Влияние гормонов на обмен веществ и продуктивность животных. Синтез и секреция, метаболизм тиреоидных гормонов
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Строение, номенклатура и классификация стероидных гормонов, обзор путей их биосинтеза. Ферменты, вовлечённые в биосинтез стероидных гормонов, их регуляция. Механизм действия, взаимодействие с клетками-мишенями. Особенности инактивации и катаболизма.
презентация , добавлен 23.10.2016
Роль печени и почек в обмене белков. Нормы белков в питании. Участие аминокислот в процессах биосинтеза и катаболизма. Тканевой обмен нуклеотидов. Синтез и катаболизм ДНК и РНК. Регуляция процессов азотистого обмена. Патология азотистого обмена.
курсовая работа , добавлен 06.12.2008
Исходное сырье для получения стероидных гормонов. Основные микробиологические превращения стероидов. Гидролиз эфиров стероидов, отщепление боковых цепей. Методы проведения процессов микробиологических трансформаций, примеры их промышленного использования.
курсовая работа , добавлен 11.06.2014
Характеристика и классификация видов гормонов. Характеристика анаболических стероидов. Механизм действия стероидов. Влияние анаболических стероидов на организм. Регуляция деятельности органов и тканей живого организма. Пептидные и белковые гормоны.
презентация , добавлен 01.03.2013
Изучение эндокринных желез и гормонов в 1855 году Томасом Аддисоном. Характерные свойства и основные виды гормонов: стероидные, производные аминокислот и жирных кислот, белковые и пептидные. Механизм действия и значение гормонов в организме человека.
презентация , добавлен 22.04.2014
Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека: группы, физико-химические свойства, функции, синтез. Определение подлинности препаратов, их использование в медицинской практике.
дипломная работа , добавлен 25.03.2011
Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. Препараты гормонов коры надпочечников. Половые гормоны: эстрогены, прогестагены, андрогены. Анаболические стероиды и их применение.
презентация , добавлен 13.04.2016
Необходимость создания препаратов, специфически усиливающих синтез белка в тканях организма вследствие ослабления андрогенных или усиления анаболических свойств тестостерона. Принцип действия анаболических стероидов и их влияние на организм человека.
Волгоградский государственный медицинский университетМедико-биологический факультет, III курс
Биохимия человека
БИОХИМИЯ
СТЕРОИДНЫХ
ГОРМОНОВ
Презентация слайдов к лекции
к.б.н. Валерия Геннадьевича Зайцева
(каф. теоретической биохимии с курсом клинической биохимии ВолГМУ)
© 2007, В.Г.Зайцев
План лекции
ВведениеСтероидные гормоны – строение, номенклатура и
классификация
Общий обзор путей биосинтеза стероидных гормонов
Ферменты, вовлечённые в биосинтез
Пути биосинтеза отдельных гормонов и их регуляция
Стероидные гормоны в крови
Механизм действия / взаимодействие с клеткамимишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев
Особенности стероидных гормонов
Общность происхождения (предшественник –холестерин)
Жирорастворимые, потому легко проникают через
мембраны
Не сохраняются и не запасаются в эндокринной ткани,
секретируются сразу же после синтеза
Регулируется синтез, а не высвобождение
Ферменты биосинтеза стероидных гормонов
локализованы в митохондриях и гладком ЭПР
Транспорт с кровью требует наличия специальных
гормон-связывающих белков-переносчиков
В некоторых случаях могут быть конвертированы в
формы с измененной биологической активностью
неэндокринными тканями (печень, ткани-мишени)
© 2007, В.Г.Зайцев
Скелет стероидных гормонов
1,2-Циклопентанопергидрофенантрен4 углеводородных кольца
(3 шестичленных и 1
пятичленное)
Положения заместителей
указаны стрелками
Возможные заместители:
метил-, гидрокси-, оксо-,
карбоксил-, ацетил-,
гидроксиацетил-,
карбоксиалкил- и др.
© 2007, В.Г.Зайцев
Метаболическое происхождение
Все стероидные гормоны– липофильные
низкомолекулярные
соединения, общим
предшественником
которых является
холестерин
Источники холестерина в
организме человека:
пища и биосинтез
(преимущественно в
гепатоцитах)
© 2007, В.Г.Зайцев
Место стероидных гормонов в обмене холестерина
ХОЛЕСТЕРИНЖелчные кислоты
Прогестерон
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Витамин D
Андрогены
Эстрогены
© 2007, В.Г.Зайцев
Стереохимия стероидов
Для связи B/C устероидов животных
известна только цисконформация
Связи A/B и C/D
могут быть и цис-, и
трансБольшинство
стероидных
гормонов человека
имеют конформацию
транс-транс-транс
(5α-стероиды)
5α-стероиды
5β-стероиды
© 2007, В.Г.Зайцев
Стероиды с регуляторным действием
1.2.
«Истинные» стероидные гормоны:
синтезируются главным образом в железах внутренней
секреции
эндокринные эффекты
Нейростероиды (Baulieu E.E., 1991; Biol. Cell. 71:3-10)
синтезируются клетками центральной нервной системы
(ЦНС)
аутокринные и паракринные эффекты
© 2007, В.Г.Зайцев
Необходимые этапы обмена
Синтез стероидных гормонов непосредственно из холестеринаили из промежуточных продуктов
Секреция стероидных гормонов в кровь / транспорт к мишеням
действия
Периферический обмен (превращение первичных стероидных
гормонов в метаболиты с иной биологической активностью,
происходит в печени и в клетках-мишенях)
Поглощение клетками-мишенями
Инактивация и катаболизм стероидных гормонов / выведение
продуктов распада
© 2007, В.Г.Зайцев
10. Классификации стероидных гормонов
По месту образованияПо биологическим функциям (на какие системы
воздействуют)
По видам биологической активности
По биохимической активности
По типам клеток-мишеней
По химической структуре
По гендерности (универсальные/мужские/женские)
© 2007, В.Г.Зайцев
11. Места образования
НАДПОЧЕЧНИКИ (кортикостероиды –глюкокортикоиды и минералокортикоиды, отчасти –
прогестерон и некоторые андрогены)
СЕМЕННИКИ (мужские половые гормоны – андрогены)
ЯИЧНИКИ (женские половые гормоны – прогестины и
эстрогены)
ФЕТОПЛАНЦЕНТАРНАЯ ЭНДОКРИННАЯ ТКАНЬ
(прогестерон с 6-8-й нед беременности, а также
эстрогены – из дегидроэпиандростеронсульфата)
© 2007, В.Г.Зайцев
12. Классы стероидных гормонов
ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ (основной представитель –кортизол)
МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ (наиболее известен и изучен
альдостерон)
АНДРОГЕНЫ (например, тестостерон)
ПРОГЕСТИНЫ, или ПРОГЕСТОГЕНЫ (прогестерон)
ЭСТРОГЕНЫ (наиболее значимые – эстрадиол и эстрон)
© 2007, В.Г.Зайцев
13. Общая схема биосинтеза
© 2007, В.Г.Зайцев14. Общий метаболический предшественник
Прегненолон (C21-стероид)Образуется на первом этапе синтеза
ВСЕХ стероидных гормонов
Реакция отщепления боковой цепи
холестерина катализируется особым
цитохром Р450-зависимым
ферментом – Р450scc (также
называемым 20,22-десмолазой или
20,22-лиазой)
Ключевой этап синтеза стероидных
гормонов
Регулируется адренокортикотропным
гормоном (АКТГ) в надпочечниках и
лютеинизирующим гормоном (ЛГ) в
половых железах
© 2007, В.Г.Зайцев
15. Андрогенные стероиды
Тестостерон17β-гидроксиандрост-4-ен-3-он
Андростендион
Андрост-4-ен-3,17-дион
5α-дигидротестостерон
17β-гидрокси-5β-андростан-3-он
© 2007, В.Г.Зайцев
16. Андрогенные стероиды
Места синтезаСеменники
Кора надпочечников
Андрогенная активность
Рост и развитие мужских половых органов
Вовлечены в определение пола плода
Влияют на пол-специфические особенности поведения
Определяют проявление вторичных половых признаков
Стимуляторы и регуляторы сперматогенеза
Анаболическое действие
Развитие мышечной массы
Развитие скелета и соединительной ткани
Развитие волосяного покрова
Вызывают обращение катаболических процессов,
приводящих к снижению массы отдельных видов тканей
Стимуляция синтеза белка, подавление его распада
© 2007, В.Г.Зайцев
17. Анаболические стероиды
© 2007, В.Г.Зайцев18. Эстрогенные стероиды
ЭстронЭстрадиол
3-гидроксиэстр-1,3,5-триен-17-он
эстр-1,3,5-триен-3,17β-диол
Эстриол
Эстр-1,3,5-триен-3,16α,17β-триол
© 2007, В.Г.Зайцев
19. Эстрогенные стероиды
Места синтезаЯичники
Плацента
В небольших количествах – надпочечники, гипоталамус,
аденогипофиз, семенники
Физиологическая активность природных эстрогенов
Регуляция репродукции
Развитие женских половых органов
Регуляция овуляции
Подготовка организма женщины к беременности и
регуляция стадий беременности
Регуляция обмена костной ткани (рост)
Регуляция характера жировых отложений
© 2007, В.Г.Зайцев
20. Синтетические эстрогены
Сильнее, чем природные эстрогены, подавляютовуляцию
Входят в состав оральных контрацептивов
© 2007, В.Г.Зайцев
21. Прогестины
Места синтезаЖелтое тело яичников
Плацента
Семенники
Кора надпочечников
Физиологическая активность
природных эстрогенов
Сохранение и поддержание
беременности
Подавление созревания
фолликулов и овуляции
Предотвращение спонтанных
сокращений матки
Развитие молочных желез
Прогестерон
прег-4-ен-3,20-дион
© 2007, В.Г.Зайцев
22. Минералокортикоиды
Места синтезаКора надпочечников (zona glomerulosa)
Физиологическая активность
Регуляция уровня и баланса электролитов (усиливают
реабсорбция натрия и экскрецию калия)
Регуляция водного обмена
Повышение артериального давления
альдегидная форма
полуацетальная форма
Альдостерон
11β,21-дигидроксипрегн-4-ен-3,18,20-трион
© 2007, В.Г.Зайцев
23. Глюкокортикоиды
Места синтезаКора надпочечников (zona fasciculata)
Физиологическая активность
Регуляция обмена углеводов (глюконеогенез), белков
(протеолиз), жиров (липолиз), кальция
Супрессия активности иммунной системы, регуляция,
воспалительных и аллергических реакций
Одни из стрессовых гормонов
Вовлечены в формирование памяти, обучаемости,
настроения, суточных ритмов
© 2007, В.Г.Зайцев
24. Суточный ритм секреции кортизола
© 2007, В.Г.Зайцев25. Регуляторы синтеза стероидных гормонов
1.Лютеинизирующий гормон (ЛГ)
прогестерон и тестостерон
2.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ)
кортизол
3.
Фолликуло-стимулирующий гормон (ФСГ)
эстрогены
4.
Ангиотензины II и III
альдостерон
© 2007, В.Г.Зайцев
26. Стероидогенные ферменты
расположены в митохондриях и гладком ЭПР1.
2.
3.
4.
Десмолазы (лиазы)
Р450scc удаляет часть боковой цепи холестерина. Реакция
требует цитохрома Р450, О2, NADPH. Фермент
митохондриальный, сопряжен с электрон-траспортной
системой
Гидроксилазы
Требуют цитохрома Р450, О2, NADPH и могут быть
обнаружены как в митохондриях, так и в ЭПР
Дегидрогеназы гидроксилированных стероидов
(оксидоредуктазы)
Могут быть цитозольными и микросомальными. Реакции
обратимы, направление зависит от соотношения
NAD(P)/NAD(P)H
Ароматаза
Превращает А-цикл в ароматическое кольцо. Мембраносвязанный цитохром Р450-зависимый фермент
© 2007, В.Г.Зайцев
27. Стероидогенные ферменты
Тривиальное название«Старое»
обозначение
«Новое»
обозначение
Десмолаза
P450scc
CYP11A1
3β-Гидроксистероиддегидрогеназа
3β-HSD
3β-HSD
17α-Гидроксилаза / 17,20лиаза
P450C17
CYP17
21-Гидроксилаза
P450C21
CYP21A2
11β-Гидроксилаза
P450C11
CYP11B1
Альдостерон-синтаза
P450C11AS
CYP11B2
Ароматаза
P450aro
CYP19
© 2007, В.Г.Зайцев
28. Стероидогенные ферменты
© 2007, В.Г.Зайцев29. Синтез стероидов в надпочечниках
* DHEA-S – дегидроэпиандростерона сульфат© 2007, В.Г.Зайцев
30. Регуляция синтеза стероидов в надпочечниках
zona fasciculata + zona reticularisадренокортикотропный гормон (АКТГ) + кортикотропинлиберин + кортизол (отрицательная обратная связь)
цАМФ-зависимая регуляция
zona glomerulosa
ангиотензины II и III стимулируют P450scc
регуляция уровнем внутриклеточного Ca2+ по
протеинкиназа С-зависимому механизму
калий плазмы может регулировать синтез
минералокортикоидов непосредственно, через действие
потенциал-зависимых Ca2+-каналов
изменение уровня калия в плазме всего на 0,1 мМ
вызывает почти двукратное изменение секреции
альдостерона
© 2007, В.Г.Зайцев
31. Синтез половых гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев32. Регуляция синтеза андрогенов
МУЖЧИНЫКлетки Лейдига
продукция тестостерона стимулируется ЛГ по цАМФзависимому механизму
не могут синтезировать дигидротестостерон
Клетки Сертоли
продукция тестостерона стимулируется ФСГ по цАМФзависимому механизму
могут использовать эндогенный и экзогенный (из клеток
Лейдига) тестостерон для синтеза дигидротестостерона
ЖЕНЩИНЫ
Текальные клетки яичников
продукция андростендиона и тестостерона
стимулируется ЛГ по цАМФ-зависимому механизму
© 2007, В.Г.Зайцев
33. Регуляция синтеза андрогенов
* StAR – Steroidogenic Acute Regulatory Protein© 2007, В.Г.Зайцев
34. Антагонисты андрогенов
CH3 OHO
CH3
CH
CH3
N
H
CH3
CH3
CH3
CH3
N
O
O
N
H H
Финестерид
Даназол
(облысение)
(эндометриоз)
O
O
O
CH3
O
HN
S
HN
HO
CH3
CH3
F
CF3
CF3
CN
NO2
Бикалутамид
Флутамид
(рак простаты)
(рак простаты)
© 2007, В.Г.Зайцев
35. Ароматаза в синтезе эстрогенов
Ароматаза присутствует в текальных и гранулёзных клеткахяичников
В текальных клетках синтез эстрогенов (секреция в кровь)
стимулируется ЛГ через активацию синтеза андрогенов
В гранулёзных синтез эстрогенов (из андрогенов текальных
клеток, секреция в фолликулярную жидкость)
стимулируется ФСГ через увеличение активности
ароматазы. Созревание гранулёзных клеток повышает их
чувствительность к ЛГ
© 2007, В.Г.Зайцев
36. Ароматаза в синтезе эстрогенов
OCYP19
O
CYP19
O
HO
H
HO
HO
O2, NADPH
O
O2, NADPH
O
O
androstenedione
19,19-dihydroxyandrostenedione
19-hydroxyandrostenedione
O
-H2O
+3
Fe
O
-HCOOH
HO
O
CYP19
O
O2, NADPH
H2O
O
O
HO
O
estrone
O
peroxy enzyme
intermediate
19-oxoandrostenedione
© 2007, В.Г.Зайцев
37. Ароматаза в синтезе эстрогенов
OH
O
androstenedione
OH
17 -HSD
OH
aromatase
HO
+H2O
+
HCOOH
O
estradiol
testosterone
© 2007, В.Г.Зайцев
44. Рецепторы стероидных гормонов
(intranuclear)
dimerization
(intracellular)
transcription
translation
Intracellular effects
proteins
extracellular effects
© 2007, В.Г.Зайцев45. Рецепторы стероидных гормонов
S
R
hsp hsp
R
S
+
hsp hsp
R
S
R
+ or -
S
HRE
Target gene
© 2007, В.Г.Зайцев46. Рецепторы стероидных гормонов
Cytoplasm
Ligand
Nucleus
Cell specific
Response
SR
SR SR
Protein
SR
TF TF
SR SR
HRE
mRNA
© 2007, В.Г.Зайцев47. Регуляция функции стероидных гормонов
Концентрация гормона
Фосфорилирование/дефосфорилирование
При низкой концентрации стероидов фосфорилирование
обычно слабое
Фосфорилируются серин и треонин
Фермент: митоген-активируемые протеинкиназы
(MAPKs)
Связывание стероида может увеличивать степень
фосфорилирования
Фосфорилирование повышает сродство рецептора к
ДНК, транскрипционную активность и стабильность
комплекса гормон–рецептор–ДНК
© 2007, В.Г.Зайцев48. Рецепторы стероидных гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев49. Рецепторы стероидных гормонов
E
ER
E
ER
Estrogen response element
E
ER
Fos
Jun
AP-1 element (or Sp-1)
© 2007, В.Г.Зайцев50.
Steroid Receptors Class ll Receptors
GR Glucocorticoid
PR Progesterone
AR Androgen
ER Estrogen
SR
SR
Palindrome HREs
Orphan Receptors
VDR, PPAR
TR, FXR
RXR, LXR
RAR, PXR
NR RXR
Direct Repeat HREs
NGFI-B
SF-I
ERR
ReVERB
NR
Halfsite HREs
AAA-ACGGTCA NBRE
AGAACA-N3-TGTTCT GRE/PRE ACGGTCA-N1-5-AGGTCA
TCA-AGGTCA SFRE
AGGTCA-N3-TGACCT ERE51. Коактиваторы рецепторов экстрогенов
CBP
pCAF
histone acetylation
SRC SRC
ER
RGGTCA
ER
ACTGGR
TFII-B
TBP
transcription
RNA
Pol.
© 2007, В.Г.Зайцев52. Синергизм гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев53. Инактивация стероидных гормонов
© 2007, В.Г.Зайцев54. Заболевания, связанные с нарушениями обмена стероидов
ГИРСУТИЗМ (избыточная продукция
дегидроэпиандростерона, дефект одного из 3-х
ферментов биосинтеза)
БОЛЕЗНЬ АДДИСОНА (гипокортицизм)
СИНДРОМ КУШИНГА (гиперкортицизм – опухоли
надпочечников или гипофиза, ятрогенный)
ГИПЕРКОРТИЦИЗМ без синдрома Кушинга
СИНДРОМ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К АНДРОГЕНАМ
(тестикулярная феминизация)
© 2007, В.Г.Зайцев
Глава 16. ГОРМОНЫ, НЕРВНО-ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ
Одной из уникальных особенностей живых организмов является их слособносгь сохранять постоянство гомеостаза (постоянство многих свойств организма при постоянных условиях среды) при помощи механизмов саморегуляции, в координации которых одно из главных мест принадлежит гормонам. Гормоны - это биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в клетках желез внутренней секреции и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ.
В результате действия механизмов саморегуляции, а именно нервно-гормональных механизмов, в живой клетке достигается согласование скоростей всех химических реакций и физико-химических процессов друг с другом, обеспечивается координация функций всех органов и адекватная реакция организма на изменения внешней среды. В регуляции процессов обмена веществ гормоны занимают промежуточное положение между нервной системой и действием ферментов, т.е. регуляция обмена веществ реализуется путем изменения скорости ферментативных реакций. Гормоны вызывают либо очень быструю реакцию, либо наоборот медленную реакцию, связанную с синтезом необходимого фермента заново. Таким образом, нарушения синтеза и распада гормонов, обусловленные, например, заболеваниями эндокринных желез, приводят к изменению нормального синтеза ферментов и, следовательно, к нарушению обмена веществ и энергии.
В механизмах саморегуляции можно выделить три уровня.
Первый уровень - внутриклеточные механизмы регуляции. Сигналами для изменения состояния клетки служат различные метаболиты. Они могут:
- изменять активность ферментов путем их ингибирования или активации;
- изменять количество ферментов путем регулирования их синтеза и распада;
- изменять скорость трансмембранного перекоса веществ. Межорганная координация этого уровня регуляции обеспечивается передачей сигналов двумя путями: через кровь с помощью гормонов (эндокринная система) и через нервную систему.
Второй уровень регуляции - эндокринная система. Гормоны освобождаются в кровь на специфический стимул, которым может быть нервный импульс или изменение концентрации какого-то метаболита в крови, протекающей через эндокринную железу (например, снижение концентрации глюкозы). Гормон транспортируется с кровью и, достигая клеток мишеней, модифицирует в них обмен веществ через внутриклеточные механизмы. При этом происходит изменение обмена веществ и устраняется стимул, вызвавший освобождение гормона. Выполнивший свою функцию гормон разрушается специальными ферментами.
Третий уровень регуляции - нервная система с рецепторами сигналов как внешней среды, так и внутренней. Сигналы трансформируются в нервный импульс, который в синапсе с клеткой-эффектором вызывает освобождение медиатора - химического сигнала. Медиатор через внутриклеточные механизмы регуляции вызывает изменение обмена веществ. Клетками-эффекторами могут быть и эндокринные клетки, отвечающие на нервный импульс синтезом и выделением гормонов.
Все три уровня регуляции тесно взаимосвязаны и действуют как единая нервно-гормональная или нейро-гуморальная система регуляции (рис. 43).
Поток информации о состоянии внешней и внутренней среды организма поступает в нервную систему, где перерабатывается, а в ответ посылаются регуляторные сигналы к периферическим органам и тканям. Под прямым контролем нервной системы находятся мозговое вещество надпочечников и гипоталамус. Нервные импульсы, поступающие от различных отделов головного мозга, влияют на секрецию клетками гипоталамуса нейропептидов - либеринов и статинов, регулирующих выделение тропных гормонов гипофиза. Либерины стимулируют синтез и выделение тройных гормонов, а статины - ингибируют. Тройные гормоны гипофиза влияют на секрецию гормонов в периферических железах. Образование и секреция гормонов периферическими железами происходит непрерывно. Это необходимо для поддержания нужного уровня их в крови, так как они быстро инактивируются и выделяются из организма.
Рис. 43. Схема нервно-гормональной регуляции (сплошные стрелки означают синтез гормонов, а пунктирные - влияние гормона на органы-мишени)
Концентрация гормонов в крови невелика: порядка 10 -6 – 10- 11 моль/л. Время полужизни, в основном, несколько минут, для некоторых - десятки минут, очень редко - часы. Требуемый уровень гормона в крови поддерживается за счет механизма саморегуляции по принципу «плюс-минус» межгормональных взаимоотошений. Тропные гормоны стимулируют образование и секрецию гормонов периферическими железами (знак "+"), а последние по механизму отрицательной обратной связи угнетают (знак "-") образование тропных гормонов, действуя через клетки гипофиза (короткая обратная связь) или нейро-секреторные клетки гипоталамуса (длинная обратная связь), рис.44. В последнем случае угнетается секреция либеринов в гипоталамусе.
Кроме того существует метаболитно-гормональная обратная связь: гормон, действуя на обмен веществ в тканях, вызывает изменение содержания в крови какого-либо метаболита, а тот по механизму обратной связи влияет на секрецию гормонов в периферических железах или непосредственно (внутриклеточный механизм), или через гипофиз и гипоталамус (см. рис. 44). Такими метаболитами являются глюкоза (индикатор состояния углеводного обмена), аминокислоты (индикатор состояния белкового обмена), нуклеотиды и нуклеозиды (индикаторы состояния нуклеинового и белкового обмена), жирные кислоты, холестерин (индикаторы состояния липидного обмена); Н 2 О, Са 2+ , Na+, К + , СI¯ и некоторые другие ионы (индикаторы состояния водно-солевого баланса).
Классификация гормонов
Гормонам присущи следующие общие биологические признаки:
1) дисгантность действия, то есть они регулируют обмен и функции зффекторных клеток на расстоянии;
2) строгая специфичность биологического действия, то есть один гормон нельзя целиком заменить другим;
3) высокая биологическая активность - достаточно очень малых количеств, порой десятка микрограмм, чтобы сохранить жизнь организма.
Гормоны классифицируются по:
1) химической природе;
2) механизму передачи сигнала в клетку - мишень;
3) биологическим функциям.
Все типы классификации несовершенны и носят несколько условный характер, особенно классификация по функциям, так как многие гормоны полифункциональны.
По химическому строению гормоны делят следующим образом:
1) белково-пептидные (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, кальциотонин щитовидной железы);
2) производные аминокислот (адреналин - производное фениланина и тирозина);
3) стероиды (половые гормоны - андрогены, эстрогены и гестагены, кортикостероиды).
По биологическим функциям гормоны делят на следующие группы:
1) регулирующие обмен углеводов, жиров, аминокислот - инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикостероиды (кортизол);
2) регулирующие водно-солевой обмен - минераллокортикостероиды (альдостерон), антидиуретический гормон (вазопрессин);
3) регулирующие обмен кальция и фосфатов - паратгормон, кальцитонин, кальцитриол;
4)регулирующие обмен веществ, связанный с репродуктивной функцией (половые гормоны) - эстрадиол, прогестерон, тестостерон.
5) регулирующие функции эндокринных желез (тройные гормоны) - кортикотропин, тиротропин, гонадотропин.
Вэту классификацию не включены соматотропин, тироксин и некоторые другие гормоны, которые оказывают полифункциональное действие.
Кроме того, помимо гормонов, выделяющихся в кровь и действующих на органы, удаленные от места синтеза гормона, существуют еще гормоны местного действия, регулирующие обмен веществ в тех органах, где они образуются. К ним относят гормоны желудочно-кишечного тракта, гормоны тучных клеток соединительной ткани (гепарин, гистамин), гормоны, выделяемые клетками почек, семенных пузырьков и других органов (простагландины) и т. д.
Похожая информация.
Регуляция физиологических процессов, роста и продуктивности сельскохозяйственных животных осуществляется комплексно, в виде рефлекторных реакций и гормональных воздействий на клетки, ткани и органы.
При участии нервной системы гормоны оказывают коррелирующее воздействие на развитие, дифференцировку и рост тканей и органов, стимулируют воспроизводительные функции, процессы метаболизма и продуктивность. Как правило, один и тот же гормон может оказывать соответствующее влияние на несколько физиологических процессов. В то же время различные гормоны, выделяемые одной или несколькими эндокринными железами, могут проявлять свое действие как синергисты или антагонисты.
Регулирование обмена веществ с помощью гормонов во многом зависит от интенсивности их образования и поступления в кровь, от продолжительности срока действия и скорости распада, а также от направленности их влияния на обменные процессы. Результаты действия гормонов зависят от их концентрации, а также от чувствительности эффекторных органов и клеток, от физиологического состояния и функциональной лабильности органов, нервной системы и всего организма. У одних гормонов влияние на процессы метаболизма проявляется, в основном, как анаболическое (соматотропин, инсулин, половые гормоны), а у других гормонов - как катаболическое (тироксин, глюкокортикоиды).
Широкая программа исследований влияния гормонов и их аналогов на обмен веществ и продуктивность животных выполнена в НИИФБиП сельскохозяйственных животных. Этими исследованиями доказано, что анаболическое использование азота, принятого с кормом, зависит не только от его количества в рационе, но и от функциональной активности соответствующих эндокринных желез (гипофиза, поджелудочной, половых желез, надпочечников и др.), гормоны которых во многом определяют интенсивность азотистого и других видов обмена. В частности, определено влияние соматотропина, инсулина, тироксина, тестостерон-пропионата и многих синтетических препаратов на организм животных и установлено, что все перечисленные препараты проявляют четко выраженный анаболический эффект, связанный с повышением биосинтеза и ретенции белка в тканях.
Для роста животных, их важнейшей продуктивной функции, связанной с наращиванием живой массы, важным регулирующим гормоном является СТГ, который действует непосредственно на метаболические процессы в клетках. Он улучшает использование азота, усиливает синтез белков и других веществ, митоз клеток, активирует образование коллагена и рост костей, ускоряет расщепление жиров и гликогена, что в свою очередь улучшает метаболизм и энергетические процессы в клетках.
Действие на рост животных СТГ оказывает в синергизме с инсулином. Они совместно активируют функции рибосом, синтез ДНК, и другие анаболические процессы. На инкрецию соматотропина оказывают влияние тиротропин, глюкагон, вазопрессин, половые гормоны.
На рост животных путем регуляции метаболизма, в частности углеводного и жирового обменов, оказывает влияние пролактин, который действует аналогично соматотропину.
В настоящее время изучаются возможности стимуляции продуктивности животных воздействием на гипоталамус, где образуются соматолиберин - стимулятор инкреции СТГ. Имеются данные о том, что возбуждение гипоталамуса простагландинами, глюкагоном и некоторыми аминокислотами (аргинином, лизином) стимулирует аппетит и поедаемость корма, что положительно сказывается на метаболизме и продуктивности животных.
Одним из важнейших анаболических гормонов является инсулин. Наибольшее влияние он оказывает на обмен углеводов. Инсулин регулирует синтез гликогена в печени и мышцах. В жировой ткани и печени он стимулирует превращение углеводов в жиры.
Анаболическим действием, особенно в период активного роста, обладают гормоны щитовидной железы. Тиреоидные гормоны - тироксин и трийодтиронин оказывают влияние на интенсивность обмена веществ, дифференцировку и рост тканей. Недостаток этих гормонов сказывается отрицательно на основном обмене. При избытке они обладают катаболическим действием, усиливают расщепление белков, гликогена и окислительное фосфорилирование в митохондриях клеток. С возрастом инкреция тиреоидных гормонов у животных уменьшается, что согласуется с замедлением интенсивности обмена веществ и процессов по мере старения организма. С понижением активности щитовидной железы животные более рационально используют питательные вещества и лучше откармливаются.
Таким же действием обладают андрогены. Они улучшают использование питательных веществ корма, синтез ДНК и белков в мышцах и других тканях, стимулируют процессы метаболизма и рост животных.
На рост и продуктивность животных существенное влияние оказывает кастрация. У некастрированных бычков интенсивность роста, как правило, значительно выше, чем у кастратов. Среднесуточный привес у кастратов на 15- 18% ниже, чем у интактных животных. Кастрация бычков отрицательно влияет и на использование корма. По данным некоторых авторов, бычки-кастраты на 1 кг привеса потребляют кормов и переваримого протеина на 13% больше, чем интактные бычки. В связи с этим в настоящее время кастрацию бычков многие считают нецелесообразной.
Лучшее использование корма и усиление роста животных обеспечивают также эстрогены. Они активируют генный аппарат клеток, стимулируют образование РНК, клеточных белков и ферментов. Эстрогены влияют на обмен белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. Малые дозы эстрогенов активируют функцию щитовидной железы и намного увеличивают концентрацию инсулина в крови (до 33%). Под действием эстрогенов в моче возрастает концентрация нейтральных 17-кетостероидов (до 20%), что является подтверждением повышенной инкреции андрогенов, обладающих анаболическим действием и, следовательно, дополняющих ростовой эффект СТГ. Эстрогены обеспечивают преобладающее действие анаболических гормонов. В результате этого осуществляется ретенция азота, стимулируется процесс роста, увеличивается содержание аминокислот и белков в мясе. Некоторым анаболическим действием обладает и прогестерон, повышающий эффективность использования корма, особенно у беременных животных.
Из группы кортикостероидов у животных особо важное значение имеют глюкокортикоиды - гидрокортизон (кортизол), кортизон и кортикостерон, которые участвуют в регуляции всех видов обмена веществ, влияют на рост и дифференцировку тканей и органов, на нервную систему и многие эндокринные железы. Они принимают активное участие в защитных реакциях организма при действии стрессовых факторов. Ряд авторов считает, что животные с повышенной функциональной активностью коры надпочечников растут и развиваются интенсивнее. Молочная продуктивность у таких животных более высокая. При этом важную роль играет не только количество глюкокортикоидов в крови, но и их соотношение, в частности гидрокортизона (более активный гормон) и кортикостерона.
На разных этапах онтогенеза различные анаболические гормоны влияют на рост животных неодинаково. В частности, установлено, что концентрация соматотропина и гормонов щитовидной железы в крови крупного рогатого скота с возрастом уменьшается. Уменьшается также и концентрация инсулина, что свидетельствует о тесной функциональной связи этих гормонов и ослаблении интенсивности анаболических процессов в связи с возрастом животных.
В начальном периоде откорма у животных отмечается усиление роста и анаболических процессов на фоне повышенной инкреции СТГ, инсулина и гормонов щитовидной железы, затем инкреция этих гормонов постепенно уменьшается, наступает ослабление процессов ассимиляции и роста, повышается жироотложение. В конце откорма инкреция инсулина значительно уменьшается, так как функция островков Лангерганса, после ее активации в интенсивный период откорма, угнетается. Поэтому на заключительной стадии откорма использование инсулина для стимуляции мясной продуктивности животных весьма целесообразно. Для стимуляции обмена веществ и мясной продуктивности животных, наряду с гормонами и их аналогами, как установлено Ю. Н. Шамберевым и сотрудниками, важное значение имеют алиментарные факторы - углеводистые и белковые корма, а также отдельные компоненты (масляная кислота, аргинин, лизин, комплексы аминокислот и простейших полипептидов и др.), которые оказывают стимулирующее воздействие на функциональную активность желез и метаболические процессы.
Лактация у животных регулируется нервной системой и гормонами ряда эндокринных желез. В частности, эстрогены стимулируют развитие протоков молочных желез, а прогестерон - их паренхимы. Эстрогены, а также гонадолиберин и тиролиберин усиливают инкрецию пролактина и соматотропина, которые стимулируют лактацию. Пролактин активирует в железах пролиферацию клеток и синтез предшественников молока. Соматотропин стимулирует развитие молочных желез и их секрецию, повышает содержание жира и лактозы в молоке. Своим влиянием на обмен белков, жиров и углеводов стимулирует лактацию также инсулин. Кортикотропин и глюкокортикоиды совместно с соматотропином и пролактином обеспечивают необходимый запас аминокислот для синтеза белков молока. Гормоны щитовидной железы тироксин и трийодтиронин усиливают секрецию молока путем активации ферментов и увеличения в клетках железы содержания нуклеиновых кислот, ЛЖК и молочного жира. Лактация усиливается при соответствующем соотношении и синергическом действии перечисленных гормонов. Их излишнее и малое количество, а также рилизинг-гормон пролактостатин тормозят лактацию.
Многие гормоны оказывают регулирующее влияние на рост шерсти. В частности, тироксин и инсулин усиливают рост шерсти. Соматотропин своим анаболическим действием стимулирует развитие фолликулов и образование шерстных волокон. Пролактин тормозит рост шерсти, особенно у беременных и лактирующих животных. Тормозящее влияние на рост шерсти оказывают некоторые гормоны коры и мозгового вещества надпочечников, в частности, кортизол и адреналин.
Для определения взаимосвязи гормонов и различных видов обмена веществ и продуктивности с учетом возраста, пола, породы, условии кормления и содержания животных, а также для правильного выбора и применения гормональных препаратов с целью стимуляции продуктивности животных, необходимо учитывать состояние их гормонального статуса, так как действие гормонов на процессы метаболизма и рост животных тесно связано с функциональной активностью эндокринных желез и содержанием гормонов. Весьма важным показателем является определение концентрации различных гормонов в крови и других биологических жидкостях.
Как уже отмечалось, одним из основных звеньев гормональной стимуляции роста и продуктивности животных является влияние на частоту митозов клеток, их количество и размеры; В ядрах активируется образование нуклеиновых кислот, что способствует синтезу белков. Под влиянием гормонов усиливается активность соответствующих ферментов и их ингибиторов, охраняющих клетки и их ядра от излишней стимуляции процессов синтеза. Поэтому с помощью гормональных препаратов можно достичь лишь определенной умеренной стимуляции роста и продуктивности в пределах возможных изменений уровня обменных и пластических процессов у каждого вида животных, обусловленных филогенезом и активной адаптацией этих процессов к факторам среды обитания.
Эндокринология уже располагает обширными данными о гормонах и их аналогах, обладающих свойствами стимулирующего влияния на обмен веществ, рост и продуктивность животных (соматотропин, инсулин, тироксин и др.). По мере дальнейшего прогресса наших знаний в этой области и изыскания новых высокоэффективных и практически безвредных эндокринных препаратов, наряду с другими биологически активными веществами, они найдут все более широкое применение в промышленном животноводстве для стимуляции роста, сокращения сроков откорма, повышения молочной, шерстной и других видов продуктивности животных.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Нормальная физиология Марина Геннадиевна Дрангой
27. Синтез, секреция и выделение гормонов из организма
Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках.
Генетический контроль осуществляется либо на уровне образования мРНК (матричной РНК) самого гормона или его предшественников либо на уровне образования мРНК белков ферментов, которые контролируют различные этапы образования гормона.
В зависимости от природы синтезируемого гормона существуют два типа генетического контроля гормонального биогенеза:
1) прямой, схема биосинтеза: «гены – мРНК – про-гормоны – гормоны»;
2) опосредованный, схема: «гены – (мРНК) – ферменты – гормон».
Секреция гормонов – процесс освобождения гормонов из эндокринных клеток в межклеточные щели с дальнейшим их поступлением в кровь, лимфу. Секреция гормона строго специфична для каждой эндокринной железы.
Секреторный процесс осуществляется как в покое, так и в условиях стимуляции.
Секреция гормона происходит импульсивно, отдельными дискретными порциями. Импульсивный характер гормональной секреции объясняется циклическим характером процессов биосинтеза, депонирования и транспорта гормона.
Секреция и биосинтез гормонов тесно взаимосвязаны друг с другом. Эта связь зависит от химической природы гормона и особенностей механизма секреции.
Выделяют три механизма секреции:
1) освобождение из клеточных секреторных гранул (секреция катехоламинов и белково-пептидных гормонов);
2) освобождение из белоксвязанной формы (секреция тропных гормонов);
3) относительно свободная диффузия через клеточные мембраны (секреция стероидов).
Степень связи синтеза и секреции гормонов возрастает от первого типа к третьему.
Гормоны, поступая в кровь, транспортируются к органам и тканям. Связанный с белками плазмы и форменными элементами гормон аккумулируется в кровяном русле, временно выключается из круга биологического действия и метаболических превращений. Неактивный гормон легко активируется и получает доступ к клеткам и тканям.
Параллельно идут два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическая инактивация.
В процессе обмена гормоны изменяются функционально и структурно. Подавляющая часть гормонов метаболизируется, и лишь незначительная их часть (0,5-10 %) выводятся в неизмененном виде. Метаболическая инактивация наиболее интенсивно протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Продукты гормонального метаболизма активно выводятся с мочой и желчью, желчные компоненты окончательно выводятся каловыми массами через кишечник.
автора Марина Геннадиевна Дрангой Из книги Гомеопатия. Часть II. Практические рекомендации к выбору лекарств автора Герхард Кёллер Из книги Основы интенсивной реабилитации. Травма позвоночника и спинного мозга автора Владимир Александрович Качесов Из книги Нормальная физиология автора Из книги Нормальная физиология автора Николай Александрович Агаджанян Из книги Атлас: анатомия и физиология человека. Полное практическое пособие автора Елена Юрьевна Зигалова Из книги Философский камень гомеопатии автора Наталья Константиновна Симеонова Из книги Целительные силы. Книга 1. Очищение организма и правильное питание. Биосинтез и биоэнергетика автора Геннадий Петрович Малахов Из книги Секреты целителей Востока автора Виктор Федорович Востоков Из книги Талассо и релаксация автора Ирина Красоткина автора Борис Васильевич Болотов Из книги Рецепты Болотова на каждый день. Календарь на 2013 год автора Борис Васильевич Болотов автора Галина Ивановна Дядя Из книги Как сбалансировать гормоны щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы автора Галина Ивановна Дядя Из книги Лечебные чаи автора Михаил Ингерлейб Из книги Минимум жира, максимум мышц! автора Макс Лис