Гормоны. Лекция 10-11

1.

Гормоны
Автор-составитель :
Проф. Е.О. Данченко
ВГУ имени П.М. Машерова
1

2.

Гормоны – вещества органической природы,
которые вырабатываются в
специализированных клетках желез
внутренней секреции, поступают в кровь или
лимфу и взаимодействуют с клеткамимишенями, оказывая влияние на обмен
веществ и физиологические функции
2

3.

3

4.

Нейроэндокринная регуляция выработки
гормонов
1. Импульсы из внешней и внутренней среды
поступают ЦНС и оттуда в гипоталамус.
2. Гормоны гипоталамуса (либерины и статины)
стимулируют или ингибируют выработку гормонов
гипофиза.
3. Тропные гормоны гипофиза стимулируют
выработку гормонов периферическими эндокринными
железами.
4. Гормоны периферических эндокринных желез
действуют на ткани-мишени и ингибируют выработку
гормонов гипоталамуса и гипофиза.
4

5.

Нейро-эндокринная регуляция выработки
гормонов
5

6.

Классификация гормонов
6

7.

Классификация гормонов в зависимости
от места синтеза
7

8.

Классификация гормонов по химической
структуре
пептиды и белки: гормоны гипофиза,
гипоталамуса, поджелудочной железы;
производные аминокислот: катехоламины
(мозговой слой надпочечников) и тиреоидные
гормоны (щитовидная железа) – производные
тирозина, мелатонин (эпифиз) – производное
триптофана;
стероидные гормоны: кортикостероиды (кора
надпочечников) и половые (половые железы)
гормоны.
8

9.

Классификации гормонов по
растворимости
липофильные (стероидные и тиреоидные
гормоны); для их транспорта в крови
требуются белки-переносчики.
гидрофильные (пептиды, белки,
катехоламины); транспортируются
самостоятельно.
9

10.

Транспортные белки создают резерв
гормонов в крови, т.к. в связанном виде
гормоны не подвергаются метаболизму и
экскреции.
Биологически активны только свободной
форме гормона.
10

11.

Классификации гормонов по механизму
действия
Гормоны, не проникающие в клетку и
имеющие рецепторы на поверхности
мембран (гормоны белково-пептидной
природы и катехоламины)
Гормоны, проникающие в клетку и имеющие
рецепторы внутри клеток в цитоплазме или
ядре (стероидные и тиреоидные гормоны).
Гормоны смешанного действия (инсулин)
11

12.

Механизм действия гормонов,
проникающих в клетку
Липофильные гормоны проходят через
плазматическую мембрану и связываются со
специфическими рецепторами в цитозоле или
ядре клеток.
Гормон-рецепторный комплекс связывается с
определенной областью ДНК и активирует или
инактивирует специфические гены.
Изменение экспрессии генов влияет на
количество специфических ферментов и
скорость метаболических процессов
12

13.

13

14.

Механизм действия гормонов, не
проникающих в клетку
Передача сигнала в клетку осуществляется
через мембранные рецепторы.
После
связывания
с
рецепторами
изменяется
активность
мембранных
ферментов или ионных каналов, что
вызывает
образование
в
цитозоле
вторичных посредников - циклические
нуклеотиды - цАМФ и цГМФ; метаболиты
фосфатидилинозитола и ионы Са2+
14

15.

Гормоны, регулирующие
энергетический обмен
Инсулин
Глюкагон
Адреналин
Глюкокортикоиды
15

16.

Инсулин
Инсулин синтезируется на рибосомах β-
клеток островков Лангерганса поджелудочной
железы
Молекула инсулина – полипептид.
Главный физиологический стимул секреции
инсулина - повышение концентрации глюкозы
в крови.
Ингибируется синтез инсулина адреналином
.
16

17.

Органы-мишени для инсулина
Мышечная ткань
Жировая ткань
Печень
Органы, не чувствительные к инсулину
Нервная ткань
Эритроциты
17

18.

Биологическое значение инсулина
Основное биологическое значение инсулина –
превращение избытка глюкозы крови в две
резервные формы – гликоген (печень и мышцы) и
триацилглицеролы (жировая ткань).
Инсулин – единственный гормон, понижающий
уровень глюкозы в крови.
18

19.

Метаболические эффекты инсулина
↑ поступления глюкозы в мышцы и жировую ткань
↑ поступления глюкозы в печень
↓ распада гликогена (печень, мышцы)
↑ синтеза гликогена (печень, мышцы)
↑ гликолиза, продукции ацетил-КоА (печень, мышцы)
↑ синтеза высших жирных кислот (печень)
↑ синтеза триацилглицеролов (жировая ткань)
↓ продукции кетоновых тел
19

20.

Нарушение метаболизма инсулина
При недостатке инсулина развивается сахарный
диабет.
1) Инсулинзависимый диабет I типа. Начинается в
молодом возрасте. Обусловлен поражением
поджелудочной железы. Уровень инсулина в крови
снижается.
2) Инсулиннезависимый сахарный диабет II типа.
Характерен для людей зрелого возраста.
Отмечается 1) ожирение, 2) повышенное
содержание в плазме инсулина и 3) снижение
количества инсулиновых рецепторов.
20

21.

Глюкагон – полипептид, состоящий из 29
аминокислот.
Синтезируется α-клетками островков
Лангерганса поджелудочной железы.
Секретируется при снижении уровня глюкозы в
крови
Конечный эффект – повышение уровня
глюкозы в крови
21

22.

Органы-мишени
Печень
Жировая ткань
В меньшей степени - мышцы
22

23.

Метаболические эффекты
Механизм влияния на
метаболизм глюкозы
↑ распада гликогена (печень),
первичный эффект, секунды
Гликоген → глюкоза
↓ синтеза гликогена (печень)
Меньше глюкозы запасается в
форме гликогена
↓ гликолиза (печень)
Меньше глюкозы используется
как источник энергии в печени
↑ глюконеогенеза в печени
Аминокислоты
Глицерол
Оксалоацетат
↑ мобилизации жирных кислот
(жировая ткань)
→ глюкоза
Меньше глюкозы используется
как источник энергии в печени и
мышцах
23

24.

Адреналин (катехоламин)
Производные аминокислоты тирозина.
Основное предназначение гормона –
мобилизовать ресурсы организма для
устранения опасной для жизни или здоровья
ситуации.
Выработка адреналина резко увеличивается
при стрессах, опасности, тревоге, страхе, при
травмах, в шоковых ситуациях, при
физической нагрузке.
24

25.

Органы-мишени
Мышцы
Жировая ткань
Печень
25

26.

Биологическая роль
Катахоламины отвечают за биохимические
реакции адаптации к острым стрессам,
связанным с мышечной активностью –
«борьба или бегство»
Адреналин вызывает повышение
концентрации глюкозы в крови при остром
стрессе для работы мозга и экстренного
сокращения мышц.
26

27.

Физиологические и метаболические эффекты адреналина
Эффекты
Физиологические
↑ частоты сердечных сокращений
↑ давления
↑ расширения дыхательных путей
Результат
Повышение поступления О2 к
тканям
Метаболические эффекты
↑ распада гликогена (мышцы, печень)
↓ синтеза гликогена (мышцы, печень)
↑ глюконеогенеза (печень)
Повышение продукции глюкозы
для получения энергии
↑ гликолиза (мышцы)
Повышение продукции АТФ для
мышц
↑ мобилизации жирных кислот
Использование жирных кислот в
качестве источника энергии
27

28.

Глюкокортикоиды – стероидные гормоны,
синтезируются корой надпочечников.
√ Основным глюкокорикоидом человека
является кортизол.
√ Глюкокортикоиды оказывают мощное
антистрессовое и противошоковое действие.
√ Их уровень в крови резко повышается при
стрессе, травмах, кровопотерях, шоковых
состояниях.
√
28

29.

29

30.

Синтез и секреция глюкокортикоидов
регулируется кортиколиберином гипоталамуса и
кортикотропином гипофиза.
Существует суточный ритм выработки гормона.
Увеличение синтеза происходит сразу после
засыпания, во время сна продолжает
возрастать, достигает пика вскоре после
просыпания, затем постепенно падает до
минимальных величин к концу дня и в ранние
вечерние часы.
Глюкокортикоиды синтезируются из
холестерола.
30

31.

Биологическая роль и механизм действия
Глюкокортикоиды участвуют в адаптации к
сильным и продолжительным стрессам.
По механизму действия относятся к
гормонам, проникающим в клетку
Период полужизни кортизола 1,5-2 ч, у
кортикостерона - < 1 часа (т.к. он слабее
связывается с транспортными белками).
31

32.

Органы-мишени
Мышечная ткань
Лимфоидная ткань
Эпителиальная ткань (слизистые оболочки и
кожа)
Жировая и костная ткань
Печень
32

33.

Влияние глюкокортикоидов на
углеводный обмен
Стимулируют высвобождение аминокислот –
субстратов глюконеогенеза – из периферических
тканей (мышечная, лимфоидная);
Увеличивают скорость глюконеогенеза в печени.
Тормозят потребление и использование глюкозы
во внепеченочных тканях (мышцы).
В результате увеличивается уровень глюкозы в
крови.
Увеличивают синтез гликогена в печени.
33

34.

Влияние глюкокортикоидов на липидный
и белковый обмены
Стимулируют липолиз в жировой ткани и
увеличивают концентрацию свободных
жирных кислот в крови.
Повышают катаболизм белков в
периферических тканях (мышцы,
лимфоидная ткань, жировая ткань, кожа и
кости) и стимулируют синтез белков в печени.
34

35.

Регуляция анаболических
процессов: 1) гормон
роста, 2) тиреоидные
гормоны, 3) половые
гормоны

36.

ГР синтезируется в гипофизе с пиком каждые
20-30 мин
По химической структуре – полипептид

37.

Возрастные изменения секреции
Наибольшая концентрация соматотропина в
плазме крови – 4-6 месяц внутриутробного
развития. С возрастом секреция постепенно
понижается.
Базовый уровень гормона роста максимален в
раннем детстве, амплитуда пиков секреции
максимальна у подростков в период
интенсивного линейного роста и полового
созревания.

38.

Регуляция синтеза гормона роста
Главные регуляторы синтеза соматолиберин (соматотропин-релизинггормон) и соматостатин гипоталамуса.
Ткани-мишени
Скелетные мышцы
Кости
Печень
Жировая ткань

39.

Факторы, влияющие на синтез и секрецию ГР
Активация
Ингибирование
Стресс [боль, тревога, холод]
Медленная фаза сна [вскоре
после засыпания]
Физическая нагрузка
Краткое голодание
Андрогены, эстрогены
Тиреоидные гормоны
Глюкокортикоиды
Высокий уровень глюкозы в
крови [гипергликемия]
Соматостатин
Высокая концентрация
гормона роста и ИФР-1 (по
механизму обратной связи)

40.

Метаболические эффекты:
обмен белков и нуклеиновых кислот
Обладает анаболическим эффектом.
Синергист инсулина.
Стимулирует транспорт аминокислот в
печень, мышечную, хрящевую и костную
ткани и усиливает биосинтез белка.
Вызывает положительный азотистый баланс.
Повышает синтез РНК и ДНК.

41.

Метаболические эффекты: обмен
углеводов
Антагонист инсулина.
↓ утилизацию глюкозы периферическими
тканями и активирует глюконеогенез
(гипергликемия).
↑ содержание гликогена в печени в результате
активации глюконеогенеза из аминокислот.
Ингибирует гликолиз в мышцах за счет
мобилизации жирных кислот при липолизе.

42.

Метаболические эффекты: обмен
липидов
Усиливает липолиз и ↑ концентрацию
свободных жирных кислот и глицерола в
крови.
Активирует окисление жирных кислот в
печени.

43.

Недостаток ГР у детей –
гипофизарный нанизм
(карликовость).
Проявляется на 2-4 году
жизни.
Характеризуется
пропорциональным
развитием тела, но малым
ростом.
Сохраняется умственное
развитие.

44.

Избыточная продукции
гормона в детском
возрасте – гигантизм.
Наблюдается увеличение
роста свыше 2 м,
непропорциональность
телосложения с
преимущественным
удлинением конечностей,
при этом голова кажется
очень маленькой.
Наблюдается
расстройство
физического и
психического состояния.

45.

Избыточная
продукция у
взрослых –
акромегалия.
Характерные
изменения лица
(выступающая
челюсть, огромный
нос), увеличение
размеров кистей, стоп
и черепа.

46.

Гормоны щитовидной
железы
(тиреоидные гормоны)

47.

Строение тиреоидных гормонов

48.

Синтез тиреоидных гормонов
Для синтеза необходим белок тиреоглобулин и
йод.
Йод поступает в щитовидную железу против
высокого электрохимического градиента
активным транспортом, сопряженным с работой
Na+,K+-АТФ-азы.
С помощью йодпероксидазы и Н2О2 происходит
окисление йода (I- → I0).
Окисленный йод реагирует с остатками
тирозина в составе тиреоглобулина

49.

Конденсация 2-х молекул йодированного
тирозина приводит к образованию Т3 и Т4 в
составе тиреоглобулина.
Образовавшиеся гормоны остаются в составе
тиреоглобулина до начала его деградации

50.

Синтез тиреоидных гормонов

51.

Транспорт тиреоидных гормонов
Тиреоидные гормоны липофильны.
Основные переносчики тиреоидных гормонов
– гликопротеин тироксин-связывающий
глобулин и тироксин-связывающий
преальбумин.
Биологически активна свободная фракция.
Период полужизни Т4 – 7 дней, Т3 – 16 часов

52.

Метаболически активная форма - Т3.
Т3 взаимодействует с ядерными рецепторами
для тиреоидных гормонов.
Изменяется скорость транскрипции и синтез
более 100 типов белков.
В эмбриогенезе усиливается синтез
специфических белков, обеспечивающих
развитие и дифференцировку тканей.

53.

Влияние на метаболизм
Основная метаболическая функция
тиpеоидных гоpмонов – стимуляция
метаболической активности и повышение
потpебления О2 в тканях.
Повышенный обмен АТФ увеличивает
теплопродукцию.

54.

Обмен белков: Тиреоидные гормоны -
анаболические гормоны, вызывают
положительный азотистый баланс и
обеспечивают рост и развитие.
Обмен углеводов: ↑ всасывание глюкозы,
глюконеогенез и гликогенолиз, уровень
глюкозы в крови.
Обмен липидов: активируют обмен и
окисление липидов.

55.

Нарушение функции щитовидной железы
Гипофункция щитовидной железы в детском возpасте –
кpетинизм (снижение и замедление метаболизма,
физического и умственного pазвития).
Гипофункция щитовидной железы в зpелом возpасте –
микседема (наpушение водно-солевого, липидного
обменов на фоне замедления метаболизма – ожиpение
и отеки).
Недостаточность йода в воде и pастениях в pегионах –
эндемический зоб.
Повышение функции щитовидной железы –
тиpеотоксикоз (Базедова болезнь) - ингибиpование
синтеза белков, отpицательный азотистый баланс,
мобилизация липидов, углеводов

56.

Мужские половые гормоны
(андрогены)

57.

Семенники (яички) продуцируют тестостерон
(95%) и сперматозоиды.
5% тестостерона образуется в
периферических тканях при метаболизме
андрогенов, образованных в надпочечниках.
Для сперматогенезе необходимо 3 типа клеток:
сперматогонии – из них образуются
сперматозоиды; клетки Лейдига – продуцируют
тестостерон; клетки Сертоли – создают
условия для дифференцировки и созревания
половых клеток.

58.

Основной гормон - тестостерон

59.

Регуляция синтеза тестостерона
Лютропин стимулирует синтез ХС и
продукцию тестостерона в клетках Лейдига.
Фоллитропин связывается с клетками
Сертоли и усиливает синтез андрогенсвязывающего белка, который
транспортирует тестостерон к месту
сперматогенеза.
Сперматогенез стимулируется только при
наличии ФСГ и андрогенов.

60.

61.

Биологическая роль тестостерона
Биохимические эффекты
задержка азота
активация синтеза
белков, РНК, ДНК,
липидов
Другие эффекты
сперматогенез
развитие вторичных половых
признаков
половая дифференцировку
плода
совместно с СТГ ускорение
роста кости в отрочестве с
последующей остановкой
роста и закрытия эпифизов
психофизический статус
мужчины

62.

Женские половые гормоны

63.

Яичники – бифункциональные органы,
продуцирующие женские половые гормоны –
эстрогены и прогестины, а также женские
половые клетки – яйцеклетки.
Основные гормоны – эстрадиол и
прогестерон.

64.

Структура эстрогенов и прогестерона

65.

Синтез эстрогенов
Эстрогены образуются путем ароматизации
андрогенов в фолликулах яичников
Прогестерон синтезируется желтым телом.
Синтез гормонов осуществляется в рамках
полового цикла: в фолликулиновую фазу
вырабатываются эстрогены, в лютеиновую –
прогестерон..

66.

67.

Биологическая роль эстрогенов
Биохимические эффекты
Репродуктивная система
повышают липогенез в жировой
ткани
снижают уровень холестерола и
ЛПНП и повышают уровень ЛПВП;
в печени усиливают синтез
специфических белков:
пеpеносчиков гормонов, факторов
свертывания крови;
анаболический эффект и
положительный азотистый баланс;
активация гликолиза,
пентозофосфатного пути;
кальцификация и рост костей;
развитие половых органов
фоpмиpование втоpичных
половых пpизнаков
пpоцессы в фоликулиновую
фазу цикла
психофизический статус
женщины
беpеменность, pоды,
лактация.

68.

Функции прогестерона
функционирует только в период желтого
тела;
вызывает тоpможение сокpащения матки и
тpуб;
имплантация оплодотвоpенной яйцеклетки;
лактация