Гормоны. 7

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………………...........3

1. Щитовидная железа…………………………………………………………………………….5

1.1   Химическая природа гормонов щитовидной железы………………………………..5

           1.2   Образование тироксина при йодировании белков…………………………………...8

                1.3   Действие гормонов щитовидной железы……………………………………………..9

                1.4   Антитиреоидные вещества…………………………………………………………...10

2. Надпочечные железы………………………………………………………………11

    Мозговой слой надпочечников. Адреналин, норадреналин……………………..11

1. Адреналин, норадреналин…………………………………………………………….11
2. Образование адреналина……………………………………………………………..12
3. Действие адреналина………………………………………………………………....14
4. Продукты превращения адреналина…………………………………………………15

Корковый слой надпочечников……………………………………………………………20

Последствия удаления надпочечников…………………………………………………....22

Кортикостероидные гормоны……………………………………………………………..23

3. Поджелудочная железа и её гормоны…………………………………………………….27

3.1   Инсулин……………………………………………………………………………….27

3.2  Глюкагон………………………………………………………………………………32

4. Половые гормоны……………………………………………………………………………...35
1. Семенные железы. Мужские половые гормоны……………………………………35
2. Обмен адрогенных гормонов………………………………………………………...37

      Яичники…………………………………………………………………………………………..39

3. Химия эстрогенов……………………………………………………………………..39
4. Гормон желтого тела, прогестон……………………………………………………..42
5. Гипофиз…………………………………………………………………………......44

Гормоны передней доли гипофиза………………………………………………………...45

1. Гормон роста…………………………………………………………………………..45
2. Адренокортикотропный гормон (кортикотропин)………………………………….47
3. Тиреотропный гормон (тиреотропин)……………………………………………….48
4. Гонадотропные гормоны (гонадотропины)…………………………………………50
5. Лактогенный гормон(пролактин)……………………………………………………52
6. Меланофорстимулирующий гормон (УЛСГ)………………………………………52

     Гормоны задней доли гипофиза………………………………………………………........53

7. Вазопрессан……………………………………………………………………………53
8. Окситоцин……………………………………………………………………………..54

Заключение…………………………………………………………………………….57

Использованная литература…………………………………………………………..58

ВВЕДЕНИЕ

Химические реакции, происходящие в клетках и тканях, как известно, ускоряются ферментами. Несмотря на разнообразие и многочисленность, свойственные живым организмам, химические реакции протекают согласованно друг с другом, слаженно, а не хаотически. Эта особенность течения химических процессов в живых организмах является характерной чертой проявления жизни. Нарушение этой слаженности наступает при гибели организма. В этом случае имеет место бесперебойное хаотическое действие ферментов, что приводит к расщеплению составных частей клеток и тканей, к их самоперевариванию (автолизу).

Взаимодействие и согласованность  течения химических процессов в  живых организмах обеспечиваются регуляторными  механизмами. У низкоорганизованных животных и растений регуляция ферментативных процессов обеспечивается специально образующимися у них веществами (химические регуляторы), у высших животных и у человека ведущая роль в этом отношении принадлежит центральной нервной системе. Следует, однако, указать, что у высших животных и у человека также существует регуляция течения ферментативных процессов химическими веществами. Больше того, в результате эволюционного развития у них появились специальные органы, в которых образуются вещества, поступающие в кровь и доставляемые кровью в различные ткани и органы, где они проявляют свое регуляторное действие. Эти вещества, получившие название гормонов, образуются в железах, обычно не имеющих выводных протоков,— в железах внутренней секреции. Гормоны этих желез поступают непосредственно в кровь.

Гормоны – биологически активные вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и выделяются непосредственно в кровь, лимфу  или ликвор.

Деятельность желез  внутренней секреции, образование и  выделение в кровь гормонов, регулируются, в свою очередь, центральной нервной системой. Железы внутренней секреции снабжены нервами, образующими в них сеть нервных окончаний. От центральной нервной системы, коры головного мозга по нервам направляются в железы импульсы, усиливающие или ослабляющие их деятельность. В ряде случаев гормоны осуществляют регуляторную роль, воздействуя в органах на нервные окончания. Отсюда понятна тесная связь, существующая между центральной нервной системой и железами внутренней секреции при осуществлении ими регуляции химических процессов, процессов обмена веществ у человека и у животных. Деятельность желез внутренней секреции (эндокринных желез), а также регуляция гормонами функции органов и организма в целом, изучается специальной отраслью физиологии — эндокринологией. В ее задачу входит также изучение изменений, наступающих в результате нарушения функций эндокринных желез. Биохимия призвана заниматься вопросами выяснения химической структуры гормонов, изучения обмена веществ в эндокринных железах, приводящего к образованию в них гормонов, и механизма действия гормонов. Если в изучении химической природы гормонов достигнуты большие успехи, то пути образования гормонов, и особенно механизм их действия, еще мало известны. Между тем нельзя понять нарушения функции эндокринных желез и связанные с ними заболевания без знания процессов, ведущих к образованию гормонов, и механизма их действия.

Успехи, достигнутые в  выделении гормонов из эндокринных  желез, а также в деле синтеза  ряда гормонов, позволяют широко применять  так называемую заместительную терапию — лечение эндокринных заболеваний путем введения в организм недостающих в нем гормонов.

1. ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Вес щитовидной железы взрослого человека составляет 20—30 г- Железа расположена на шее в виде бугорка впереди верхней части дыхательного горла под гортанью. Она исключительно обильно снабжается кровью. Через кровеносные сосуды щитовидной железы в течение часа проходит вся масса крови организма человека. Железа состоит из фолликулов — полостей, ограниченных слоем кубических эпителиальных клеток. Фолликулы заполнены полужидкой вязкой массой, получившей название "«коллоид» и отделены друг от друга прослойками из соединительной ткани. В состав коллоида входит белок-глобулин, содержащий йод (йодтиреоглобулин).

Функция щитовидной железы оставалась невыясненной до последней четверти прошлого столетия, пока не была установлена связь между атрофией железы и заболеваниями, которые характеризуются недостаточностью ее функции. В 1840 г. Базедов дал полное описание болезни, возникающей в результате гиперфункции щитовидной железы, получившей название базедовой болезни. В конце прошлого столетия впервые был применен экстракт щитовидной железы для лечения больных с недостаточностью функции щитовидной железы. Лечебный эффект был достигнут как при инъекциях экстракта, так и при введении его через рот.

1. Химическая природа гормонов щитовидной железы

В 1895 г. Магнус-Леви показал, что экстракты из щитовидной железы при введении их в организм повышают интенсивность процессов обмена веществ. Они повышают потребление кислорода у больных микседемой, у которых понижена функция щитовидной железы, а также у здоровых людей. Исследования с удалением щитовидной железы у животных и опыты с пересадкой железы оперированным животным дали прямые указания на то, что в щитовидной железе образуется активное вещество — гормон, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека и животных. Возник вопрос о химической природе этого гормона.

В конце прошлого столетия в составе щитовидной железы был  открыт йод. Далее оказалось, что йод находится в железе в составе органических соединений. Полученные из ткани железы препараты тиреоглобулина содержат от 0,5 до 1 % йода. Наряду с тиреоглобулином из щитовидной железы, вернее из ее щелочных гидролизатов, было выделено йодсодержащее кристаллическое вещество — тироксин. В 1929 г. была установлена химическая структура тироксина, подтвержденная затем синтезом. Йод тироксина составляет 20—25% всего йода щитовидной железы.

Веществом, близким к  тироксину, в молекуле которого имеются три атома йода, является трийодтиронин.

Трийодтиронин выделен  сравнительно недавно из гидролизатов ткани щитовидной железы и из плазмы крови. Он оказался в опытах на мышах  и при лечении больных значительно  активнее тироксина. Установлено, что Трийодтиронин имеется в больших количествах, чем тироксин, во фракции йодсодержащих белков плазмы крови. Отсюда возникло предположение, что истинным гормоном щитовидной железы является не тироксин, а Трийодтиронин. Из гидролизатов щитовидной железы выделены еще два йодсодержащих вещества: монойод- и дийодтирозин. Около 70% йода щитовидной железы представлено в виде дийодтирозина:

Легко заметить, что все  четыре йодсодержащие вещества, полученные из гидролизатов ткани щитовидной железы, являются производным тирозина. Итак, тирозин — предшественник йодсодержащих веществ щитовидной железы.

Трийодтиронин синтезируется  из монойод- и из дийодтирозина или  же возникает из тироксина при  отщеплении от него йода.

В пользу предположения, что дийодтирозин является предшественником тироксина, свидетельствуют следующие факты: дийодтирозин при рН-7 в присутствии кислорода вне организма превращается в тироксин, далее он в сравнительно большом количестве имеется в щитовидной железе;| физиологическое действие его невелико и он, следовательно, не может считаться гормоном щитовидной железы.

Несмотря на то, что  химическая природа йодсодержащих  веществ щитовидной железы изучена, процессы, обеспечивающие йодирование тирозина и синтез тироксина и трийодтиронина, остаются еще не выясненными. Несомненно одно, что щитовидная железа обладает способностью извлекать йод из притекающей к ней крови и интенсивно его включать в состав тирозина и его производных.

Применение в экспериментах  радиоактивного йода дало возможность  выявить новые моменты, касающиеся синтеза йодсодержащих веществ в щитовидной железе. Прежде всего была установлена связь между функциональным состоянием щитовидной железы и ее способностью поглощать из крови (концентрировать) поступающий в организм йод. При пониженной функции железы йод в ней концентрируется медленнее, наоборот, при повышенной функции йод концентрируется интенсивнее, чем обычно. Это обстоятельство используется в клинических исследованиях для диагностики функционального состояния железы.

Поступивший в щитовидную железу йод быстро переходит в органическую форму. Он обнаруживается сначала в дийодтирозине, а затем в тироксинё тиреоглобулнна. Интересно отметить, что введенный в организм дийодтирозин не поглощается щитовидной железой и выводится из организма с мочой.

Срезы ткани щитовидной железы способны синтезировать дийодтирозин и тироксин. Обязательным условием для этого является потребление ими кислорода, т. е. дыхание. Факторы, прекращающие дыхание срезов ткани железы, приостанавливают синтез дийодтирозина и тироксина. Эти данные указывают, что синтез гормона щитовидной железы связан с происходящими в ней процессами обмена веществ.

Большой интерес представляет вопрос, какое из йодированных веществ, образующихся в щитовидной железе, обладает гормональной активностью. Принято считать, что этой активностью обладают тироксин и трийодтиронин, которые поступают из щитовидной железы в кровь, связываются белками сыворотки крови, а затем- доставляются к различным органам и тканям. Следует, однако, учитывать, что гормоны щитовидной железы подвергаются расщеплению с образованием промежуточных продуктов. Эти продукты могут обладать той или иной активностью. Установлено, чтотрий-одтируксусная кислота и трийодтирамин, возникающие из трийодтиронина, усиливают дыхание, причем действуют более эффективно, чем трийодтиронин.

Гормоны щитовидной железы обладают разносторонним действием  и это, по всей вероятности, связано  с тем, что из них образуются различные  вещества, каждое из которых обладает определенным гормональным действием.

Установлено, что дийодтирозин тормозит образование в передней доле гипофиза тиреотропного гормона, активирующего деятельность щитовидной железы. В связи с этим дийодтирозин получил применение при заболеваниях, вызываемых гиперфункцией щитовидной железы.

2. Образование тироксина при йодировании белков

Белки вне организма  легко подвергаются йодированию. Йодирование  происходит при слабощелочной реакции  и при температуре 40 и 70° С. Связывание йода белками происходит за счет йодирования входящих в их состав остатков молекул тирозина. При щелочном гидролизе йодированных белков (казеина и иных) образуется дийодтирозин и тироксин. Следует, однако, отметить, что искусственное йодирование белков происходит медленнее, чем связывание йода тканью щитовидной железы. Это снова подчеркивает, что синтез гормона щитовидной железы является ферментативным процессом.

3. Действие гормонов щитовидной железы

Врожденная гипофункция щитовидной железы (гнпотиреоидизм, гипотиреоз) вызывает у детей задержку роста, изменяет строение тела и задерживает умственное развитие. Все эти явления известны под названием кретинизма.

Атрофия щитовидной железы в зрелом возрасте сопровождается слизистым  отеком—микседемсй (греч. myxa—слизь, odema — отек). В тканях организма больного задерживается вода, наблюдается ожирение и общая вялость организма.

Гипофункция щитовидной железы известна у людей в горных местностях, где  почва крайне бедна йодом. Вода и  растения содержат там настолько  мало йода, что они не могут обеспечить потребность в нем организма. Щитовидная железа перерождается и увеличивается в размерах за счет разрастания соединительной ткани. Способность ее к синтезу тироксина снижается. Болезнь получила название «эндемический зоб».

Гипофункция щитовидной железы у животных вызывается полным или частичным удалением ее из организма. Во всех случаях гипофункции щитовидной железы наблюдается понижение основного обмена (стр. 487), расстройство обмена веществ, уменьшение содержания в крови йодсодержащих соединений (тироксина).

Введение в организм тироксина, а также добавление к пище сырой  или же высушенной щитовидной железы, устраняют явления гипотиреоидизма.

Гиперфункция щитовидной железы вызывает у человека базедову болезнь, которая  характеризуется повышением основного  обмена, усиленным распадом белковых веществ тканей. У больных нарушается функция сердечной мышцы, увеличивается размер щитовидной железы, наблюдается пучеглазие.

Явление гиперфункции щитовидной железы вызывается экспериментально у животных путем кормления их щитовидной железой, а также- путем введения в организм тироксина.

Избыточное образование (а также  введение) тироксина отрицательно влияет на организм, вызывает тиреотоксикоз.

4. Антитиреоидные вещества

Вещества, тормозящие функцию  щитовидной железы, носят название антитиреоидных веществ. По своей химической природе эти вещества могут быть разделены на две группы. Одни из них имеют тиокарбонамидную группировку, вторые — аминобензольную группировку. К первым относятся тиомочевина, тиоурацил, метилтиоурацил; ко вторым—диамино-дифенилметан и диаминобензол:

Эти вещества, будучи введенными, в организм, тормозят синтез тироксина в щитовидной железе, но не влияют на ее способность поглощать йод из крови.

Антитиреоидные вещества применяются в медицинской практике для лечения базедовой болезни. Пригодны в этом отношении те антитиреоидные вещества, которые избирательно действуют на образование гормона в щитовидной железе и не обладают явно выраженным действием на иные органы и ткани.

2. НАДПОЧЕЧНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Каждая надпочечная железа у млекопитающих состоит из двух различных частей, анатомически связанных друг с другом. Наружная, или корковая, часть железы часто при эмбриологическом развитии возникает из мезодермы и по своему происхождению близка к почкам и к половым железам. Интересно в связи с этим отметить, что в ней наряду с другими гормонами образуются также и половые гормоны. Внутренняя, или мозговая, часть железы имеет иное происхождение. Она возникает из симпатического ганглия и остается связанной с брюшными симпатическими нервами. В каждом надпочечнике, следовательно, заключены два гистологически различных образования и каждое из них обладает специфической для него функцией

МОЗГОВОЙ СЛОЙ НАДПОЧЕЧНИКОВ. АДРЕНАЛИН, НОРАДРЕНАЛИН

Мозговой слой надпочечников  функционирует как железа внутренней секреции. Она состоит из групп полиэдральных клеток, содержащих хромаффиновые гранулы. Группы клеток разделены кровяными синусами, впадающими в центральную вену. Мозговой слой надпочечников обильно снабжается кровью. В течение одной минуты к нему доставляется количество крови, превышающее его вес в 6—7 раз.

1. Адреналин, норадреналин

В мозговом (адреналовом) слое надпочечников  образуются гормоны — адреналин  и норадреналин.

Изучению химической природы адреналина предшествовали следующие наблюдения. В 1856 г. было обнаружено, что мозговой слой надпочечников окрашивается раствором FeCIa в изумрудно-зеленый цвет. Такое же, но слабое, окрашивание давала и кровь, оттекающая от надпочечников. Этим было показано, что в надпочечниках имеется какое-то вещество, поступающее в кровь. Раствором FeCIa в изумрудно-зеленый цвет окрашивается пирокатехин (ортодиоксибензол). Отсюда возникло мнение, что в адреналовом слое надпочечников образуется вещество, близкое к пирокатехину и поступающее в кровь.

Первое указание на то, что образующееся в мозговом слое надпочечников вещество обладает физиологической активностью, было получено в 1895 г. Оказалось, что при внутривенном введении водных экстрактов из адреналового слоя надпочечников у животных повышается кровяное давление (прессорное действие). Вещество, обладающее прессорным действием, было выделено в кристаллическом виде из водных экстрактов мозгового слоя надпочечников в 1899 г. Абелем и в 1901 г. — Такамине. Абель назвал его эпинефрином, а Такамине — адреналином. Адреналин явился первым гормоном, выделенным в кристаллическом виде. Изучение химических особенностей адреналина позволило выяснить его строение. Оказалось, что он является метиламиноэтанолпирокатехином:

В 1904 г. адреналин был получен путем синтеза. Из двух его стереоизо-меров активным оказался L- изомер.

2. Образование адреналина

Выяснение химической структуры  адреналина послужило предпосылкой к постановке исследований по изучению его образования в адреналовом слое надпочечников. Исходя из близости структур адреналина и тирозина, было высказано предположение, что предшественником адреналина является тирозин или же фенилаланин, образующий при своем окислении тирозин. Это предположение получило подтверждение в проведенных опытах с применением фенилаланина, меченного радиоактивным углеродом (С¹⁴). Было установлено, что как циклический компонент, так и боковая цепь адреналина возникает из фенилаланина. Далее было установлено, что источником метильной группы, имеющейся в боковой цепи адреналина, является метионин. Следовательно, в процессе синтеза адреналина участвуют две аминокислоты: фенилаланин (или тирозин) и метионин.

Фенилаланин, прежде чем  дать начало образованию адреналина, должен подвергнуться определенным превращениям: окислению, декарбоксилированию и метилированию.

Естественно возникает  вопрос, сосредоточены ли все этапы  превращения в адреналовом слое надпочечников? Опыты с прибавлением фенилаланина и тирозина к мозговому слою надпочечников, а также опыты с пропусканием через изолированные надпочечники питательной жидкости, в которой имелись эти аминокислоты показали, что образование адреналина в этом случае происходит в небольшом объеме. Отсюда возникло предположение, что в синтезе адреналина в организме участвуют не только ферменты адреналового слоя надпочечников, но ферменты и иных органов. Это предположение находит свое подтверждение в том, что фермент, катализирующий декарбоксилирование диоксифенилаланина с образованием окситирамина, отсутствует в адреналовом слое надпочечников, но имеется в почках и в печени. По-видимому, некоторые промежуточные этапы превращения фенилаланина в адреналин происходят вне адреналового слоя надпочечников. Промежуточные продукты доставляются в адреналовый слой надпочечников и там они подвергаются дальнейшему превращению с образованием адреналина.

3. Действие адреналина

Как уже упоминалось  выше, адреналин обладает прессорным действием. Это объясняется тем, что он, влияя на нервные окончания  в стенках кровеносных сосудов, вызывает сужение их просветов. Далее, адреналин вызывает распад гликогена Е печени с образованием глюкозы, которая поступает из печени в. кровь. Введение адреналина приводит к гипергликемии (повышенное содержание глюкозы в крови). Опыты с введением адреналина в организм животных и человека показали, что чем богаче печень гликогеном, тем больше происходит его распад и тем выше становится содержание глюкозы в крови.

Начальный этап превращения  гликогена катализируется ферментом  фосфорилазой. Этот фермент находится  в тканях в двух формах — фосфорилированной, активной (фосфорилаза а) и в дефосфорилированной, неактивной (фосфорилаза б). Обе эти формы взаимопревращаемые. Установлено, что адреналин усиливает переход фосфорилазы а в фосфорилазу б. Происходит это следующим образом. Образование фосфорилазы а из фосфорилазы б происходит путем фосфорилирования последней. Фермент, катализирующий эту реакцию, активируется 3,5-адениловой кислотой, возникающей в результате ферментативной реакции из аденозинтрифосфорной кислоты. Адреналин усиливает ферментативное образование 3,5-адениловой кислоты. Изложенное иллюстрируется следующей схемой:

Адреналин также влияет на гликоген мышц, усиливая его распад с накоплением молочной кислоты, которая затем подвергается дальнейшим превращениям. Адреналин мобилизует запасы гликогена в печени и в мышцах и благоприятствует их использованию. Это положение находит свое подтверждение в том, что введение адреналина усиливает также потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

Адреналин оказывает  свое действие в организме в очень  малых количествах (0,0001—0,00001 мг на 1 кг веса тела).

4. Продукты превращения адреналина

Адреналин подвергается в тканях организма превращениям с образованием физиологически активных, а также и неактивных веществ. Прибавленный к крови и к тканям адреналин быстро окисляется и теряет свою активность. Глутатион, аскорбиновая кислота предохраняют адреналин от быстрого окисления.

Большой интерес представляет норадреналин, отличающийся от адреналина отсутствием в его молекуле метильной группы. Норадреналин обладает физиологическим действием, несколько отличающимся от действия адреналина. Так, например, он в значительно меньшем объеме вызывает распад гликогена в печени и не приводит к гипергликемии. Он не повышает потребление организмом кислорода. Подобно адреналину, норадреналин обладает прессорным действием.

Норадреналин обнаружен в экстрактах из адреналового слоя надпочечников. Прессорная активность экстрактов из адрепалового слоя надпочечников до 30 % обусловлена наличием в них норадреналина. У некоторых животных (например, у кошек) содержание норадреналина в экстрактах из адреналового слоя надпочечников еще выше. У китов активность этих экстрактов на 90—100% зависит от наличия в них норадреналина.

Норадреналин имеется также  в экстрактах из сердца, печени, мозга, селезенки и в крови. Все это  дает основание считать норадреналин вторым гормоном адреналового слоя надпочечников. Вместе с этим норадреналин можно  считать предшественником адреналина. Установлено, что он в адреналовом слое надпочечников подвергается метилированию с образованием адреналина.

Адреналин претерпевает в организме превращения с  образованием веществ с иной биологической активностью. На первом этапе окисления адреналина образуется дегидроадреналин.

Благодаря обратимому превращению  адреналина в дегидроадреналин возникает  окислительно-восстановительная система. Дегидроадреналин не обладает физиологическими свойствами адреналина. Продуктом окисления  цегидроадреналина является адренохром, который, в свою очередь, окисляясь дает оксоадренохром. Восстанавливаясь, адреиохром обратимо превращается в лейкоадренохром.:

Адренохром и лейкоадренохром не могут превращаться в адреналин. Они составляют окислительно-восстановительную систему, участвующую в окислительных процессах. Оксоадренохром, возникающий как продукт необратимого окисления адренохрома, обладает физиологическим действием, противоположным адреналину (вызывает расширение кровеносных сосудов).

Изучению роли адреналина и продуктов его превращения в организме посвящены обширные исследования А. М. Утевского. На основании полученных результатов А. М. Утевский пришел к заключению, что физиологическая роль адреналина определяется как непосредственно, так и рядом образующихся из него продуктов.

Адреналин и продукты его превращения по своей химической природе стоят близко к симпатинам — веществам, освобождающимся на концевых аппаратах симпатических  нервов при их возбуждении. Симпатины  являются химическими медиаторами симпатической нервной системы, так как с их помощью передаются импульсы от симпатических нервов к органам.

Наряду с приведенным  выше путем превращения адреналина существует еще один путь, который  сопровождается образованием физиологически неактивного вещества — 3,4-диоксиминдального альдегида. Образование последнего происходит окислительным путем и катализируется ферментом аминоксидазон. От молекулы адреналина отщепляется метилаланин, а от молекулы мор адреналина аммиак:

Адреналин, норадреналин и близкие к ним амины, содержащие в своей структуре катехол, получили название катехоламины.

Метаболизм. Синтезированные гормоны поступают в кровеносное русло. Здесь они соединяются с белками крови и разносятся по организму. Часть гормонов в нервных окончаниях симпатической нервной системы депонируется в виде солей с АТФ. После выполнения специфических функций гормоны инактивируются в печени путем образования парных соединений с серной и уксусной кислотами, которые выводятся из организма с мочой. Кроме того, адреналин инорадреналин подвергаются сложным химическим превращениям, которые приводят к образованию меланоидногопигмента, удаляемого из организма животного с мочой.

Значительное количество гормонов инактивируется метилированием и дезаминированием с образованием продуктов, которые в виде парных соединений с серной и глюкуроновой кислотами выводятся с мочой из организма.