Гормоны

ГОРМОНЫ животных (от греческого ?ρμ?ω - приводить в движение, побуждать), группа биологически активных веществ, которые секретируются специализированными органами (железами внутренней секреции), скоплениями специализированных клеток или отдельными клетками. Участвуют в регуляции метаболической активности клеток и координации функций различных органов и тканей. Многие гормоны, в том числе выделяемые железами, поступают в кровь и действуют на другие органы и ткани, расположенные на значительном расстоянии от места их синтеза. Некоторые гормоны способны проявлять местное действие и влиять на состояние близлежащих клеток (паракринный эффект), а также на клетки, в которых они образуются (аутокринный эффект). В этом случае их часто называют гормоноидами, тканевыми гормонами, или парагормонами. К их числу, например, относятся гистамин и серотонин, брадикинин, простагландины и многие другие гормоны. Физиологически активные вещества, вырабатываемые клетками нервной ткани, называют нейрогормонами. В ряде случаев одни и те же вещества могут выполнять функцию и гормонов, и медиаторов (например, дофамин, серотонин и некоторые пептидные гормоны).

Гормоны  характеризуются высокой биологической активностью (действуют в очень низких концентрациях - 10^-6 -10^-12 моль/дм³) и специфичностью (даже очень близкие по химической структуре гормоны часто проявляют разные биологические эффекты). Под контролем гормонов протекают все этапы развития животных, все основные процессы жизнедеятельности; они обеспечивают нормальный рост органов и тканей, формирование клеточного фенотипа и дифференцировку тканей, формирование пола и размножение, адаптацию к меняющимся условиям внешней среды, поведенческие реакции, а также поддержание внутренней среды организма (гомеостаза). Совокупность регулирующего воздействия разных гормонов на функции организма называется гормональной регуляцией. Некоторые гормоны по-разному воздействуют на различные ткани. У позвоночных, например, инсулин повышает потребление глюкозы и её окисление в мышечных клетках, липогенез - в жировой ткани, транспорт аминокислот - в клетках печени и лимфоцитах, синтез белка - в печени и мышцах и т. д. К концу 1980-х годов в науке сформировалось убеждение, что у высокоразвитых животных и человека железы внутренней секреции и синтезируемые ими гормоны образуют единую эндокринную систему; общий контроль над периферическими железами осуществляет гипоталамус, который получает информацию из разных отделов головного мозга и из омывающей его крови. Образуемые в нём рилизинг-гормоны и статины выполняют роль связующего звена между нервной и эндокринной системами. Они регулируют (усиливают или тормозят) выделение гипофизом тропных гормонов, которые, в свою очередь, стимулируют выделение периферическими железами (щитовидной железой, корой надпочечников, половыми железами) гормонов, оказывающих непосредственное регулирующее влияние на различные органы и ткани. Все уровни этой системы связаны между собой механизмами обратной связи: избыток гормонов в крови приводит к приостановке его выделения железой, а дефицит - к стимуляции выделения. Кроме того, важную роль в регуляции играют медиаторы симпатических и парасимпатических нервных волокон (например, в случае стресса в ответ на нервные импульсы мозговое вещество надпочечников увеличивает секрецию адреналина и норадреналина). Выделение ряда гормонов может регулироваться соотношением гормонов-антагонистов (например, инсулин - глюкагон), а также содержанием в крови специфических метаболитов (например, избыток глюкозы стимулирует секрецию поджелудочной железой инсулина). Некоторые, вырабатываемые в гипоталамусе (вазопрессин и окситоцин) и гипофизе (соматотропин и пролактин) пептидные гормоны проявляют действие на периферии и воздействуют непосредственно на органы и ткани-мишени.

Первоначально полагали, что гормоны выделяются только железами внутренней секреции. Однако в конце 20 века были открыты гормоны, которые секретируются в кровь другими органами и тканями. Например, инсулиноподобные ростовые факторы (ИРФ) вырабатываются печенью и другими органами; они сходны по химической структуре и механизму действия с инсулином, но выполняют другие физиологические функции, которые контролируются соматотропином. Различные органы секретируют в кровь ряд эпидермальных ростовых факторов (ускоряют заживление ран, рост мышц и кровеносных сосудов и так далее), продуцируют фактор роста эндотелия сосудов, способствующий росту и формированию кровеносных сосудов. Клетки сердечнососудистой системы выделяют натрийуретические гормоны, которые усиливают выведение ионов натрия из организма, вызывают расширение сосудов, участвуют в регуляции роста костной ткани, контролируют другие функции. В сердечной мышце в значительных количествах вырабатывается адреномедуллин, а также белок, сходный с паратгормоном. Оба эти гормона, как и натрийуретические гормоны, индуцируют расширение сосудов, и с их помощью сердце регулирует кровяное давление, а нарушение функции этих гормонов вызывает развитие злокачественной гипертонии в сочетании с различными формами пороков сердца. В стенках кровеносных сосудов образуются три типа эндотелинов (один из них сужает кровеносные сосуды, два других обладают противоположным действием). Синтезируемые в жировой ткани лептин и адипонектин активируют липидный обмен, стимулируют окисление жиров, участвуют в регуляции иммунной системы, выполняют другие функции. Адипонектин проявляет также гипотензивное действие, препятствует образованию склеротических бляшек и развитию атеросклероза. Многие гормоны выделяются клетками желудочно-кишечного тракта (смотри Гастроинтестинальные гормоны). Описана группа ядерных рецепторов, взаимодействующих с простагландинами и ненасыщенными жирными кислотами; это свидетельствует о том, что гормональными свойствами обладают также поступающие в организм с пищей ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линоленовая, арахидоновая и др.). К «пищевым гормонам» относится также витамин D, участвующий в регуляции минерального обмена.

По химической природе гормоны позвоночных животных, в том числе человека, делят на три основные группы:

1) пептидные и белковые, среди которых встречаются как простые (инсулин, соматотропин, пролактин и др.), так и сложные (гликопротеины - тиреотропный гормон, лютропин и фоллитропин) белки;

2) производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тиреоидные гормоны - тироксин, трииодтиронин);

3) стероидные (половые гормоны и кортикостероиды).

Гормоны  действуют как сигнальные вещества, переносящие соответствующую информацию (сигнал) в клетки-мишени. Их действие реализуется через связывание со специфическими для данного гормона рецепторными белками, расположенными на поверхности или внутри клеток-мишеней. Белковые и пептидные гормоны, адреналин и норадреналин взаимодействуют с рецепторами, встроенными в клеточные мембраны. При этом сначала происходит высвобождение внутрь клетки так называемых вторичных посредников (мессенджеров), в роли которых могут выступать циклические 3’-,5’-аденозинмонофосфат (цАМФ), циклические 3’-,5’-гуанозинмонофосфат (цГМФ) и фосфоинозитиды. Они запускают внутриклеточный каскадный механизм - цепь ферментативных реакций, усиливающих исходный сигнал путём регуляции активности ферментов, фосфорилирующих различные белки (чаще всего другие ферменты). Например, взаимодействие адреналина со своим рецептором сопровождается повышением уровня цАМФ и приводит к активации внутриклеточной цАМФ-зависимой протеинкиназы; последняя фосфорилирует (активирует) фермент киназу, а та, в свою очередь - ещё один фермент, фосфорилазу, обеспечивающую распад (фосфоролиз) гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата. По аналогичному механизму действуют вазопрессин, тиреотропин, глюкагон, лютропин, фоллитропин и многие другие (смотри Циклические нуклеотиды). Стероидные гормоны и производные тирозина - тиреоидные гормоны, будучи липофильными соединениями, свободно проходят через клеточную мембрану и связываются с рецепторами, находящимися в цитоплазме или ядре клеток. Образовавшиеся комплексы гормонов с рецепторами взаимодействуют с регуляторными участками генов и тормозят или активируют их экспрессию.

Недостаточное или избыточное выделение гормонов приводит к эндокринным заболеваниям. С нарушениями гормональной регуляции во многом связаны процессы старения, развитие сердечнососудистых и других болезней. Снижение секреции инсулина, например, вызывает сахарный диабет, уменьшение секреции тиреоидных гормонов - аддисонову болезнь, снижение продукции гормона роста - нанизм, а избыточная секреция гормона роста в раннем возрасте приводит к гигантизму, у взрослых людей - к акромегалии. Наука о гормонах - эндокринология. О гормонах растений смотри Фитогормоны.

Лит.: Взаимодействие гормонов с рецепторами: Молекулярные аспекты. М., 1979; Ткачу к В. А. Введение в молекулярную эндокринологию. М., 1983; Панков Ю. А. Гормоны - регуляторы жизни в современной молекулярной эндокринологии // Биохимия. 1998. Т. 63. № 12; Молекулярная эндокринология: Фундаментальные исследования и их отражение в клинике. М., 2003; Панков Ю.А. Белковые гормоны, рецепторы и другие белки в механизмах гормональной регуляции // Биомедицинская химия. 2004. Т. 50. № 2; Смирнов А. Н. Элементы эндокринной регуляции. М., 2006.