличение основного объема. При гипотиреозе наоборот.
Клеточные механизмы действия тиреоидных гормонов
Механизм действия тиреоидных гормонов не укладывается в обычные схемы, разработанные для стероидных гормонов, аминов и пептидных гормонов. От аминов и пептидов тиреоидные гормоны отличаются своей растворимостью в липидах, чем напоминают стероидные гормоны.
Также необходимо проводить различие между ролью тиреоидных гормонов в процессе дифференцировки и их ролью в поддержании функций полностью дифференцированных клеток.
1. Периферическое дейодирование Т4 Биологическим эффектом обладает Т3, поэтому существуют механизмы дейодирования тироксина. Тироксин попадает в клетки гипофиза, где под действием дейодиназы происходит синтез Т3. В то же время в тканям существует два вида дейодиназ: дейодиназа наружного кольца с образованием Т3 и дейодиназа внутреннего кольца с образованием рТ3 который не соединяется с рецепторами и поэтому не вызывает иологического эффекта. Таким образом ткани сами немного регулируют действие на них тиреоидных гормонов.
2. Действие на плазматическую мембрану. Хотя при изучении тиреоидных гормонов основное влияние уделяется процессам, происходящим в клеточном ядре, все же на плазматической мембране клеток, чувствительных к тиреоидным гормонам, обнаружены высокоаффинные участки связывания последних. Их эффектом служит стимуляция транспорта аминокислот.
3. Действие на митохондрии. В митохондриях найдены рецепторы к Т3. Установлено, что при гипотиреозе транспорт АДФ в митохондрию понижается, а при гипертиреозе увеличивается. Это ведет к изменению синтеза АТФ, что и сказывается на обмене веществ.
4. Ядро На ядерной мембране обнаружены рецепторы тиреоидных гормонов. Доказано, что связываясь с рецепторами тиреоидные гормоны усиливают транскрипцию не всех, а определенных для данных клеток иРНК.
С учетом того, что тиреоидные гормоны действуют на увеличение транспорта аминокислот, увеличение количества АТФ, то синтез новых белков происходит достаточно быстро. Избирательная стимуляция синтеза определенных иРНК ведет к дифференциации клетки в детстве, а в зрелом возрасте в поддержании ее нормального функционирования. Этот эффект очень сильно заметен по отношению к ЦНС, потому что нарушение образования тиреоидных гормонов в первую очередь стает заметным по изменениям поведения, психики и эмоциональности.
Вазопресин (АДГ)
Антидиуретический гормон (АДГ) ѕ это только один из компонентов сложного комплекса нейрональных, эндокринных и поведенческих механизмов, совместное действие которых обеспечивает гомеостаз жидкости и электролитов в организме. Однако на первой линии обороны гомеостаза располагаются АДГ, ренин-ангиотензин-альдостерон. Между тремя механизмами поддержания постоянства жидкости, электролитов и объема (АДГ, ренин-ангиотензин-альдостероновая система, жажда и питьевое поведение) тесная связь.
<img width=«432» height=«245» src=«ref-1_915002144-13373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
Клеточные механизмы действия АДГ АДГ влияет в основном на клетки трех типов: 1)клетки почечных канальцев 2)гладкомышечные клетки сосудов и 3)клетки печени. Влияние гормона на почки заключается в сохранении воды путем стимуляции ее реабсорбции из гипотонической мочи в дистальной части извитых канальцев и собирательных протоков. Действуя на гладкомышечные клетки кровеносных сосудов, АДГ участвует в гомеостатическом поддержании артериального давления. В печени эффект АДГ сходен с таковым глюкагона, т.е. он стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез. Рецепторы АДГ в почках известны как V2-рецепторы, а в кровеносных сосудах и печени как V1-рецепторы. АДГ активирует разные эффекторные системы и тем самым опосредуют разные биологические эффекты. V2-рецепторы чувствительных к АДГ клеток почечных канальцев расположены на контрлюминальной (обращенной к крови и лимфе) поверхности канальца. В клеточной мембране они взаимодействуют с комплексом G-белок-аденилатциклаза и стимулируют образование цАМФ. Наиболее отчетливый биологический эффект повышенного уровня цАМФ регистрируется на люминальной мембране с противоположной стороны клетки. В отсутствии АДГ люминальные мембраны чувствительных клеток практически не проницаемы для воды. В результате образуется гипотоническая моча, т.е. утрачивается ион-концентрирующая способность почек. При взаимодействии АДГ с рецепторами увеличивается концентрация цАМФ, фосфорилируются какие-то невыявленные на данный момент белки, и отдельные белковые частицы перемещаются из глубины клетки к ее люминальной мембране, где собираются в агрегаты. Эти примечательные частицы придают ранее водонепроницаемой мембране способность транспортировать в клетку воду, свободную от ионов. Вода идет по градиенту концентраций в кровеносное русло. Биологический эффект в клетках почечных канальцев полноценно проходит в присутствии кальмодулина, так как для него надо перенос определенных белковых комплексов, который происходит при наличии кальмодулина, который обеспечивает транспорт частиц микротрубочками. Реакция сосудов заключается в сокращении их гладкомышечного слоя и должна поэтому опосредоваться увеличением концентрации Са2+ в цитозоле. В реакции участвует и кальмодулин.
продолжение
--PAGE_BREAK--