Мембранный механизм действия гормонов

1.2. Механизмы действия гормонов

Мембранный механизм действия гормонов

Гормоны, секретируемые железамивнутренней секреции, связываются странспортными белками плазмы или внекоторых случаях адсорбируются наклетках крови и доставляются к органами тканям, влияя на их функцию и обменвеществ.

Некоторые органы и тканиобладают очень высокой чувствительностьюк гормонам, поэтому их называюторганами-мишенямиилитканямимишенями.

Гормоны влияют буквальнона все стороны обмена веществ, функциии структуры в организме.

Согласно современным представлениям,действие гормонов основано на стимуляцииили угнетении каталитической функцииопределенных ферментов.

Этот эффектдостигается посредством активации илиингибирования уже имеющихся ферментовв клетках за счет ускорения их синтеза путём активации генов.

Гормоны могутувеличивать или уменьшать проницаемостьклеточных и субклеточных мембран дляферментов и других биологически активныхвеществ, благодаря чему облегчаетсяили тормозится действие фермента.

Различают следующие типы механизмадействия гормонов: мембранный,мембранно-внутриклеточный и внутриклеточный(цитозольный).

Мембранный механизм. Гормонсвязывается с клеточной мембраной и вместе связывания изменяет её проницаемостьдля глюкозы, аминокислот и некоторыхионов.

В этом случае гормон выступаеткак эффектор транспортных средствмембраны. Такое действие оказываетинсулин, изменяя транспорт глюкозы. Ноэтот тип транспорта гормонов редковстречается в изолированном виде.

Инсулин, например, обладает как мембранным,так и мембранно-внутриклеточныммеханизмом действия.

Мембранно-внутриклеточный механизм.По мембранно-внутриклеточному типудействуют гормоны, которые не проникаютв клетку и поэтому влияют на обменвеществ через внутриклеточногохимического посредника.

К ним относятбелково-пептидные гормоны (гормоныгипоталамуса, гипофиза, поджелудочнойи паращитовидной желез, тиреокальцитонинщитовидной железы); производныеаминокислот (гормоны мозгового слоянадпочечников – адреналин и норадреналин,щитовидной железы – тироксин,трийодтиронин).

Функции внутриклеточных химическихпосредников гормонов выполняютциклические нуклеотиды – циклический3׳,5׳аденозинмонофосфат (цАМФ) ициклический 3׳,5׳гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионыкальция.

Гормоны влияют на образование циклическихнуклеотидов: цАМФ – через аденилатциклазу,цГМФ – через гуанилатциклазу.

Аденилатциклаза встроена в мембрануклетки и состоит из 3-х взаимосвязанныхчастей: рецепторной (R),представленной набором мембранныхрецепторов, находящихся снаружи мембраны,сопрягающей (N), представленнойособымN–белком,расположенным в липидном слое мембраны,и каталитической (C),являющейся ферментным белком, то естьсобственно аденилатциклазой, котораяпревращает АТФ (аденозинтрифосфат) вцАМФ.

Аденилатциклаза работает по слудующейсхеме. Как только гормон связывается срецептором (R) и образуетсякомплекс гормон- рецептор, происходитобразовагние комплексаN– белок – ГТФ (гуанозинтрифосфат),который активирует каталитическую (С)часть аденилатцеклазы. Активацияаденилатциклазы приводит к образованиюцАМФ внутри клетки на внутреннейповерхности мембраны из АТФ.

Даже одна молекула гормона, связавшегосяс рецептором, заставляет работатьаденилатцеклазу. При этом на однумолекулу связавшегося гормона образуется10-100 молекул цАМФ внутри клетки. В активномсостоянии аденилатциклаза находитсядо тех пор, пока существует комплексгормон – рецептор. Аналогичным образомработает и гуанилатциклаза.

В цитоплазме клетки находятся неактивныепротеинкиназы. Циклические нуклеотиды-цАМФ ицГМФ- активируют пртеинкиназы.

Существуют цАМФ- зависимые и цГМФ –зависимые протеинкиназы, которыеактивируются своим циклическимнуклеотидом.

В зависимости от мембранногорецептора, связывающего определенныйгормон, включается или аденилатцеклаза,или гуанилатцеклазаи соответственнопроисходит образование или цАМФ, илицГМФ.

Через цАМФ действует большинствогормонов, а через цГМФ- только окситоцин,тиреокальцитонин, инсулин и адреналин.

При помощи активированных протеинкиназосуществляется два вида регуляцииактивности ферментов: активация ужеимеющихся ферментов путем ковалентноймодификации, то есть фосфолированием;изменение количества ферментного белказа счет изменения скорости его биосинтеза.

Влияние циклических нуклеотидов набиохимические процессы прекращаетсяпод влиянием специального фермента-фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ ицГМФ. Другой фермент – фосфопротеидфосфаза– разрушает результат действияпротеинкиназы, то есть отщепляетфосфорную кислоту от ферментных белков,в результате чего они становятсянеактивными.

Внутри клетки ионов кальция содержитсяочень мало, вне клетки их больше. Онипступают из внеклеточной среды покальциевым каналам в мембране. В клеткекальций взаимодействует с кальцийсвязывающимбелком калмодулином (КМ).

Этот комплексизменяет активность ферментов, чтоведет к изменению физиологическийфункций клеток. Через ионы кальциядействуют гормоны окситоцин, инсулин,простагландин F2α.

Такимобразом, чувствительность тканей иорганов к гормонам зависит от мембранныхрецепторов, а специфическое регуляторноевлияние их определяется внутриклеточнымпосредником.

Внутриклеточный (цитозольный)механизм действия. Он характерендля стероидных гармонов (кортикостероидов,половых гормонов – андрогенов, эстрогенови гестагенов). Стероидгные гормонывзаимодействуют с рецепторами,находящимися в цитоплазме.

Образовавшийсягормнон-рецепторный комплекс переноситсяв ядро и действует непосредственно нагеном, стимулируя или угнетая егоактивность, т.е. действует на синтезДНК, изменяя скорость транскрипции иколичество инфармационной (матричной)РНК (мРНК).

Увеличение или уменьшениеколичества мРНК влияет на синтез белкав процессе трансляции, что приводит кизменению функциональной активностиклетки.

Источник: https://studfile.net/preview/1151289/page:2/

Механизм действия гормонов

Мембранный механизм действия гормонов

а) Цитозольный механизм действия гормонов.

По цитозольному механизму действуют гормоны 1 группы, т.е. стероиды и йодтиронины, а также кальцитриол(рис.2). Их липофильные молекулы легко диффундируют сквозь плазматическую мембрану клеток-мишеней, в цитозоле которых они связываются со своим рецептором.

Рецептор, в частности глюкокортикоидов, содержит три функционально различные области: 1 – участок связывания гормона, расположенный в С-концевой части полипептидной цепи; 2 – участок, направляющий комплекс гормон-рецептор к ДНК. 3. Специфическая часть N-концевой области молекулы рецептора, необходимая для связывания с регуляторным участком транскриптона.

До взаимодействия с гормоном эта область связана с белком шапероном, который препятствует присоединению рецептора к ДНК.

Стероид взаимодействует со своим рецептором с образованием комплекса гормон-рецептор. В дальнейшем комплекс подвергается активации, в результате которой происходит объединение двух молекул рецептора с образованием димера, который приобретает способность связываться с ДНК.

Гормон-рецепторный комплекс перемещается в ядро, где связывается с регуляторными участками генов, которые носят название гормон-чувствительные элементы, выполняющие функции либо энхансеров т.е. усилителей транскрипции, либо сайленсоров т.е. успокоителей транскрипции.

Результатом связывания гормон-рецепторного комплекса с энхансером является инициация транскрипции, появляются новых мРНК, которые транслируются на рибосомах в цитозоле клеток. При связывании ГРК с сайленсорами происходит подавление транскрипции и соответственно угнетение синтеза белка.

Таким образом, данная группа гормонов оказывает влияние на метаболизм путем изменения количества белков-ферментов.

Рис.2 Цитозольный механизм действия гормонов

б) Мембранно-внутриклеточный механизм действия гормонов

Гормоны, которые хорошо растворяются в воде и не имеют специальных переносчиков через липидный слой мембраны, не могут проникнуть внутрь клетки-мишени. Рецепторы этих гормонов располагаются на плазматической мембране. Образующийся гормон-рецепторный комплекс регулирует концентрацию внутриклеточных посредников действия гормона.

В качестве внутриклеточных посредников могут выступать цАМФ, цГМФ, ионы кальция, метаболиты фосфоинозитидов и окислы азота. Посредством цАМФ реализуют свое действие глюкагон, кальцитонин, кортикотропин, α2, b- адренергические катехоламины, паратгормон, вазопрессин, и другие. Рассмотрим механизм действия перечисленных гормонов (рис.3). Вначале гормон образует со своим рецептором комплекс.

Гормон-рецепторный комплекс через специальный триггерный белок (G-белок) активирует фермент аденилатциклазу, расположенную на внутренней поверхности мембраны. Этот фермент преобразует АТФ в циклический АМФ. G-белок приобретает способность активировать аденилатциклазу после присоединения к нему ГТФ с образованием ГТФ-G-белок.

Одна из субъединиц G-белка осуществляет гидролиз ГТФ, лишает активности этот белок и активация аденилатциклазы прекращается. Некоторые факторы, например токсины холерного вибриона холерген и возбудителя коклюша способствуют аденилированию G-белка. Это поддерживает его в состоянии высокой активности и постоянно стимулирует активность аденилатциклазы.

Высокий уровень цАМФ определяет клиническую картину заболеваний: диарею при холере и кашель при коклюше. Образовавшийся цАМФ является аллостерическим модулятором активности протеинкиназы. Протеинкиназа содержит в своем составе 4 субъединицы: две из них регуляторные, а две каталитические. Присоединение цАМФ к регуляторным субъединицам протеинкиназы.

приводит к диссоциации комплекса и выделение в среду двух каталитических субъединиц. цАМФ-зависимые протеинкиназы осуществляют ковалентную модификацию фермента-мишени путем фосфорилирования, за счет чего достигается изменение их активности и характер клеточного ответа.

Описанные внутриклеточные события характеризуются тем, что в ходе их развития происходит многократное усиление исходного гормонального сигнала. Так для адреналина кратность амплификации составляет 106. Это позволяет добиться острого клеточного ответа при действии адреналина.

цАМФ является аллостерическим модулятором не только цитоплазматических протеинкиназ, но и ядерных.

Активация ядерных протеинкиназ также сопровождается фосфорилированием белков, выполняющих роль факторов транскрипции.

Благодаря активации данных белков происходит усиление транскрипции, появление новых матричных РНК и последующая их трансляция на рибосомах. Появление новых белков-ферментов приводит к

Рис.3 Мембранно-внутриклеточный механизм действия гормонов, использующий цАМФ в качестве вторичного посредника

увеличению мощности ферментативного аппарата клетки и ускорению определенных метаболических путей. Таким образом, через образование цАМФ гормоны могут оказывать влияние как на активность имеющихся в клетке ферментов, так и на скорость их синтеза.

в) Механизм действия гормонов, использующих фосфоинозитидный каскад.

Примерами гормонов, использующих этот механизм, могут быть тиреолиберин, гонадолиберин, вазопрессин.. После связывания гормона с рецептором происходит активация мембраносвязанного фермента фосфолипазы С, которая расщепляет один из фосфолипидов мембраны фосфатидилинозитолдифосфат на инозитолтрифосфат и диацилглицерол (рис.4).

Инозитолтрифосфат будучи водорастворимым компонентом перемещается в цитозоль и активирует кальциевые АТФ-азы, благодаря которым осуществляется перекачивание ионов кальция из пузырьков эндоплазматического ретикулума и митохондрий. Ионы кальция связываются с белком кальмодуллином в комплексе, с которым активируют протеинкиназы.

Протеининазы фосфорилируют белки-ферменты и таким образом изменяют их активность. Второй продукт гидролиза фосфотидилинозитолдифосфата диацилглицерол является физиологическим активатором протеинкиназы С, расположенной на внутренней поверхности плазматической мембраны. Для проявления ее максимальной активности необходим также ионизированный кальций.

Протеинкиназа С участвует в регуляции клеточных процессов путем фосфорилирования различных белков-мишеней.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/6_77381_mehanizm-deystviya-gormonov.html

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/4-21996.html

Мембранно-внутриклеточный механизм действия гормонов. Вторичные посредники на примере цГМФ

Мембранный механизм действия гормонов

Пути действия гормонов рассматриваются в виде двух альтерна­тивных возможностей:

1) действия гормона с поверхности клеточной мембраны после связывания со специфическим мембранным рецеп­тором и запуска тем самым цепочки биохимических превращений в мембране и цитоплазме (эффекты пептидных гормонов и катехоламинов);

2) действия гормона путем проникновения через мембрану и связывания с рецептором цитоплазмы, после чего гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро и органоиды клетки, где и реализует свой регуляторный эффект (стероидные Гормоны,гормоны щитовидной железы).

Система гуанилатциклаза-цГМФ

Система гуанилатциклаза-цГМФ. Активация мембранной гу-анилатциклазы происходит не под непосредственным влиянием гор­мон-рецепторного комплекса, а опосредованно через ионизирован­ный кальций и оксидантные системы мембран.

Типичная стимуля­ция активности гуанилатциклазы ацетилхолином также реализуется опосредованно через Са++ . Через активацию гуанилатциклазы ре­ализует эффект и натриуретический гормон предсердий — атриопептид.

Путем активации перекисного окисления стимулирует гу-анилатциклазу биологически активное вещество (тканевой гормон) сосудистой стенки — расслабляющий эндотелиальный фактор.

Под влиянием гуанилатциклазы из ГТФ синтезируется цГМФ, активи­рующий цГМФ-зависимые протеинкиназы, которые уменьшают ско­рость фосфорилирования легких цепей миозина в гладких мышцах стенок сосудов, приводя к их расслаблению. В большинстве тканей биохимические и физиологические эффекты цАМФ и цГМФ проти-воложны.

Примерами могут служить стимуляция сокращений сердца под влиянием цАМФ и торможение их цГМФ, стимуляция сокра­щения гладких мышц кишечника цГМФ и подавление цАМФ. цГМФ играет роль в гиперполяризации рецепторов сетчатки глаза под влиянием фотонов света. Ферментативный гидролиз цГМФ осущест­вляется с помощью специфической фосфодиэстеразы.

БИЛЕТ №8

Роль паратгормона и кальцитонина в регуляции уровня кальция в крови. Химическое происхождение, механизмы действия, органы-мишени, метаболические эффекты. Патологии, связанные с гипер- и гипофункцией этих гормонов.

Паратгормон – полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков, образуется и секретируется паращитовидными железами в виде высокомолекулярного прогормона. Прогормон после выхода из клеток подвергается протеолизу с образованием паратгормона.

Продукцию, секрецию и гидролитическое расщепление паратиреоидного гормона регулирует концентрация кальция в крови. Снижение её приводит к стимуляции синтеза и высвобождению гормона, а понижение вызывает обратный эффект. Паратгормон повышает концентрацию кальция и фосфатов в крови.

Паратиреоидный гормон действует на остеобласты, вызывая повышение деминерализации костной ткани. Активен не только сам гормон, но и его аминоконцевой пептид (1-34 аминокислоты). Он образуется при гидролизе паратиреоидного гормона в гепатоцитах и почках в тем большем количестве, чем ниже концентрация кальция в крови.

В остеокластах активизируются ферменты, разрушающие промежуточное вещество кости, а в клетках проксимальных канальцев почек ингибируется обратная реабсорбция фосфатов. В кишечнике усиливается всасывание кальция.

Кальцитонин– гормон гипокальциемического действия, пептидной природы, синтезируется в С-клетках (парафолликулярные клетки) щитовидной железы. Некоторое количество синтезируется с легких. Впервые на существование кальцитонина, обладающего способностью поддерживать постоянный уровень кальция в крови, указал в 1962 году Д.

Кнопп, который ошибочно считал, что этот гормон синтезируется паращитовидными железами. Главными мишенями действия гормона являются кости и почки. Основная физиологическая роль кальцитонина состоит в предотвращении гиперкальциемии, которая возможна при поступлении кальция в организм. Эта функция осуществляется, скорее всего, путем торможения выхода кальция из костей.

Основной функций данного гормона является антагонистическое действие по отношению к паратгормону (гормону, вырабатываемого паращитовидными железами, так же участвующему в регуляции метаболизма кальция и повышающего содержание кальция в крови. См “Паратгормон”).

Действие кальцитонина и паратгормона на кости имеет в общем противоположный характер, но в то же время он не является антипаратгормоном. Скорее всего эти гормоны действуют на различные виды клеток в костях. Регуляция синтеза кальцитонина контролируется концентрацией кальция в крови. Увеличение концентрации кальция стимулирует синтез гормона, снижение приводит к обратному эффекту.

Действие кальцитонина проявляется в угнетении активности остеокластов, уменьшении резорбции кости, предотвращении высвобождения кальция из кости и, как следствие, снижении содержания кальция в крови. Кальцитонин оказывает прямое влияние на почки, повышая экскрецию кальция, фосфора и натрия за счет подавления их канальцевой реабсорбции.

Кальцитонин ингибирует всасывание кальция в тонкой кишке.

В клинической практике определение содержание кальцитонина в крови может иметь важное значение для диагностики медуллярного рака щитовидной железы, поскольку его содержание при данной форме рака в сыворотке крови увеличивается.

Следует учитывать, что повышение содержания кальцитонина в крови может происходить при раке легкого и молочной железы и опухолей других локализаций (рак простаты). Некоторое повышение в содержании возможно при беременности, лечении эстрогенами, введении кальция, передозировке витамина Д. Поэтому постановка диагноза проводится с учетом всех возможных методов обследования.

Органы-мишенидля ПТГ – кости и почки. В клетках почек и костной ткани локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы.

Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов.

Гиперпаратиреоз

При первичном гиперпаратиреозе нарушается механизм подавления секреции паратгормона в ответ на гиперкальциемию. Это заболевание встречается с частотой 1:1000. Причинами могут быть опухоль околощитовидной железы (80%) или диффузная гиперплазия желёз, в некоторых случаях рак паращитовидной железы (менее 2%).

Избыточная секреция паратгормона приводит к повышению мобилизации кальция и фосфатов из костной ткани, усилению реабсорбции кальция и выведению фосфатов в почках. Вследствие этого возникает гиперкальциемия, которая может приводить к снижению нервно-мышечной возбудимости и мышечной гипотонии.

У больных появляются общая и мышечная слабость, быстрая утомляемость и боли в отдельных группах мышц, увеличивается риск переломов позвоночника, бедренных костей и костей предплечья.

Увеличение концентрации фосфата и ионов кальция в почечных канальцах может служить причиной образования в почках камней и приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии.

Вторичный гиперпаратиреозвстречается при хронической почечной недостаточности и дефиците витамина D3 и сопровождается гипокальциемией, связанной в основном с нарушением всасывания кальция в кишечнике из-за угнетения образования кальцитриола поражёнными почками.

В этом случае секреция паратгормона увеличивается. Однако повышенный уровень паратгормона не может нормализовать концентрацию ионов кальция в плазме крови вследствие нарушения синтеза кальцитриола и снижения всасывания кальция в кишечнике. Наряду с гипокальциемией, нередко наблюдают гиперфостатемию.

У больных развивается повреждение скелета (остеопороз) вследствие повышения мобилизации кальция из костной ткани.

В некоторых случаях (при развитии аденомы или гиперплазии околощитовидных желёз) автономная гиперсекреция паратгормона компенсирует гипокальциемию и приводит к гипер-кальциемии (третичный гиперпаратиреоз).

Гипопаратиреоз

Основной симптом гипопаратиреоза, обусловленный недостаточностью паращитовидных желёз, – гипокальциемия.

Понижение концентрации ионов кальция в крови может вызвать неврологические, офтальмологические нарушения и нарушения ССС, а также поражения соединительной ткани.

У больного гипопарати-реозом отмечают повышение нервно-мышечной проводимости, приступы тонических судорог, судороги дыхательных мышц и диафрагмы, ларингоспазм

БИЛЕТ №9

Источник: https://megaobuchalka.ru/9/13637.html

Моя железа
Добавить комментарий