Классификация и номенклатура гормонов

По химической структуре гормоны делятся на 4 группы:

1.Гормоны пептидной природы

а.Сложные белки (тиреотропин, гонадотропин)

б.Простые белки (соматотропин, инсулин)

в.Пептиды (глюкагон, кортикотропин)

2.Непептидные производные аминокислот (адреналин, тироксин, трииодтиронин, мелатонин)

3.Стероиды (альдостерон, кортизол, андрогены, эстрогены, кальцитриол)

4.Эйкозаноиды (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены)

Помимо химической природы в основу группировки могут быть положены свойства гормонов. Существующая классификация гормонов предполагает деление гормонов на две группы в зависимости от их растворимости (таблица 2). Так, стероиды, иодтиронины и эйкозаноиды образуют первую группу липофильных гормонов. Остальные гормоны, обладающие гидрофильными свойствами, составляют вторую группу.

Таблица 2

Общая характеристика классов гормонов

 

Признаки	Группа I	Группа II
Химическая природа	Стероиды, иодти-ронины, кальцитриол	Пептиды, белки, катехоламины
Растворимость	Липофильные	Гидрофильные
Транспортные белки	Имеются*	Отсутствуют
Период полужизни	Продолжитель-ный (часы и дни)	Короткий (сек, минуты)
Расположение рецептора	Внутриклеточно	На плазматической мембране
Механизм действия	Цитозольный	Мембранно-внутриклеточный
Медиатор действия	Гормон-рецепторный комплекс	цАМФ, цГМФ, Са2+ , инозитолтрифосфат, диацилглицерол, окислы азота
Принцип регуляции метаболичес-кого ответа	Индукция синтеза белков, в т.ч. ферментов	Активация имеющихся в клетке ферментов
Клеточный ответ	Медленный	Быстрый

 

* Для перемещения гормонов первой группы в водной среде крови от эндокринной железы к месту расположения клеток-мишеней требуется транспортный белок. Гормоны второй группы хорошо растворяются в воде и не нуждаются в транспортном белке. Не все гормоны первой группы оказываются связанными в крови с транспортным белком. Так, тиреоидные гормоны на 99% связаны тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ) или тироксин-связывающим преальбумином (ТСПА). Биологическую активность проявляют молекулы несвязанной или свободной фракции гормона. Связанная часть гормона является его резервуаром в крови. Некоторые факторы могут оказывать влияние на содержание транспортных белков. Так, тироксинсвязывающий глобулин образуется в печени, его синтез повышается под действием эстрогенов (беременность, противозачаточные средства), снижение продукции ТСГ происходит при терапевтическом введении андрогенов или глюкокортикоидов. В этих случаях общее содержание Т₄ и Т₃ будет изменяться, тогда, как величина свободной фракции не изменяется. Салицилаты конкурируют с Т₄ и Т₃ за связывание с ТСГ, что влечет за собой уменьшение валового содержания гормонов, но уровень свободного гормона не изменяется. Это необходимо учитывать при интерпретации результатов лабораторного исследования. Транспортный белок ограничивает скорость метаболизма молекул гормонов первой группы и таким образом увеличивает период их полураспада. Например, кортизол прочно связывается с транспортным белком транскортином и характеризуется периодом полураспада 1, 5-2, 0 часа, тогда как кортикостерон значительно слабее связывается с транскортином и имеет период полураспада менее 1, 0 часа. Кроме того, транспортный белок исключает возможность фильтрации связанной фракции гормона в почках. Это особенно важно для тиреоидных гормонов, так как при их фильтрации происходила бы потеря йода.

*Гормоны, как и другие, биологически активные соединения, имеют короткий период полураспада. Так, время полужизни адреналина составляет всего 20 сек. Долгожителем среди гормонов может считаться тироксин (Т₄), обладающий периодом полураспада 6, 5 суток. Благодаря короткому периоду полураспада уровень гормона в крови определяется в основном скоростью его секреции эндокринной железой.

*Гормоны оказывают свое действие на определенные клетки, которые называют клетками-мишенями. Клетку-мишень определяет наличие специального белка – рецептора. Рецепторный белок может быть встроен в плазматическую мембрану, либо располагаться в ядре или цитозоле клетки. Рецепторные белки обладают очень высокой степенью сродства к своему гормону. Они способны узнавать и связывать гормоны, которые присутствуют в концентрации 10^-15-10^-19 моль/л, при этом они способны отличать данный гормон не только от других гормонов, но и от прочих соединений, присутствующих в 10⁶-10⁹-кратном количестве. Клетка может располагать рецепторами к одному или нескольким гормонам.

Функциональная организация рецепторного белка включает два домена. Один из них осуществляет узнавание и связывание гормона благодаря комплементарному соответствию молекуле гормона. Вторым функциональным доменом рецептора является участок молекулы, сопрягающий узнавание гормона с образованием медиатора действия. В случае гормонов 2 группы, которые взаимодействуют с рецепторами, расположенными на плазматической мембране сопряжение выражается в активации мембранносвязанных ферментов. Эти ферменты генерируют образование вторичных посредников. В случае гормонов 1 группы, рецептор которых имеет внутриклеточную локализацию, сопряжение выражается в образовании гормон-рецепторного комплекса, который после активации играет роль медиатора действия гормона.

Количество рецепторов в клетке измеряется тысячами. Причем в одних случаях (стероидные гормоны) биологический ответ клетка дает при условии связывания всех рецепторов. В других случаях в биологическом ответе участвуют не все рецепторы, часть их остается в резерве. Количество рецепторов в клетке или на ее поверхности может изменяться под действием самих гормонов или других факторов. Так, при повторном действии бета-адренергических агонистов в течение некоторого времени исчезает биологический ответ. Это происходит благодаря утрате рецепторов плазматической мембраной или ковалентной модификации рецепторов путем фосфорилирования. Аналогичные изменения количества рецепторов наблюдаются при действии инсулина, глюкагона, гормона роста и т.д. Это понижающая регуляция. Некоторые гормоны (ангиотензин 2, пролактин) осуществляют повышающую регуляцию своих рецепторов. Количество рецепторов инсулина уменьшается при увеличении массы тела и увеличивается при нормализации веса.

Соединения гормональной природы, способные вызывать биологический эффект опосредованный взаимодействием с рецепторами можно разделить на 4 группы: агонисты, частичные агонисты, антагонисты и неактивные соединения. К агонистам относят соединения способные вызвать максимальный эффект независимо от используемых концентраций. Так например, инсулины свиньи и морской свинки способны вызвать максимальный эффект инсулина человека, но при более высокой концентрации. Частичные агонисты не способны вызвать максимальный эффект, даже если используются в очень высокой концентрации. Антагонисты – это вещества, которые сами по себе не обладают эффектом гормона, но ингибируют действие агонистов. Например, лекарственный препарат тамоксифен используется для лечения некоторых типов рака легких, при которых деление клеток зависит от наличия эстрогенов. Тамоксифен конкурирует с эстрогенами за связывание с эстрогеновым рецептором, но образующийся тамоксифен-рецепторный комплекс не влияет на экспрессию генов. Применение антагониста эстрогенов во время химиотерапии замедляет и прекращает рост оставшихся опухолевых клеток. Многие соединения сами не обладают собственным эффектом и не ингибируют действие агониста, их относят к неактивным соединениям.

*Биологический эффект гормона может быть основан на двух различных принципах. Одни гормоны (2 группа) осуществляют эффект за счет активации имеющихся в клетке ферментов. Гормоны 1 группы действуют на генетический аппарат клетки, влияя на скорость синтеза определенных ферментов, увеличивая или уменьшая мощность ферментного аппарата клетки. Соответственно используемым принципам регуляции измеряется время наступления клеточного ответа. При действии гормонов 2 группы клеточный ответ наступает в очень короткие сроки, так как активация ферментов не занимает много времени. При действии гормонов 1 группы возможный клеточный ответ может наступить спустя несколько часов, так как развертывание механизма белкового синтеза потребует много времени.

 

Номенклатура.

В связи с тем, что химическая номенклатура гормонов во многих случаях является громоздкой и неудобной, в биологии и медицине чаще используются тривиальные названия гормонов, отражающие место синтеза гормона или какие-то особенности его действия. Например, название гормона инсулин произошло от латинского слова инсулля, означающего островок. Название гормонов гипоталамуса, обладающих способностью стимулировать секрецию гормонов гипофизом, состоит из названия этого гормона плюс либерин, например, гормон, стимулирующий секрецию кортикотропина, называется кортиколиберин. Название гормонов, подавляющих секрецию гормонов гипофизом, состоит из названия этого гормона плюс статин, например, гормон подавляющий синтез и секрецию соматотропного гормона в гипофизе, называется соматостатин. Название гормонов гипофиза, стимулирующих секрецию гормонов периферическими железами, содержит название гормона плюс тропин, например, гормон, стимулирующий секрецию глюкокортикоидов клетками коры надпочечников, носит название кортикотропин или АКТГ.