Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Некоторые аспекты биохимии человека
Гормоны
Гормоны гипоталамуса и гипофиза являются пептидами

Гормоны, секретируемые гипоталамусом (табл. 25-2), - это сравнительно короткие пептиды, содержащие от 3 до 15 аминокислотных остатков. На рис. 25-4 приведены структурные формулы двух таких гормонов. Для их выделения и идентификации потребовались годы трудоемких исследований. По сравнению с другими гормонами гипоталамические факторы выделяются в наименьших количествах. Так, для получения всего лишь 1 мг тиролиберина потребовалось 4 т ткани гипоталамуса, которую извлекали из мозга животных на бойнях. Первыми выделили гипоталамические гормоны в чистом виде и выяснили их химическую структуру Роджер Гиллемин из Сан-Диего и Эндрю Шелли из Нью-Орлеана. В 1977 г. они получили за это Нобелевскую премию. Они разделили награду с Розалиндой Ялоу, разработавшей чрезвычайно чувствительный радиоиммунологический метод (дополнение 25-1) определения концентрации гормонов, без которого был бы немыслим достигнутый в последние годы прогресс в исследовании гормонов.

Таблица 25-2. Некоторые гормоны гипоталамуса

Рис. 25-4. Формулы двух гормонов, секретируемых гипоталамусом. А. Тиролиберин (ТЛ) вызывает выделение тиротропина из передней доли гипофиза. Тиротропин в свою очередь стимулирует секрецию тироксина и трииодтиронина щитовидной железой. Б. Соматостатин овцы, тормозящий выделение соматотропина передней долей гипофиза.

Гипоталамические гормоны не поступают в общий кровоток, а по специальным кровеносным сосудам попадают прямо в расположенный рядом

Дополнение 25-1. Радиоиммунологический анализ полипептидных гормонов

В ответ на попадание в организм чужеродных белков (антигенов) у животных синтезируются специфические к ним антитела. Белок-антитело, появляющийся в сыворотке крови, обладает способностью очень прочно, но обратимо связываться с молекулой антигена. Каждое антитело характеризуется высокой степенью специфичности и связывает только тот антиген, который стимулировал его выработку. Эти свойства антител, а именно их специфичность и сродство по отношению к своим антигенам были использованы Розалиндой Ялоу и ее коллегами для измерения крайне малых концентраций полипептидных гормонов в крови и тканях. Суть метода состоит в следующем. Измеряемый гормон используют в качестве антигена (Аг) и вводят его морским свинкам. После нескольких инъекций у животных в плазме крови появляются антитела к введенному гормону, причем в достаточно высокой концентрации. Далее из сыворотки выделяют антитела (Ат) и смешивают их с известным количеством радиоактивно меченного гормона при этом в результате обратимой реакции, равновесие которой сильно сдвинуто вправо, образуется комплекс антиген-антитело:

Для того чтобы определить концентрацию гормона в крови больного, смешивают сыворотку крови с известным количеством радиоактивного комплекса

Поскольку антитело (Ат) не способно отличить уже связанный радиоактивный гормон от присутствующего в сыворотке немеченого гормона (Ат), последний будет конкурировать с меченым за связывание с антителом Ат и частично вытеснять его из комплекса

По достижении равновесия между антителом и меченым и немеченым гормонами измеряют количество радиоактивного антигена, вытесненного немеченым гормоном из комплекса

и исходя из этого рассчитывают концентрацию гормона во взятом образце крови. Например, если количество гормона в анализируемом образце в точности равно количеству радиоактивного гормона, уже связанного с антителом, то это значит, что немеченый гормон вытеснил ровно половину меченого. Чем выше концентрация немеченого гормона в анализируемой пробе, тем больше радиоактивного гормона вытесняется из комплекса

Радиоиммунологическии анализ отличается не только высокой специфичностью, но и исключительно высокой чувствительностью. В своей речи, произнесенной по случаю присуждения Нобелевской премии, для наглядной характеристики чрезвычайно высокой чувствительности радиоиммунологического метода Ялоу сравнила концентрацию определяемого этим методом гормона в анализируемом растворе с концентрацией сахара в очень большом озере после растворения в нем одного кусочка.

гипофиз (рис. 25-5). Гипофиз состоит из двух частей - передней и задней долей, имеющих разное эмбриональное происхождение. В передней доле продуцируется несколько гормонов, представляющих собой довольно длинные полипептиды (табл. 25-3). Их называют тронными гормонами, или тропиками, поскольку они обладают сродством к эндокринным железам следующего ранга и оказывают на них стимулирующее действие. Так, кортикотропин стимулирует кору надпочечников, а тиротропин - щитовидную железу. Основные гормоны передней доли гипофиза получены в чистом виде, и установлена их аминокислотная последовательность. Некоторые гормоны гипофиза, в частности кортикотропин, используются в медицине с целью восполнения дефицита гормона при нарушении его секреции.

Задней долей гипофиза секретируются два гормона - окситоцин и вазопрессин. Они представляют собой пептиды из девяти аминокислотных остатков, образующиеся из более длинных предшественников (рис. 25-6). Секреция этих гормонов регулируется гипоталамусом.

Таблица 25-3. Гормоны гипофиза

Окситоцин (от греч. “быстрые роды”) действует на некоторые гладкие мышцы, в особенности на мышцу матки. Он используется в акушерстве для стимуляции родовой деятельности и лактации. Вазопрессин повышает кровяное давление и увеличивает обратное всасывание воды в почках. Недостаточность вазопрессина лежит в основе несахарного диабета (diabetes insipidus), для которого характерно выделение большого количества сильно разбавленной мочи (до 10 л в сутки). Это состояние следует отличать от сахарного диабета - также эндокринного заболевания. Ниже мы еще вернемся к действию гипоталамических и гипофизарных гормонов.

Рис. 25-5. А. Локализация гипоталамуса и гипофиза. Б. Подробная схема гипоталамо-гипофизарной системы. Нервные импульсы стимулируют гипоталамус, активируя секрецию гормонов, предназначенных для воздействия на переднюю долю гипофиза; эти гормоны попадают в специальный кровеносный сосуд, по которому они поступают непосредственно в капиллярную сеть передней доли гипофиза. Гормоны гипофиза, выделенные в ответ на стимуляцию, поступают в кровь и входят в общую систему кровообращения. Гормоны задней доли гипофиза, образующиеся в нервных клетках гипоталамуса, далее по аксонам попадают в заднюю долю гипофиза и из нее - в кровь.

Здесь же мы рассмотрим гормоны, регулирующие метаболизм основных питательных веществ. Механизм действия этих гормонов изучен лучше, чем механизм действия каких-либо других гормонов, и они получили широкое применение при лечение ряда эндокринных заболеваний, связанных с нарушениями обмена веществ.

Рис. 25-6. Гормоны задней доли гипофиза. С- концевые аминокислотные остатки (—Gly—NH₂), показанные красным цветом,-это остатки глицинамида (—NH—СН₂—СО—NH₂).