Этапы образования и превращения гормонов.

1. Биосинтез гормона.

Биосинтез запрограммирован в генетическом аппарате специализированных эндокринных клеток. Следовательно, он зависит от структуры и экспрессии генов, кодирующих эти гормоны, а также от ферментов, регулирующих синтез гормона.

Отсутствие или дефект соответствующих генов приводит к эндокринопатии, например к карликовости при генетическом дефиците гормона роста.

Крупномолекулярные белково-пептидные гормоны синтезируются в полисомах. Затем они передаются в аппарат Гольджи, где «упаковываются» в виде пузырьков - визикул, покрытых тончайшей мембраной. Вместе с гормоном, как правило, упаковываются АТФ, липиды и ферменты. В таком виде гормон резервируется в эндокринной клетке. Мелкие пептиды синтезируются внерибосомальными цитоплазматическими ферментами.

Для образования стероидных гормонов и катехоламинов требуется совместное участие цитоплазматических и митохондриальных ферментных систем. Биосинтез стероидных гормонов происходит из общего предшественника - холестерина. Эти гормоны липофильны, т.е. хорошо растворяются в жирах. В силу этого они содержатся в цитоплазме в липидных каплях и выделяются по мере образования, без предварительного депонирования.

2. Секреция и транспорт гормонов.

Упакованный в везикулы или гранулы гормон передвигается по направлению к цитоплазматической мембране. Этот процесс осуществляется при участии системы микротрубочек и микрофиламентов, составляющих цитоскелет. Выходу белково-пептидных гормонов предшествует взаимодействие цитоплазматической мембраны и мембраны везикула, после чего происходит разрушение последних и выброс гормона из клетки. Этот процесс активируется многими факторами - медиаторами, высокой концентрацией калия, электрическими стимулами и др. Секреция гормона сопровождается затратой энергии. Для секреции необходимо участие ионов Са²⁺, которые активируют белки цитоскелета, способствуют взаимодействию с ними гранул гормона. Поэтому снижение содержания Са²⁺ во внеклеточной среде и поступление его в эндокринную клетку неминуемо приводит к уменьшению секреторной активности клетки.

В секреции гормонов, способных к депонированию, различают две фазы: 1-я фаза - когда в ответ на недлительный стимул секретируется ранее синтезированный депонированный гормон.

2-я фаза - при длительной стимуляции эндокринной железы выделяется вновь синтезированный гормон.

Секретированный гормон попадает во внутреннюю среду организма, чаще всего в кровь, и транспортируется далее. Большинство гормонов образует в крови комплексные соединения с белками плазмы. Этот процесс обратимый, т.е. связанная и свободная формы гормона могут переходить друг в друга. Это явление имеет большое физиологическое значение. Во-первых, это предохраняет организм от избыточного накопления в крови свободных гормонов. Во-вторых, связанная форма гормона является его физиологическим резервом.

3. Распознавание гормонального сигнала и его трансдукция в биологический ответ.

После поступления в периферические органы гормоны, как правило, отщепляются от белкового компонента и, фиксируясь в клетках, воспринимающих данный гормон, осуществляют свое биологическое действие. Причем клетка реагирует на тот или иной гормон только в том случае, если имеет к этому гормону рецептор. Локализация рецептора к гормону определяется способностью гормона проникать через клеточную мембрану.

Существует два основных механизма воздействия гормонов на уровне клетки:

1) реализация эффекта с наружной стороны клеточной мембраны;

2) реализация эффекта после проникновения гормона внутрь клетки.

В первом случае рецепторы расположены на мембране клетки. В результате взаимодействия гормона с рецептором клетки активируется мембранный фермент - аденилатциклаза. Этот фермент способствует образованию из АТФ циклического 3,5-аденозинмонофосфата (цАМФ), который является важнейшим внутриклеточным посредником реализации гормональных эффектов. цАМФ активирует клеточный фермент протеинкиназу, реализующую действие гормона. Так действуют пептидные, белковые гормоны, производные тирозина. Характерной особенностью действия этих гормонов является относительная быстрота возникновения ответной реакции, что обусловлено активацией предшествующих уже синтезированных ферментов и других белков.

Во втором случае рецепторы для гормона находятся в цитоплазме клетки. Гормоны этого механизма действия в силу своей липофильности легко проникают через мембрану внутрь клетки-мишени и связываются в ее цитоплазме специфическими белками-рецепторами. Комплекс гормон-рецептор входит в клеточное ядро. В ядре комплекс распадается, и гормон взаимодействует с определенными участками ядерной ДНК, следствием чего является образование особой матричной РНК. Матричная РНК выходит из ядра и способствует синтезу на рибосомах белка или белка-фермента. Так действуют стероидные гормоны и производные тирозина - гормоны щитовидной железы. Для их действия характерна глубокая и длительная перестройка клеточного метаболизма.

4. Гашение гормонального сигнала.

Для нормального протекания процессов жизнедеятельности большое значение имеет своевременное гашение гормонального сигнала, так как при его задержке возникает опасность избыточного напряжения многих функций. Существуют многочисленные механизмы гашения гормонального сигнала. Прежде всего, это уменьшение биосинтетической и секреторной активности самих секреторных клеток. Наряду с этим происходит разрушение т.е. катаболизм части выделенных гормонов. Наиболее полная химическая деградация гормонов происходит в печени и осуществляется ферментами в циклах окислительно-восстановительных реакций путем дезаминирования и метилирования. В результате значительная доля гормонов исчезает из крови вскоре после того, как они были секретированы; как правило, длительность периода полураспада гормона составляет от нескольких минут до 2-х часов, исключение - тиреоидные гормоны, период полураспада которых значительно дольше.

Как гормоны, так и продукты их катаболизма конъюгируются в печени с глюкуроновой и серной кислотами. Это увеличивает их водорастворимость и облегчает последующее выделение через почки. Часть свободных и конъюгированных гормонов поступает в желчь и выводится организмом через кишечник. Снижение активности гормонального сигнала достигается и в результате секреции гормонов противоположного действия.