25.2. Некоторые общие свойства гормонов

В отношении структуры и функции гормонов можно сделать некоторые обобщения.

а. Существуют три класса гормонов: пептидные, стероидные и амины

К числу пептидных гормонов (табл. 25-1), которые могут содержать от 3 до 200 аминокислотных остатков, относятся все гормоны гипоталамуса и гипофиза, а также инсулин и глюкагон, секретируемые поджелудочной железой.

Таблица 25-1. Основные классы гормонов и их представители

Гормоны, принадлежащие к классу аминов, представляют собой низкомолекулярные водорастворимые соединения, содержащие в своем составе аминогруппы; к их числу относятся адреналин, секретируемый мозговым слоем надпочечников, и тиреоидные гормоны. К стероидным гормонам (которые хорошо растворимы в жирах) относятся гормоны коры надпочечников, андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны).

б. Некоторые полипептидные гормоны образуются из неактивных предшественников

Некоторые полипептидные гормоны, в том числе инсулин и глюкагон, синтезируются в клетках эндокринных желез сначала в виде неактивных предшественников, или прогормонов. Такие неактивные предшественники имеют более длинные полипептидные цепи, чем соответствующие активные гормоны. Примером может служить проинсулин (поли-пептидная цепь которого содержит приблизительно 80 аминокислотных остатков), превращающийся в активный инсулин (содержащий 51 аминокислотный остаток) путем ферментативного отщепления части полипептидной цепи. Прогормоны накапливаются в неактивной форме в эндокринной клетке, обычно в ее секреторных гранулах. По получении клеткой соответствующего сигнала прогормон способен быстро ферментативным путем превратиться в активный гормон.

в. Гормоны действуют в очень низких концентрациях и в большинстве случаев имеют короткое время жизни

Базальный (нестимулированный) уровень гормонов в крови очень низок; он расположен в пределах от микромолярных до пикомолярных концентраций. В этом отношении гормоны резко отличаются, например, от глюкозы, содержащейся в крови в миллимолярных концентрациях (приблизительно ). В силу низкой концентрации гормонов их очень трудно выделить, идентифицировать и точно количественно определить. Исключительно высокая чувствительность описанного ниже метода радиоиммунологического анализа открыла совершенно новые возможности исследований в области биохимии гормонов. Этот метод позволяет количественно измерять содержание многих гормонов в ничтожных концентрациях.

При стимуляции секреции какого-либо гормона его концентрация в крови возрастает иногда на несколько порядков. После прекращения секреции концентрация этого гормона быстро возвращается к исходной. Время жизни гормонов в крови очень невелико, часто оно не превышает нескольких минут. Как только отпадает необходимость в присутствии гормона, он быстро инактивируется под действием ферментов.

г. Одни гормоны действуют быстро, другие - медленно

Некоторые гормоны вызывают немедленный биохимический или физиологический ответ.

Например, печень начинает выбрасывать глюкозу в кровь уже через несколько секунд после выделения адреналина в кровоток. В случае же тиреоидных гормонов или эстрогенов реакция тканей-мишеней на эти гормоны достигает максимума в течение нескольких часов или даже дней. Как мы увидим ниже, эти различия во времени, необходимом для ответа, соответствуют различиям в механизмах действия гормонов.

д. Гормоны связываются со специфическими рецепторами, расположенными либо на поверхности, либо виутри клетки-мишени

Первый этап действия любого гормона-это связывание с какой-то одной специфической молекулой или группой молекул, называемой рецептором гормона, которая обычно локализована либо на поверхности клетки-мишени, либо в цитозоле. Рецептор обладает очень высокой специфичностью и сродством по отношению к соответствующему гормону. Рецепторы водорастворимых пептидных и аминных гормонов, не способных быстро проходить через клеточную мембрану, располагаются на наружной поверхности клеток-мишеней, тогда как специфические белки, которые являются рецепторами жирорастворимых стероидных гормонов, легко проникающих сквозь мембрану, локализованы в цитозоле клеток-мишеней.

е. Действие гормонов может осуществляться через внутриклеточные вторичные передатчики (посредники)

Как только молекула гормона присоединится к рецептору, расположенному на поверхности или внутри клетки-мишени, рецептор претерпевает характерные изменения, которые приводят к образованию или высвобождению в клетке медиатора, называемого обычно вторичным передатчиком, или посредником. Этот посредник передает сигнал от рецептора гормона на соответствующий фермент или на молекулярную систему внутри клетки, которые, собственно, и выполняют приказ, доставленный гормоном. Внутриклеточный посредник либо регулирует скорость определенной ферментативной реакции, либо включает экспрессию гена (или группы генов), находящегося в неактивном состоянии.