Механизм действия гормонов

Белковые гормоны, гормоны мозгового слоя надпочечников в силу своего строения не способны проникать через клеточную мембрану клетки-мишени. Поэтому они взаимодействуют с рецепторами на поверхности клеточной мембраны клетки-мишени. В результате образуется гормон-рецепторный комплекс, который активирует систему мессенджеров, находящихся в мембране и цитоплазме клетки. Благодаря этой активации в клетке меняется обмен веществ, тем самым проявляется гормональный эффект.

Аденилатциклазная система. Предназначена для действия белковых гормонов. Включает

- рецептор – на поверхности клеточной мембраны

- G-белок. Находится в мембране. Его неактивная форма представлена αβγ-субъединицами, при этом α-субъединица соединена с ГДФ

- фермент аденилатциклаза, участвующий в синтезе цАМФ из АТФ. Находится в мембране

- цАМФ (циклическая АМФ). Поступает в цитоплазму

- цАМФ-зависимая протеикиназа, фермент который фосфорилирует белки-ферменты, меняя их активность. Находится в цитоплазме. Неактивная форма протеинкиназы представлена RRCC-субъединицами, R-регуляторная субъединица, C-каталитическая субъединица.

Молекулярный механизм действия аденилатциклазной системы на примере белкового гормона глюкагона

Глюкагон вырабатывается при угрозе гипогликемии. Снижение концентрации глюкозы в крови вызывает импульс в ЦНС, далее импульс идет к поджелудочной железе, где происходит секреция и синтез глюкагона. Глюкагон идет в кровь и к печени. На поверхности гепатоцитов находятся рецепторы для глюкагона. Глюкагон связывается с рецепторами, образуется гормон-рецепторный комплекс. Этот комплекс активирует G-белок. При этом α-субъединица связывается с ГТФ, теряет связи с βγ-субъединицами. Таким образом, активная форма G-белка – это α-ГТФ. α-ГТФ активирует аденилатциклазу, в результате происходит синтез цАМФ из АТФ. цАМФ активирует цАФМ-зависимую протеинкиназу. При этом цАМФ присоединяется к R-субъединицам, они отделяются от С-субъединиц. Таким образом, активная протеинкиназа представлена С-субъединицами. Активная протеинкиназа участвует в реакции фосфорилирования фермента фосфорилазы, при этом остатки аминокислот серина, тирозина, треонина фермента фосфорилазы присоединяют фосфат от АТФ. Фермент фосфорилаза становится активным, он вызывает распад гликогена до глюкозы. Глюкоза поступает в кровь, ее концентрация в крови повышается, из крови глюкоза поступает к жизненноважным органам с целью получения энергии.

Гуанилатциклазная система

Включает

- рецептор – на поверхности клеточной мембраны

- G-белок. Находится в мембране. Его неактивная форма представлена αβγ-субъединицами, при этом α-субъединица соединена с ГДФ

- фермент гуанилатциклаза, участвующий синтеза цГМФ из ГТФ. Находится в мембране

- цГМФ (циклическая ГМФ). Поступает в цитоплазму

- цГМФ-зависимая протеикиназа, фермент который фосфорилирует белки-ферменты, меняя их активность. Находится в цитоплазме. Неактивная форма протеинкиназы представлена RRCC-субъединицами, R-регуляторная субъединица, C-каталитическая субъединица.

Молекулярный механизм действия гуанилатциклазной системы на примере белкового гормона предсердного натрий-уретического фактора (ПНФ)

ПНФ вырабатывается кардиомицитами предсердий при повышении концентрации натрия в крови, гиперволемии – повышение объема циркулирующей крови, при повышении артериального давления. Возникает импульс вЦНС, далее импульс идет к кардиомицитам, где происходит секреция и синтез ПНФ. ПНФ идет в кровь и к дистальным почечным канальцам. На поверхности клеток дистальных почечных канальцев находятся рецепторы для ПНФ. ПНФ связывается с рецепторами, образуется гормон-рецепторный комплекс. Этот комплекс активирует G-белок. При этом α-субъединица связывается с ГТФ, теряет связи с βγ-субъдиницами. Таким образом, активная форма G-белка – это α-ГТФ. α-ГТФ активирует гуанилатциклазу, в результате происходит синтез цГМФ из ГТФ. цГМФ активирует цГФМ-зависимую протеинкиназу. При этом цГМФ присоединяется к R-субъединицам, они отделяются от С-субъединиц. Таким образом, активная протеинкиназа представлена С-субъединицами. Активная протеинкиназа участвует в реакции фосфорилирования белков-ферментов, при этом остатки аминокислот серина, тирозина, треонина белков-ферментов присоединяют фосфат от АТФ. Белки-ферменты становится активным, они способствуют выведению натрия, хлора, воды из организма через почки. При этом калий всасывается клетками почечных канальцев. В крови снижается концентрация натрия, количество воды, снижается артериальное давление, усиливается диурез.

Кроме того, ПНФ действует на гладкомышечные клетки сосудов, вызывая их расслабление. На поверхности клеток сосудов находятся рецепторы для ПНФ. ПНФ связывается с рецепторами, образуется гормон-рецепторный комплекс. Этот комплекс активирует G-белок. При этом α-субъединица связывается с ГТФ, теряет связи с βγ-субъдиницами. Таким образом, активная форма G-белка – это α-ГТФ. α-ГТФ активирует гуанилатциклазу, в результате происходит синтез цГМФ из ГТФ. цГМФ активирует цГФМ-зависимую протеинкиназу. При этом цГМФ присоединяется к R-субъединицам, они отделяются от С-субъединиц. Таким образом, активная протеинкиназа представлена С-субъединицами. Активная протеинкиназа участвует в реакции фосфорилирования Са-АТФ-азы, которая активируется и способствует поступлению кальция из цитоплазмы в эндоплазматический ретикулум. В результате гладкомышечные клетки сосудов расслабляются, давление снижается.

Кроме мембранной гуанилатциклазы обнаружена цитоплазматическая гуанилатциклаза, которая активируется под действием оксида азота – NO. Оксид азота образуется из аргинина под действием фермента NO-синтазы эндотелия сосудов. Оксид азота активирует гуанилатциклазу, в результате увеличивается количество цГМФ, который вызывает расслабление сосудов и снижение артериального давления. Оксид азота образуется при применении нитросоединений – например, нитроглицерина.

Инозитолфосфатная и кальций-мессенджерная система

Предназначена для действия белковых гормонов. Включает

- рецептор – на поверхности клетки-мишени

- G-белок. Находится в мембране. Его неактивная форма представлена αβγ-субъединицами, при этом α-субъединица соединена с ГДФ

- фосфолипаза С – расщепляет фосфатидилинозитолдифосфат (ФИФ) до диацилглицерола (ДАГ) и инозитолтрифосфат (ИФ). Находится в мембране

- Са – выбрасывается в цитоплазму из эндоплазматического ретикулума

- белок кальмодулин – связывает кальций и регулирует активность белков-ферментов. Находится в цитоплазме.

- протеинкиназа С – фосфорилирует белки-ферменты, влияя на их активность. Находится в цитоплазме.

Молекулярный механизм действия инозитолфосфатной и кальций-мессенджерной системы на примере гонадолиберина

Гонадолиберин воздействует на клетки передней гипофиза, в результате в гипофизе вырабатываются гонадотропины. На поверхности клеток гипофиза присутствуют рецепторы для гонадолиберина. Гонадолиберин взаимодействует с рецепторами, образуется гормон-рецепторный комплекс. Этот комплекс активирует G-белок. При этом α-субъединица связывается с ГТФ, теряет связи с βγ-субъединицами. Таким образом, активная форма G-белка – это α-ГТФ. α-ГТФ активирует фосфолипазу С, которая расщепляет фосфатидилинозитолдифосфат (ФИФ) до диацилглицерола (ДАГ) и инозитолтрифосфат (ИФ). ИФ проникает в цитоплазму воздействует на каналы эндоплазматического ретикулума, что вызывает выброс кальция в цитоплазму. Кальций связывается белком кальмодулином. Кальмодулин активирует белки-ферменты, ответственные за синтез гонадотропинов. ДАГ связывается с кальцием, фосфатидилсерином, протеинкиназой С, в результате протеинкиназа С активируется и фосфорилирует белки-ферменты, которые активируются и способствуют синтезу гонадотропинов.

Механизм действия, проникающих в клетку гормонов

Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы являются липофильными, поэтому легко проникают через мембраны клеток-мишеней. Рецепторы для этих гормонов находятся в цитоплазме или ядре.

Механизм действия на примере кортизола.

Кортизол вызывает распад белков мышц до аминокислот, далее из этих аминокислот происходит синтез глюкозы в печени. При угрозе гипогликемии образуется импульс в ЦНС, который поступает в гипоталамус, где происходит секреция и синтез кортиколиберина. Кортиколиберин вызывает секрецию и синтез АКТГ в передней доле гипофиза. АКТГ вызывает секрецию и синтез кортизола в коре надпочечников. Кортизол поступает в кровь и идет к печени. Проникает в клетки гепатоцитов, находит свой рецептор в цитоплазме, образуется гормон-рецепторный комплекс, который идет в ядро. В ядре гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с ДНК, где закодированы белки-ферменты для синтеза глюкозы из аминокислот. Происходит активация участка ДНК, на этом участке осуществляется транскрипция – синтез иРНК, которая поступает в цитоплазму, где участвует в трансляции, в результате образуются белки-ферменты, необходимые для синтеза глюкозы. Глюкоза поступает в кровь, оттуда к жизенноважным органам с целью получения энергии.