Общая характеристика и классификация гормонов
Одним из основных условий нормального функционирования всех органов и систем организма является гомеостаз, т.е. относительная, динамическая, количественная и качественная постоянство его внутренней среды. Это
означает, что все биохимические компоненты или показатели организма варьируются в относительно узких гомеостатических границах. Например, содержание сахара в крови здорового человека варьируется в пределах 3,3-5,5 ммоль / л, остаточного азота, т.е. азота всех небелковых соединений, - 14,3-28,6 ммоль / л, общего белка сыворотки крови - 6, 6-8,5 ммоль / л.
Эта относительная устойчивость в организме высших животных и человека обеспечивается сложной системой регуляции, координации и интеграции всех процессов, протекающих в организме.
Основными и универсальными регуляторами химических реакций, обеспечивающих обмен веществ у всех живых организмов, являются ферменты. Они продуцируются всеми живыми существами и являются катализаторами биохимических превращений, которые лежат в основе жизни.
В ходе эволюции, по мере развития организмов, усложнение их строения, функций и обмена, произошла дифференциация тканей и органов, и возникли новые, более совершенные, высшие формы регуляторных механизмов. У высших организмов главное значение в системе регуляции приобретает нервная система, которая является главным регулятором функций организма и его связей с внешней средой.
Наряду с нервной системой сформировался аппарат специализированных анатомо-физиологических образований - желез внутренней секреции, или эндокринных желез (endo - внутрь, krino - отделять, греч.).
В эндокринных железах синтезируются высокоактивные вещества, которые выделяются не в пролив, ведущий на поверхность тела или к одному из внутренних органов, а непосредственно в кровь или лимфу. По этой причине их называют железами без выводных проток, или железами внутренней секреции.
В 1855 году Клод Бернар установило, что печень обладает способностью превращать сахар крови на животный крахмал - гликоген и, наоборот, в случае необходимости использовать гликоген, превращая его в сахар. Способность печени выделять сахар в кровь, т.е. во внутреннюю среду организма, Клод Бернар назвал внутренней секрецией. Свойственную же этому органу способность вырабатывать желчь, которая через специальную выводной проток поступает в кишечник (орган, который соединяется с внешней средой), Клод Бернар назвал внешней секрецией.
Следует иметь в виду, что одни эндокринные железы, например, щитовидной, паращитовидных железах, гипофиз, надпочечники - действительно совершенно лишены выводных проток. Другие, например, поджелудочная железа, яичники, семенники имеют как внешнюю секрецию (через проливы), так и внутреннюю, то есть выделяют секреты, которые переносятся кровью. Секреты эндокринных желез, которые регулируют обмен веществ и развитие организма, были названы гормонами. Термин «гормон» был введен Бейлисом и Старлинг в году при изучении ими действия секретина. Термин образован от корня греческого слова hormao - «возбуждать», приводить в действие. Гормональная и нервная регуляция тесно взаимосвязаны и функционируют как единая нейроэндокринная система регуляции.
Гормоны функционируют как химические посредники, переносящие соответствующую информацию (или сигнал) в определенное место - клетку-мишень. Это обеспечивается наличием в последний высокоспецифического рецептора, с которым связывается гормон. В результате взаимодействия гормона с рецептором инициируется определенная последовательность процессов, природа которым определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, которой принадлежит рецептор.
Гормоны - это биологически активные вещества, которые секретируются железами внутренней секреции, и поступают в кровь или лимфу и регулируют обмен веществ и физиологические функции в тканях-мишенях. Биосинтез и секреция гормонов является главной функцией эндокринных желез.
Ряд структурно-функциональных образований центральной нервной системы является одновременно и железами внутренней секреции. Поэтому эндокринные железы делятся на центральные и периферические (табл. 17).
К центральным относятся: гипоталамус, гипофиз и эпифиз; к периферическим - щитовидная железа, паращитовидные железы, поджелудочная железа (клетки островков Лангерганса), надпочечники, половые железы (семенники и яичники), плацента (временная эндокринная железа периода беременности), тимус.
Система, по которой гормоны транспортируются к тканям-мишеням, и нервная система служат в организме высших животных и человека главными путями передачи информации. Эти два коммуникационные пути обеспечивают функционирование в каждом органе механизмов интеграции большого количества химических реакций.
Кроме гормонов в биологических жидкостях и тканях обнаружено большое количество различных соединений, которые являются биорегуляторы. Однако, в отличие от гормонов, эти биологически активные вещества синтезируются НЕ эндокринными железами, а клетками различных органов и тканей, предназначенными выполнять определенные функции. Например, энтерохромаффинных клеток кишечника выделяют серотонин, который регулирует функцию кишечника; в тучных клетках соединительной ткани образуются гистамин, а в клетках почек - ангио-Тензин, участвующих в регуляции артериального давления широко распространены в тканях и жидкостях организма калликреин, которые образуют кале -дин и брадикинин с их выраженным гипотензивным эффектом, благодаря сильной сосудорасширяющего действия и т.д.
Эти биологически активные соединения проявляют свое действие как дистантно, так и в месте своего образования. Они называются тканевыми гормонами, или парагормонамы.
По химической природе гормоны представляют собой весьма разнообразные вещества, но в основном их можно разделить на три группы: 1. Гормоны белковой и пептидной природы.
1.1. Гормоны-белки (гормон поджелудочной железы - инсулин, некоторые гормоны передней доли гипофиза - соматотропный гормон, гонадотропные гормоны и др..).
1.2. Гормоны-пептиды (гормоны гипоталамуса, гормоны задней доли гипофиза - окситоцин и вазопрессин, ангиотензин и др..).
2. Гормоны - производные аминокислот (адреналин, норадреналин - производные
фенилаланина и тирозина; тиреоидные гормоны - производные тирозина; мелатонин - производное триптофана и др..).
3. Гормоны липидной природы:
3.1. Гормоны-стероиды (кортикостероиды, половые гормоны).
3.2. Простагландины.
В физиологических условиях для большинства гормонов (за исключением е-дтиронинив) характерен относительно небольшой период полураспада (от нескольких минут до 1-2 часов). Поэтому для эффективного функционирования в качестве регуляторов, поддерживающих нормальный физиологический состояние, гормоны должны постоянно синтезироваться и секретироваться, быстро действовать и в то же время быстро инактивироваться.
В организме высших животных и человека гормоны проявляют регулирующее влияние на такие процессы, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность: во-первых, обмен веществ, во-вторых, морфогенез (процессы роста, дифференцировки и формирования конституции), в-третьих, половое развитие и функцию репродукции; в-четвертых, такие реакции адаптации организма, как приспособление к условиям существования, меняются. Всем гормонам, независимо от химической структуры и места их биосинтеза и секреции, характерны некоторые общие свойства:
1) высокая биологическая активность - гормоны проявляют свое действие в очень малых концентрациях;
2) специфичность действия - каждый гормон вызывает строго специфические ответные реакции органов и тканей;
3) дистантность действия - гормоны проявляют свое влияние на метаболизм органов и тканей, расположенных на расстоянии от места их образования;
4) высокая избирательность действия - гормоны проявляют свое влияние только на чувствительные к ним органы-мишени, клетки которых имеют специфические белковые рецепторы к данного гормона.