Всем известно, как важна для организма человека вода. Большинство источников называют 70%, как средний показатель содержания воды в организме для среднестатистического человека в зрелом возрасте. Только в окружении воды клетки человека могут выполнять свои функции и обеспечивать гомеостаз (постоянство внутренней среды организма). В ходе обменных процессов водный баланс постоянно нарушается, поэтому есть механизмы, которые способствуют поддержанию постоянства среды.
Один из их таких механизмов гормональный. Антидиуретический гормон (АДГ) , или вазопрессин регулирует сохранение и выведение воды из организма. Запускает процесс реабсорбции в микроструктурах почек, в ходе которого образуется вторичная моча. Ее количество дозировано и не должно превышать 1,5-2 литров в сутки. Даже при обезвоживании организма действие вазопрессина в совокупности с другими гормонами препятствует высыханию внутренней среды.
Синтез АДГ и его биохимическая природа
В гипоталамусе (это часть промежуточного мозга) вырабатывается антидиуретический гормон (вазопрессин). Его синтез осуществляют нервные клетки гипоталамуса . В этой части головного мозга он только синтезируется, затем перемещается в гипофиз (его заднюю долю), где накапливается.
Выброс гормона в кровь происходит только когда его концентрация достигает определенного уровня. Накапливаясь в задней доле гипофиза , гормон вазопрессин влияет на выработку адренокортикотропного гормона. АКТГ запускает синтез гормонов, которые вырабатываются корковым слоем надпочечников.
АДГ состоит из девяти аминокислот, одна из которых называется аргинин. Поэтому другое название активного вещества – аргинин вазопрессин . По своей химической природе он очень похож на окситоцин. Это еще один гормон, который вырабатывает гипоталамус , и он точно так же накапливается в задней доле гипофиза. Описано множество примеров взаимодействия и функционального взаимозамещения этих гормонов.
Например, при разрыве химической связи между двумя аминокислотами, глицином и аргинином, действие вазопрессина меняется. Высокий уровень АДГ
вызывает сокращение стенок матки (), а повышенное содержание окситоцина – антидиуретический эффект.
В норме, гормон АДГ регулирует количество жидкости, концентрацию натрия в спинномозговой жидкости. Опосредованно он может повышать температуру, а также внутричерепное давление. Стоит отметить, что вазопрессин не отличается многообразием функций, но значение его для организма очень большое.
Функции вазопрессина
Основные функции вазопрессина:
- регуляция процесса вывода избытка жидкости почками;
- при недостатке жидкости уменьшение объема вторичной мочи и увеличение ее концентрации;
- участие в физиологических процессах, которые происходят в сосудах и головном мозге;
- влияет на синтез адренокортикотропного гормона;
- способствует поддержанию тонуса мышц, которые находятся в стенках внутренних органов;
- повышает артериальное давление;
- ускоряет свертываемость крови;
- улучшает запоминание;
- при совместном действии с гормоном окситоцином влияет на выбор полового партнера, проявление родительского инстинкта;
- помогает организму адаптироваться в стрессовых ситуациях.
Все перечисленные функции способствуют увеличению объема крови, которая циркулирует в организме. Это достигается за счет поддержания достаточного количества жидкости
и разведения плазмы. Антидиуретический гормон улучшает циркуляцию
в микротрубочках почек, так как увеличивает их проницаемость. АДГ повышает артериальное давление, поддерживая тонус мышечной ткани сердца, кровеносных сосудов, органов пищеварительной системы.
Вызывая спазм мелких кровеносных сосудов, запуская синтез белков в печени, вазопрессин улучшает свертываемость крови . Поэтому в стрессовой ситуации, при кровотечениях, при сильных болевых ощущениях, во время сильных нервных расстройств его концентрация в организме увеличивается.
Избыток антидиуретического гормона
Описаны состояния, при которых в крови наблюдается повышение концентрации вазопрессина:
- большая потеря крови;
- длительное пребывание тела в вертикальном положении;
- повышенная температура;
- сильные боли;
- недостаток калия;
- стрессы.
Эти факторы приводят к выработке дополнительного количества гормона, которое оказывает защитное действие на организм и не вызывает развития опасных заболеваний. Организм самостоятельно приводит концентрацию вещества в норму .
Высокий уровень АДГ свидетельствует о более серьезных нарушениях
и связан с заболеваниями:
- несахарный диабет;
- синдром Пархона;
- опухоли головного мозга, энцефалит, менингит;
- дисфункции гипоталамуса и гипофиза;
- онкологические новообразования;
- заболевания органов дыхания;
- инфекции;
- болезни крови.
При несахарном диабете клетки становятся нечувствительными к вазопрессину, увеличивается концентрация натрия, организм утрачивает способность удерживать жидкость . Она в больших количествах выводится из организма.
Синдром Пархона имеет противоположные проявления. В организме задерживается большое количество жидкости, наблюдается снижение концентрации натрия. Это состояние вызывает общую слабость, сильную отечность, тошноту. Стоит отметить, что в процессах внутренней циркуляции воды ионы натрия также имеют большое значение. Поэтому суточная потребность человека в натрии составляет 4-6 г.
Подобные проявления имеет синдром неадекватной секреции АДГ. Он вызван снижением действия гормона , нечувствительностью к нему и характеризуется большим количеством жидкости в тканях на фоне недостатка натрия. Синдром неадекватной секреции имеет следующее проявление:
- полиурия (чрезмерное мочеиспускание);
- ожирение;
- отечность;
- слабость;
- тошнота, рвота;
- головные боли.
Недостаток АДГ
Факторов, которые снижают секрецию вазопрессина, значительно меньше. Недостаточная секреция гормона вызвана центральным несахарным диабетом. Антидиуретическое действие гормона снижается при травмах головы, заболеваниях гипофиза, переохлаждении. Когда человек длительное время находится в горизонтальном положении. Это состояние наблюдается после капельниц или перенесенных операций, так как увеличивается общий объем крови.
Анализ крови на АДГ
Вазопрессин это гормон , содержание которого необходимо периодически контролировать. При повышенной жажде или ее отсутствии, постоянно низком давлении, небольшом количестве мочи, частых мочеиспусканиях и других проявлениях необходимо сдать анализ крови на определение концентрации вазопрессина. При этом обязательно определяется количество натрия и осмолярность плазмы.
Перед сдачей анализа прекращают прием лекарственных препаратов , категорически запрещено курение и употребление алкоголя, выполнение физических упражнений.
1-5 пикограмм/миллилитр гормона считается нормой. Между количеством АДГ и осмолярностью крови существует зависимость. При показателе осмолярности крови до 285 ммоль/кг показатели АДГ минимальные 0-2 нг/л. Если осмолярность превышает отметку 280, концентрация гормона определяется с помощью формулы:
АДГ (нг/л) = 0,45 х осмолярность (моль/кг) – 126
Международными стандартами норма вазопрессина не определена. Так как для определения концентрации этого вещества в лабораториях применяются разные методики и реактивы.
Команда нейробиологов из штата Флорида провели интересное исследование о влиянии вазопрессина и окситоцина на выбор полового партнера, спаривание и преданности. В качестве подопытных животных были взяты мыши.
Было выявлено, что при введение концентрации вазопрессина и окситоцина, и после спаривание грызунов, активируется область мозга, которая приводит к верности партнеров.
Обязательным условием верности стало совместное пребывание животных не менее шести часов. Без выполнения этого требования инъекция гормонов не оказывала эффект привязанности.
Вазопрессин не многофункционален, но нарушение его концентрации в крови приводит к развитию заболеваний. Поэтому при появлении нетипичных состояний, связанных с выведением жидкости из организма , нужно обратиться за медицинской помощью и провести обследование
Пролактин (ЛТГ) получен в чистом виде лишь в 1971- 1972 гг., когда был осуществлен его биосинтез и установлено, что у людей он является самостоятельным гормоном, отличным от гормона роста. Несмотря на небольшое количество клеток, продуцирующих пролактин (лактопротоциты), он обнаруживается в достаточном количестве в периферическом круге кровообращения. Так, в фолликулярной фазе цикла его обнаруживают в среднем 10 нг/мл, в лютеиновой - 11 нг/мг .
Это, возможно, говорит о довольно высокой скорости его секреции. Пролактин сохраняет у человека желтое тело, доводит его до стадии созревания. Секреция пролактина в гипофизе находится под влиянием ингибирующего фактора гипоталамуса - ПИФ. Считают, что секреция ПИФ контролируется уровнем секреции и активностью гипоталамических катехоламинов. Установлено также наличие лролактин-рилизинг-фактора, так называемого пролактолиберина. Некоторые фармакологические факторы (резерпин, транквилизаторы фенотиазинового ряда), эстрогены также обладают способностью увеличивать секрецию пролактина.
Нарушение секреции (гипер-, гипосекреция) имеет существенное значение в патогенезе ряда эндокринных заболеваний (опухоли гипофиза, гипопитуитаризм, синдром Киари - Фроммеля, бесплодие). Соответствующее лечение дает благоприятные результаты . АКТГ обеспечивает секрецию гормонов, продуцируемых корой надпочечников, в особенности гидрокортизона и кортикостерона.
Важную роль в регуляции гормонопоэтических функций гипофиза
играет норадреналин [Алешин Б. В.].
Вазопрессин и окситоцин - гормоны, секретируемые супраоптическим и паравентрикулярным ядрами и транспортируемые в заднюю долю гипофиза. Их биологическая роль - поддержание водно-солевого баланса, регуляция транспорта воды и солей через клеточные мембраны. Вазопрессин - антидиуретический гормон (АДГ); стимулирует абсорбцию воды из почечных канальцев, в результате чего происходит задержка воды и уменьшение диуреза.
Вазопрессин способствует сокращению гладких мышечных волокон в стенках артериальных сосудов, повышая артериальное давление. Циркулирующий в крови вазопрессин постепенно разрушается, главным образом в печени. Избыток вазопрессина в крови частично выделяется с мочой.
Окситоцин стимулирует сокращение гладких мышц матки и секрецию молока из лактирующей молочной железы. Химический синтез окситоцина осуществил V. Du Vigneaud. Синтетический препарат как по химическим свойствам, так и по биологическому действию идентичен природному гормону. Окситоцин ииактивируется в печени и почках; избыток гормона выводится с мочой. Гонадотропные гормоны аденогипофиза оказывают влияние и на некоторые процессы метаболизма.
Так, АКТГ обладает меланостимулирующей активностью, гормон роста стимулирует рост скелета и повышает синтез белков, стимулирует синтез информационной, транспортной и рибосомной рибонуклеиновой кислоты (РНК).
Гормоны вазопрессин и окситоцин синтезируются рибосомальным путем, причем одновременно в гипоталамусе синтезируются 3 белка: нейрофизин I, II и III, функция которых заключается в нековалентном связывании окситоцина и вазопрессина и транспорте этих гормонов в нейросекреторные гранулы гипоталамуса. Далее в виде комплексов нейрофизин–гормон они мигрируют вдоль аксона и достигают задней доли гипофиза, где откладываются про запас; после диссоциации комплекса свободный гормонсекретируется в кровь. Нейрофизины также выделены в чистом виде, и выяснена первичная структура двух из них (92 из 97 аминокислотных остатков соответственно); это богатые цистеином белки, содержащие по семь дисульфидных связей.
Химическое строение обоих гормонов было расшифровано классическими работами В. дю Виньо и сотр., впервые выделивших эти гормоны из задней доли гипофиза и осуществивших их химический синтез. Оба гормона представляют собой нонапептиды следующего строения:
Вазопрессин отличается от окситоцина двумя аминокислотами: он содержит в положении 3 от N-концафенилаланин вместо изолейцина и в положении 8 – аргинин вместо лейцина. Указанная последовательность 9 аминокислот характерна для вазопрессина человека, обезьяны, лошади, крупного рогатого скота, овцы и собаки. В молекуле вазопрессина из гипофиза свиньи вместо аргинина в положении 8 содержится лизин, отсюда название «лизин-вазопрессин». У всех позвоночных, за исключением млекопитающих, идентифицирован, кроме того, вазотоцин. Этот гормон, состоящий из кольца с S-S мостиком окситоцина и боковой цепью вазопрессина, был синтезирован химически В. дю Виньо задолго до выделения природного гормона. Высказано предположение, что эволю-ционно все нейрогипофизарныегормоны произошли от одного общего предшественника, а именно аргинин-вазотоцина, из которого путем одиночных мутаций триплетов генов образовались модифицированные гормоны.
Основной биологический эффект окситоцина у млекопитающих связан со стимуляцией сокращения гладких мышц матки при родах и мышечных волокон вокруг альвеол молочных желез, что вызывает секрециюмолока. Вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов, оказывая сильное вазопрессорное действие, однако основная роль его в организме сводится к регуляции водного обмена, откуда его второе название антидиуретического гормона. В небольших концентрациях (0,2 нг на 1 кг массы тела) вазопрессин оказывает мощное антидиуретическое действие – стимулирует обратный ток воды черезмембраны почечных канальцев. В норме он контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс организма человека. При патологии, в частности атрофии задней доли гипофиза, развивается несахарный диабет – заболевание, характеризующееся выделением чрезвычайно больших количествжидкости с мочой. При этом нарушен обратный процесс всасывания воды в канальцах почек.
Относительно механизма действия нейрогипофизарных гормонов известно, что гормональные эффекты, в частности вазопрессина, реализуются
Меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ, меланотропины)
Меланотропины синтезируются и секретируются в кровь промежуточной долей гипофиза. Выделены и расшифрованы первичные структуры двух типов гормонов – α- и β-меланоцитстимулирующие гормоны (α-МСГ и β-МСГ). Оказалось, что у всех обследованных животных α-МСГ состоит из 13 остатков аминокислот, расположенных в одинаковой последовательности:
СН 3 -СО-NH-Сер–Тир–Сер–Мет–Глу–Гис–Фен–Арг–Трп–Гли–Лиз–
–Про–Вал-СО-NН 2
В α-МСГ N-концевой серин ацетилирован, а С-концевая аминокислота представлена валинамидом.
Состав и структура β-МСГ оказались более сложными. У большинства животных молекула β-МСГ состоит из 18 остатков аминокислот; кроме того, имеются видовые различия, касающиеся природы аминокислоты в положениях 2, 6 и 16 полипептидной цепи гормона. β-МСГ, выделенный из промежуточной доли гипофизачеловека, оказался 22-членным пептидом, удлиненным на 4 аминокислотных остатка с N-конца:
Н-Ала–Глу–Лиз–Лиз–Асп–Глу–Гли–Про–Тир–Aрг–Мет–Глу–Гис–Фен– –Арг–Трп–Гли–Сер–Про–Про–Лиз–Асп-ОН
Физиологическая роль меланотропинов заключается в стимулировании меланиногенеза у млекопитающих и увеличении количества пигментных клеток (меланоцитов) в кожных покровах земноводных. Возможно также влияние МСГ на окраску меха и секреторную функцию сальных желез у животных.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ, кортикотропин)
Еще в 1926 г. было установлено, что гипофиз оказывает стимулирующее влияние на надпочечники, повышаясекрецию гормонов коркового вещества. Накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют, что этим свойством наделен АКТГ, вырабатываемый базофильными клетками аденогипофиза. АКТГ, помимо основного действия – стимуляции синтеза и секреции гормонов коры надпочечников, обладает жиромобилизующей и меланоцитстимулирующей активностью.
Молекула АКТГ у всех видов животных содержит 39 аминокислотных остатков. Первичная структура АКТГсвиньи и овцы была расшифрована еще в 1954–1955 гг. Приводим уточненное строение АКТГ человека:
Н-Сер–Тир–Сер–Мет–Глу–Гис–Фен–Арг–Трп–Гли–Лиз–Про–Вал–Гли–
–Лиз–Лиз–Aрг–Aрг–Про–Вал–Лиз–Вал–Тир–Про–Асп–Ала–Гли–Глу–
–Асп–Глн–Сер–Ала–Глу–Ала–Фен–Про–Лей–Глу–Фен-ОН
Различия в структуре АКТГ овцы, свиньи и быка касаются только природы 31-го и 33-го остатковаминокислот, однако все они наделены почти одинаковой биологической активностью, как и АКТГ гипофизачеловека. В молекуле АКТГ, как и других белковых гормонов, хотя и не открыты активные центры наподобиеактивных центров ферментов, однако предполагается наличие двух активных участков пептидной цепи, один из которых ответствен за связывание с соответствующим рецептором, другой – за гормональный эффект.
Данные о механизме действия АКТГ на синтез стероидных гормонов свидетельствуют о существенной роли аденилатциклазной системы. Предполагают, что АКТГ вступает во взаимодействие со специфическимирецепторами на внешней поверхности клеточной мембраны (рецепторы представлены белками в комплексе с другими молекулами, в частности с сиаловой кислотой). Сигнал затем передается на ферментаденилатцикла-зу, расположенную на внутренней поверхности клеточной мембраны, которая катализирует распад АТФ и образование цАМФ. Последний активирует протеинкиназу, которая в свою очередь с участиемАТФ осуществляет фосфорилирование холинэстеразы, превращающей эфиры холестерина в свободныйхолестерин, который поступает в митохондрии надпочечников, где содержатся все ферменты, катализирующие превращение холестерина в кортикостероиды.
Соматотропный гормон (СТГ, гормон роста, соматотропин)
Гормон роста был открыт в экстрактах передней доли гипофиза еще в 1921 г., однако в химически чистом виде получен только в 1956–1957 гг. СТГ синтезируется в ацидофильных клетках передней доли гипофиза;концентрация его в гипофизе составляет 5–15 мг на 1 г ткани, что в 1000 раз превышает концентрациюдругих гормонов гипофиза. К настоящему времени полностью выяснена первичная структура белковоймолекулы СТГ человека, быка и овцы. СТГ человека состоит из 191 аминокислоты и содержит дведисульфидные связи; N- и С-концевые аминокислоты представлены фенилаланином.
СТГ обладает широким спектром биологического действия. Он влияет на все клетки организма, определяя интенсивность обмена углеводов, белков, липидов и минеральных веществ. Он усиливает биосинтез белка,ДНК, РНК и гликогена и в то же время способствует мобилизации жиров из депо и распаду высших жирных кислот и глюкозы в тканях. Помимо активации процессов ассимиляции, сопровождающихся увеличением размеров тела, ростом скелета, СТГ координирует и регулирует скорость протекания обменных процессов. Кроме того, СТГ человека и приматов (но не других животных) обладает измеримой лактогеннойактивностью. Предполагают, что многие биологические эффекты этого гормона осуществляются через особый белковый фактор, образующийся в печени под влиянием гормона. Этот фактор был назван сульфирующим или тимидиловым, поскольку он стимулирует включение сульфата в хрящи, тимидина – вДНК, уридина – в РНК и пролина – в коллаген. По своей природе этот фактор оказался пептидом с мол. массой 8000. Учитывая его биологическую роль, ему дали наименование «соматомедин», т.е. медиатордействия СТГ в организме.
СТГ регулирует процессы роста и развития всего организма, что подтверждается клиническими наблюдениями. Так, при гипофизарной карликовости (патология, известная в литературе как пангипопитуитаризм; связана с врожденным недоразвитием гипофиза) отмечается пропорциональное недоразвитие всего тела, в том числе скелета, хотя существенных отклонений в развитии психической деятельности не наблюдается. У взрослого человека также развивается ряд нарушений, связанных с гипо- или гиперфункцией гипофиза. Известно заболевание акромегалия (от греч. akros – конечность, megas – большой), характеризующееся непропорционально интенсивным ростом отдельных частей тела, например рук, ног, подбородка, надбровных дуг, носа, языка, и разрастанием внутренних органов. Болезнь вызвана, по-видимому, опухолевым поражением передней доли гипофиза.
Лактотропный гормон (пролактин, лютеотропный гормон)
Пролактин считается одним из наиболее «древних» гормонов гипофиза, поскольку его удается обнаружить вгипофизе низших наземных животных, у которых отсутствуют молочные железы, а также получить лактогенный эффект у млекопитающих. Помимо основного действия (стимуляция развития молочных желези лактации), пролактин имеет важное биологическое значение – стимулирует рост внутренних органов,секрецию желтого тела (отсюда его второе название «лютеотропный гормон»), оказывает рено-тропное, эритропоэтическое и гипергликемическое действие и др. Избыток пролактина, образующийся обычно при наличии опухолей из секретирую-щих пролактин клеток, приводит к прекращению менструаций (аменорея) и увеличению молочных желез у женщин и к импотенции – у мужчин.
Расшифрована структура пролактина из гипофиза овцы, быка и человека. Это крупный белок, представленный одной полипептидной цепью с тремя дисульфидными связями, состоящий из 199 аминокислотных остатков. Видовые отличия в последовательности аминокислот касаются по существу 2–3 аминокислотных остатков. Раньше оспаривалось мнение о секреции лактотропина в гипофизе человека, поскольку предполагали, что его функцию якобы выполняет соматотропин. В настоящее время получены убедительные доказательства существования пролактина человека, хотя в гипофизе его содержится значительно меньше, чем гормона роста. В крови женщин уровень пролактина резко повышается перед родами: до 0,2 нг/л против 0,01 нг/л в норме.
Тиреотропный гормон (ТТГ, тиротропин)
В отличие от рассмотренных пептидных гормонов гипофиза, представленных в основном одной полипептидной цепью, тиротропин является сложным гликопротеином и содержит, кроме того, по две α- и β-субъединицы, которые в отдельности биологической активностью не обладают: мол. масса его около 30000.
Тиротропин контролирует развитие и функцию щитовидной железы и регулирует биосинтез и секрецию вкровь тиреоидных гормонов. Полностью расшифрована первичная структура α- и β-субъединиц тиротропина быка, овцы и человека: α-субъединица, содержащая 96 аминокислотных остатков, имеет одинаковуюаминокислотную последовательность во всех изученных ТТГ и во всех лютеинизирующих гормонах гипофиза; β-субъеди-ница тиротропина человека, содержащая 112 аминокислотных остатков, отличается от аналогичного полипептида в ТТГ крупного рогатого скота аминокислотными остатками и отсутствием С-концевого метионина. Поэтому многие авторы специфические биологические и иммунологические свойствагормона объясняют наличием β-субъединицы ТТГ в комплексе с α-субъединицей. Предполагают, что действие тиротропина осуществляется, подобно действию других гормонов белковой природы, посредством связывания со специфическими рецепторами плазматических мембран и активирования аденилатциклазной системы (см. далее).
Липотропные гормоны (ЛТГ, липотропины)
Среди гормонов передней доли гипофиза, структура и функция которых выяснены в последнее десятилетие, следует отметить липотропины, в частности β- и γ-ЛТГ. Наиболее подробно изучена первичная структура β-липо-тропина овцы и свиньи, молекулы которого состоят из 91 аминокислотного остатка и имеют существенные видовые различия в последовательности аминокислот. К биологическим свойствам β-липотропина относятся жиро-мобилизующее действие, кортикотропная, меланоцитстимулирующая и ги-покальциемическая активность и, кроме того, инсулиноподобный эффект, выражающийся в повышении скорости утилизации глюкозы в тканях. Предполагают, что липотропный эффект осуществляется через систему аденилатциклаза–цАМФ–протеинкиназа, завершающей стадией действия которой являетсяфосфорилирование неактивной триацилглицерол-липазы. Этот фермент после активирования расщепляетнейтральные жиры на диацилглицерол и высшую жирную кислоту (см. главу 11).
Перечисленные биологические свойства обусловлены не β-липотропи-ном, оказавшимся лишенным гормональной активности, а продуктами его распада, образующимися при ограниченном протеолизе. Оказалось, что в ткани мозга и в промежуточной доле гипофиза синтезируются биологически активныепептиды, наделенные опиатоподобным действием. Приводим структуры некоторых из них:
Общим типом структуры для всех трех соединений является тетра-пептидная последовательность на N-конце. Доказано, что β-эндорфин (31 АМК) образуется путем протеолиза из более крупного гипофизарногогормона β-липотропина (91 АМК); последний вместе с АКТГ образуется из общего предшественника – прогормона, названного проопиокортином (является, таким образом, препрогормоном), имеющиммолекулярную массу 29 кДа и насчитывающим 134 аминокислотных остатка. Биосинтез и освобождение проопиокортина в передней доле гипофиза регулируется кортиколиберином гипоталамуса. В свою очередь из АКТГ и β-липо-тропина путем дальнейшего процессинга, в частности ограниченного про-теолиза, образуются соответственно α- и β-меланоцитстимулирующие гормоны (α- и β-МСГ). С помощью техникиклонирования ДНК, а также метода определения первичной структуры нуклеиновых кислот Сенджера в ряде лабораторий была раскрыта нуклеотидная последовательность мРНК–предшественника проопиокортина. Эти исследования могут служить основой для целенаправленного получения новых биологически активных гормональных лечебных препаратов.
Ниже представлены пептидные гормоны, образующиеся из β-липотро-пина путем специфическогопротеолиза.
Учитывая исключительную роль β-липотропина как предшественника перечисленных гормонов, приводим первичную структуру β-липотропина свиньи (91 аминокислотный остаток):
Н–Глу–Лей–Ала–Гли–Ала–Про–Про–Глу–Про–Ала–Aрг–Асп–Про–Глу– –Ала–Про–Ала–Глу–Гли–Ала–Ала–Ала–Aрг–Ала–Глу–Лей–Глу–Тир– –Гли–Лей–Вал–Ала–Глу–Ала–Глу–Ала–Ала–Глу–Лиз–Лиз–Асп–Глу– –Гли–Про–Тир–Лиз–Мет–Глу–Гис–Фен–Арг–Трп–Гли–Сер–Про–Про– –Лиз–Асп–Лиз–Aрг–Тир–Гли–Гли–Фен–Мет–Тре–Сер–Глу–Лиз–Сер– –Глн–Тре–Про–Лей–Вал–Тре–Лей–Фен–Лиз–Асн–Ала–Иле–Вал–Лиз– –Асн–Ала–Гис–Лиз–Лиз–Гли–Глн–ОН
Повышенный интерес к указанным пептидам, в частности энкефалинам и эндорфинам, диктуется их необычайной способностью, подобно морфину, снимать болевые ощущения. Эта область исследования – поиск новых природных пептидных гормонов и(или) их направленный биосинтез – является интересной и многообещающей для развития физиологии, нейробиологии, неврологии и клиники.
ГОРМОНЫ ПАРАЩИТОВИДНЫХ ЖЕЛЕЗ (ПАРАТГОРМОНЫ)
К гормонам белковой природы относится также паратиреоидный гормон (паратгормон), точнее, группапаратгормонов, различающихся последовательностью аминокислот. Они синтезируются паращитовиднымижелезами. Еще в 1909 г. было показано, что удаление паращитовидных желез вызывает у животных тетанические судороги на фоне резкого падения концентрации кальция в плазме крови; введение солейкальция предотвращало гибель животных. Однако только в 1925 г. из паращитовидных желез был выделен активный экстракт, вызывающий гормональный эффект – повышение содержания кальция в крови. Чистыйгормон был получен в 1970 г. из паращитовидных желез крупного рогатого скота; тогда же была определена его первичная структура. Выяснено, что паратгормон синтезируется в виде предшественника (115 аминокислотных остатков) пропарат-гормона, однако первичным продуктом гена оказался препропарат-гормон, содержащий дополнительно сигнальную последовательность из 25 аминокислотных остатков.Молекула паратгормона быка содержит 84 аминокислотных остатка и состоит из одной полипептидной цепи.
Выяснено, что паратгормон участвует в регуляции концентрации катионов кальция и связанных с нимианионов фосфорной кислоты в крови. Как известно, концентрация кальция в сыворотке крови относится к химическим константам, суточные колебания ее не превышают 3–5% (в норме 2,2– 2,6 ммоль/л). Биологически активной формой считается ионизированный кальций, концентрация его колеблется в пределах 1,1–1,3 ммоль/л. Ионы кальция оказались эссенциальными факторами, не заменимыми другимикатионами для ряда жизненно важных физиологических процессов: мышечное сокращение, нервно-мышечное возбуждение, свертывание крови, проницаемость клеточных мембран, активность рядаферментов и т.д. Поэтому любые измененния этих процессов, обусловленные длительным недостаткомкальция в пище или нарушением его всасывания в кишечнике, приводят к усилению синтеза паратгормона, который способствует вымыванию солей кальция (в виде цитратов и фосфатов) из костной ткани и соответственно к деструкции минеральных и органических компонентов костей.
Другой орган-мишень паратгормона – это почка. Паратгормон уменьшает реабсорбцию фосфата вдистальных канальцах почки и повышает канальце-вую реабсорбцию кальция.
Следует указать, что в регуляции концентрации Са 2+ во внеклеточной жидкости основную роль играют тригормона: паратгормон, кальцитонин, синтезируемый в щитовидной железе (см. далее), и кальцитриол – производное D 3 (см. главу 7). Все три гормона регулируют уровень Са 2+ , но механизмы их действия различны. Так, главная роль кальцитрио-ла заключается в стимулировании всасывания Са 2+ ифосфата в кишечнике, причем против концентрационного градиента, в то время как паратгормонспособствует выходу их из костной ткани в кровь, всасыванию кальция в почках и выделению фосфатов смочой. Менее изучена роль кальцитонина в регуляции гомеостаза Са 2+ в организме. Следует отметить также, что кальцитриол по механизму действия на клеточном уровне аналогичен действию стероидных гормонов (см. ниже).
Считается доказанным, что физиологическое влияние паратгормона на клетки почек и костной тканиреализуется через систему аденилатциклаза-цАМФ (см. далее).
Слова популярной некогда песни «мы вечная нежность друг друга» объясняют механизм гормонов доверия и привязанности — окситоцина и вазопрессина. Заваренная чашка чая, поданный вовремя плед, — подобным проявлениям заботы со стороны близких мы обязаны именно этим гормонам гипофиза, формирующим привязанность и верность. Правда, врачи вносят ясность: окситоцин (прежде всего, отвечающий нежность) повышает доверие к любимому человеку. А на незнакомцев это правило не распространяется.
Гормон окситоцин: спутник любви и материнства
Немецким исследователям в ходе эксперимента удалось установить, что женатые мужчины с высоким уровнем окситоцина в крови в обществе красивых женщин предпочитают держать дистанцию. А вот те, кто испытывает дефицит этого гормона, напротив, быстро забывают о супружеской верности и не прочь пофлиртовать. Получается, что секрет верности кроется вовсе не в магических заговорах, а в окситоцине.
Ученые объясняют это тем, что выработка этого гормона происходит гипоталамусом, центром взаимодействия нервной и эндокринной систем. И уж только потом он поступает в гипофиз. Иными словами, окситоцин задеваем самые чувственные системы организма, что способствует формированию нежных привязанностей человека.
Не случайно окситоцин называют еще гормоном материнства. И не только потому, что он заставляет женщин трястись над своими детьми, но и влияет непосредственно на процесс деторождения: окситоцин обеспечивает сокращение мышц матки во время родов и способствует выделению пролактина в период лактации.
Гормон окситоцин позволяет:
- улучшить регенерацию мышц;
- остановить маточные кровотечения;
- стимулировать родовую деятельность;
- снять болезненный синдром во время менструального цикла;
- активизировать нервную и сердечную деятельности.
Окситоцин вызывает ту «химию любви», которая безошибочно указывает на зарождающееся чувство. Возможно, виной тому —
синтезирование его во время объятий. Некоторые специалисты полагают, что окситоцин способен на большее, обеспечивая мужчинам стойкую эрекцию.
Было бы неверно сказать, что окситоцин только гормон двоих. Он необходим каждому для ежедневного комфортного общения. Окситоцин помогает открыто смотреть в глаза собеседнику и не испытывать чувство зажатости в разговоре. А вот в сложность в доверительных отношениях с окружающими как раз указывает на дефицит этого гормона.
Методы для повышения уровня окситоцина.
Массаж. Во время массирования увеличение окситоцина происходит как у массажиста, так и у пациента.
- Оптимальным считается 40 поглаживаний в минуту.
Занятия любовью. Особенно полезны, когда половой акт заканчивается оргазмом: уровень окситоцина в эту минуту зашкаливает у каждого из партнеров.
Гормон вазопрессин: как превратить Дон-Жуана в верного мужа
Вазопрессин по своим воздействиям очень близок к окситоцину. Он также отвечает за душевные привязанности, а повышение его уровня в крови объясняет, почему порой самые отпетые донжуаны превращаются в прекрасных отцов семейства. Этот же гормон также помогает при родовспоможении, правда, в десятки раз меньше, чем окситоцин. Аналогичность этих гормонов помогает им действовать в одной связке. Так, окситоцин, будучи связан с рецепторами к вазопрессину, способен оказывать действия, присущие последнему, — сосудосуживающие и антидиуретические. Правда, более слабо, чем непосредственно оригинал.
Между этими братьями-гормонами есть существенная разница: если дефицит окситоцина не оказывает разрушительного действия на здоровье, то нехватка вазопрессина способна спровоцировать развитие тяжелых заболевай, каким является несахарный диабет.
Дело в том, что именно гормон вазопрессин отвечает за задержку воды в организме. Он — единственный регулятор выведения мочи из почек. Координируя уровень воды в почечных канальцах, он контролирует концентрацию мочи и объем ее выведения, таким образом, принимая участие в водно-электролитном обмене. Исходя из этого, становится понятным, почему недостаток его грозит таким сложным эндокринным заболеванием, как несахарный диабет , когда больного буквально вымывает: при сильном диурезе человек может потерять до 20 л мочи при норме в 1,5 л в день. Однако и переизбыток этого гормона может нанести непоправимый вред.
Излишек гормона вазопрессина грозит:
- синдромом гиперсекреции АДГ;
- синдромом Пархона;
- гиперпексическим синдромом,
- несахарным антидиабетом.
Вернуть его на место можно только с помощью блокиратов, которые помогут нормализовать поступление в кровь вазопрессиона. И тогда единственным побочным эффектом его станет восхищенный взгляд мужчины в сторону своей женщины.
- От нейросекреторных ядер гипоталамуса (супраоптического и паравентрикулярного) отходят аксоны к гипофизу
- По этим аксонам в заднюю долю гипофиза приходят упакованные в гранулы гормоны
- В задней доле гипофиза (нейрогипофиз) синтеза гормонов не происходит
- В передней части гипофиза (аденогипофиз) секретируется целый набор пептидных гормонов. Аденогипофиз находится под контролем особых химических факторов, которые секретируются нейронами гипоталамуса и выделяются из окончаний аксонов этих клеток в срединном возвышении в основании ножки гипофиза, откуда током крови достигают клеток аденогипофиза. Четыре из этих факторов называются либерины, а три- статинами
- Либерины стимулируют секрецию соответствующих гормонов клетками аденогипофиза
- Статины тормозыт секрецию соответствующих гормонов
- Либерины и статины- короткие пептиды, состоят из небольшого числа
аминокислотных остатков. Характерен мембранный тип рецепции.
Кортиколиберин вырабатывается в гипоталамусе, стимулирует выброс в кровь АКТГ
Тиреолиберин гипоталамуса (короткий пептид) состоит из 3 аминокислотных остатков регулиерует синтез и выброс тиреотропного гормона, способен непосредственно влиять на клетки мозга, активируя эмоциональное поведение и поддерживая бодрствование, учащая дыхание, подавляя аппетит, смягчая течение депрессий
Люлиберин- гипоталамический либерин, контролирующий регуляцию гонадотропинов (фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны) состоит из 10 аминокислотных остатков; также способен действовать на клетки мозга, активируя половое поведение, повышая эмоциональность и улучшая обучение и память.
Снижение люлиберина обнаруживается при нервной анорексии
Соматолиберин стимулирует образование и выброс соматотропина
Соматостатин тормозит эти процессы
Так же стоит отметить что в островках Ларгенганса(поджелудочная железа), в дельта(15%), вырабатывается соматостатин.
ПРОЛАКТО-СТАТИН(Пролактин) из дофамина
Меланостатин тормозит выброс меланоцитстимулирующего гормона. Помимо прямого влиянии на гипофиз, активирует эмоциональную и двигательную активность, воздействуя прямым образом на функции мозга. Обладает антидепрессивным эффектом и применяется при Паркинсонизме
- Из нервных окончаний клеток гипоталамуса в сосуды задней доли гипофиза поступают 2 пептидных гормона, каждый из которых состоит из 9 аминокислотных остатков: антидиуритический гормон (АДГ= вазопрессин) и окситоцин
- Орган-мишень для вазопрессина- почки
- Вазопрессин вырабатывается в нейронах супраоптического ядра гипоталамуса, по аксонам поступает в заднюю долю гипофиза, а оттуда с током крови достигает собирательных трубочек и выводных протоков почек
- Под действием вазопрессина повышается обратное всасывание воды из мочи, что препятствует большим потерям жидкости
- В повышенных концентрациях вазопрессин действует на мышцы стенок артерий: они сокращаются, сосуды сужаются и давление крови повышается
- Вазопрессин- «сужающий сосуды»
- Выброс вазопрессина в кровь усиливается при больших потерях крови, когда давление падает и его нужно поднять
- Вазопрессин также воздействует на мозг, является природным стимулятором обучения и памяти
- В малых дозах способен ускорять обучение, замедлять забывание, восстанавливать память после тяжелых травм
- При уменьшении доз вазопрессина (из-за черепно-мозговых травм, опухолей мозга и менингитов) развивается НЕСАХАРНЫЙ диабет
- Симптомы болезни:
1) резкое увеличение объема мочи (до 20 литров в сутки)
При этом избытка сахара в мочи как при сахарном диабете нет. Связано это с тем, что без вазоперссина невозможно обеспечить обратное поглощение воды из мочи в кровь
Сейчас вазопрессин научились получать синтетически и лечат им несахарный диабет
В тяжелых случаях орган-мишень не способен реагировать даже на большие концентрации вазопрессина, это происходит из-за того, что рецепторы вазопрессина, расположенные в собирательных трубочках и выводных протоках, теряют чувствительность к гормону.
Окситоцин (ОТ) в большинстве случаев вырабатывается в нейронах паравентрикулярного ядра гипоталамуса, транспортируется по аксонам в нейрогипофиз и оттуда поступает в кровь
Ткани-мишени ОТ: гладкие мышцы матки и мышечные клетки, окружающие протоки молочных желез и семенников
К концу беременности (после 280 дня) секреция окситоцина повышается, что приводит к сокращению гладкой мускулатуры матки, плод продвигается к шейке матки и к влагалищу, что приводит к родам. После родов секреция окситоцина тормозится
При недостаточной секреции окситоцина роды невозможны: приходится прибегать к искусственной стимуляции, вводя роженице синтетический окситоцин
