Механизм действия стероидных гормонов»

Содержание

 

 

Введение            3

1. Стероидные гормоны         5

 

1.1.Характеристика  стероидных гормонов      5

 

1.2.Биосинтез стероидных гормонов       7 

II.  Механизм действия стероидных (жирорастворимых) гормонов         12 

Заключение                  17

 

Список литературы                18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

ГОРМОНЫ, органические соединения, вырабатываемые определенными клетками и предназначенные для управления функциями организма, их регуляции  и координации. У высших животных есть две регуляторных системы, с помощью которых организм приспосабливается к постоянным внутренним и внешним изменениям. Одна из них – нервная система, быстро передающая сигналы (в виде импульсов) через сеть нервов и нервных клеток; другая – эндокринная, осуществляющая химическую регуляцию с помощью гормонов, которые переносятся кровью и оказывают эффект на отдаленные от места их выделения ткани и органы. Химическая система связи взаимодействует с нервной системой; так, некоторые гормоны функционируют в качестве медиаторов (посредников) между нервной системой и органами, отвечающими на воздействие. Таким образом, различие между нервной и химической координацией не является абсолютным.

Гормоны есть у всех млекопитающих, включая человека; они обнаружены и у других живых организмов.

Физиологическое действие гормонов направлено на:

1) обеспечение гуморальной,  т.е. осуществляемой через кровь,  регуляции биологических процессов; 

2) поддержание целостности  и постоянства внутренней среды,  гармоничного взаимодействия между  клеточными компонентами тела;

3) регуляцию процессов  роста, созревания и репродукции. 

Гормоны регулируют активность всех клеток организма. Они влияют на остроту мышления и физическую подвижность, телосложение и рост, определяют рост волос, тональность голоса, половое влечение и поведение. Благодаря эндокринной системе человек может приспосабливаться к сильным температурным колебаниям, излишку или недостатку пищи, к физическим и эмоциональным стрессам. Изучение физиологического действия эндокринных желез позволило раскрыть секреты половой функции и чудо рождения детей, а также ответить на вопрос, почему одни люди высокого роста, а другие низкого, одни полные, другие худые, одни медлительные, другие проворные, одни сильные, другие слабые.

В нормальном состоянии существует гармоничный баланс между активностью эндокринных желез, состоянием нервной системы и ответом тканей-мишеней (тканей, на которые направлено воздействие). Любое нарушение в каждом из этих звеньев быстро приводит к отклонениям от нормы. Избыточная или недостаточная продукция гормонов служит причиной различных заболеваний, сопровождающихся глубокими химическими изменениями в организме.

Изучением роли гормонов в жизнедеятельности организма  и нормальной и патологической физиологией  желез внутренней секреции занимается эндокринология. Как медицинская дисциплина она появилась только в 20 в., однако эндокринологические наблюдения известны со времен античности.

В определении того, какие  вещества следует считать гормонами  и какие структуры эндокринными железами, есть и другие проблемы. Убедительно показано, что такие органы, как печень, могут экстрагировать из циркулирующей крови физиологически малоактивные или вовсе неактивные гормональные вещества и превращать их в сильнодействующие гормоны. Например, дегидроэпиандростерон сульфат, малоактивное вещество, продуцируемое надпочечниками, преобразуется в печени в тестостерон – высокоактивный мужской половой гормон, в большом количестве секретируемый семенниками. Доказывает ли это, однако, что печень – эндокринный орган?

 

 

 

 

 

 

I. СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ

1. Характеристика стероидных гормонов

 

 

СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ, группа физиологически активных веществ стероидной природы. По химическому строению и биологическому действию разделяются на С21-стероиды, обладающие скелетом прегнана (гестагены и кортикоиды), С19-стероиды со скелетом андростана (андрогепы) и С18-стероиды со скелетом эстрана (эстрогены). К ним относят также С27-стероиды со скелетом холестана (экдистероиды, или экдизоны) - гормоны линьки насекомых.

По номенклатуре ИЮПАК стероидные гормоны называют аналогично стероидам. Характерная особенность многих природных стероидных гормонов -наличие сопряженной 4-ен-З-оновой группировки (С21- и С19-стероиды), ароматич. 3-гидроксицикла (С18-стероиды) и сопряженной 7-ен-6-оновой группировки (С27-стероиды).

Стероидные гормоны, те которые синтезируются в коре надпочечников и в половых железах. Взглянув на их общую формулу, легко догадаться, что их биосинтетический предшественник — холестерин. Стероиды отличаются по количеству атомов углерода в молекуле: С21 — гормоны коры надпочечников и прогестерон, С19 — мужские половые гормоны (андрогены и тестостерон), С18 — женские половые гормоны (эстрогены). Многие гормоны являются членами семейств со сходной структурой, что отражает процесс молекулярной эволюции. Стероидные гормоны растворяются в жирах и легко проникают через клеточные мембраны. Их рецепторы находятся в цитоплазме или ядре клеток-мишеней.

В настоящее время из коры надпочечников  выделено в чистом виде несколько  десятков стероидов. Многие из них биологически неактивны, кроме таких, как альдостерол, гидрокортизон, кортизон, кортикостероид, 11- дегидрокортикостерон, 11- дезоксикортикостерон, 17-окси-11-дезоксикортико-стерон и 19- оксикортикостерон и некоторые другие. Стероиды имеют широкое применение в лечебной практике. Многие из них синтезированы и применяются при лечении болезней крови, ревматизма, бронхиальной астмы и др.

В настоящее время считают, что  из перечисленных выше кортикостероидов надпочечники в основном секретируют 17- оксикортикостерон, кортикостерон и альдостерон. Все они имеют тетрациклическую структуру циклопентанпергидрофенантрена. Структурная основа такого циклического типа соединения характерна и для многих других соединений типа стероидов (холестерин, желчные кислоты, провитамин Д, половые гормоны). Многие из таких стероидов содержат 21 атом углерода и могут рассматриваться как производные прегнана или его изомера – аллопрегнана. Стероиды коры надпочечников различаются наличием или отсутствием карбоксильных и гидроксильных групп, а также двойных связей между четвертым и пятым атомами углерода.

Кортизол (гидрокортизон) наиболее активный из естественных глюкопротеидов, регулирует углеводный, белковый и жировой обмен, вызывает распад лимфоидной ткани и  торможение синтеза соединительной ткани.

Кортикостерон не содержит гидроксильной  группы у семнадцатого атома углерода, и действие его отличается от действия гидрокортизона. Он не обладает антивоспалительным действием, почти не действует на лимфоидную ткань и не эффективен при заболеваниях, при которых с успехом используется гидрокортизон. У различных видов животных секретируется неодинаковое количество этих гормонов.

К стероидным гормонам также относятся  половые гормоны. Это стероиды андрогенной (мужские) и эстрогенной (женские) природы.

Из природных андрогенных гормонов наиболее эффективными являются тестостерон  и андростерон. Андростерон –  это кортикостероид, так как у  семнадцатого атома углерода находится  кетогруппа. Тестостерон является просто стероидом. Он по своему строению близок к полициклическому углеводороду андростану. Андрогены отличаются от кортикостероидов, содержащих двадцать один атом углерода, отсутствием боковой цепи у семнадцатого атома углерода.

Тестостерон отличается от андростана тем, что имеет двойную связь в положении четыре и пять, кетогруппу в положении три и гидроксильную группу в положении семнадцать. В организме он расщепляется, и в ходе его распада наряду с другими метаболитами образуется андростерон.

Мужские половые гормоны является анаболическими гормонами, они стимулируют синтез и накопление белка в мышцах, наиболее выражено это в молодом возрасте. У андростерона проявляется только половое действие, но нет анаболического.

Андрогены являются синергистами (усиливают  действие) некоторых других гормонов (например, кортикостероидов, гормона роста и других). В медицинской практике, животноводстве при импотенции и проявлениях недостаточности мужских половых желез применяется препарат метилтестостерон. Он отличается от тестостерона тем, что содержит метильную группу у семнадцатого атома углерода. Искусственно синтезируемый метилтестостеронв несколько раз активнее природного тестостерона.

Женские половые гормоны, или эстрогены, образуются в фолликулах яичников, в желтом теле и во время беременности в плаценте. Они являются производными эстрана, состоят из восемнадцати атомов углерода и отличаются от циклопентанопергидрофенантрена тем, что содержат только одну метильную группу тринадцатого атома углерода. Свойствами женских половых гормонов - вызывание течки у животных и разрастание слизистой оболочки матки – обладают несколько производных эстрана. Наиболее эффективными из них являются: эстрадиол, эстрон (Фолликул) и эстриол (яичник женщины секретирует примерно 1 мг эстрадиола за сутки).

 

2.  Биосинтез стероидных гормонов

Основной  путь биосинтеза стероидных гормонов исходит из холестерина (ф-ла I). В организме позвоночных холестерин серией последовательно ферментативных реакций окисления превращается в прегненолон (II) или прогестерон (III); последний - типичный представитель гестагенов. Дальнейшее гидроксилирование направляется либо на С-17, начиная ветвь глюкокортикоидов, либо на С-21, приводя далее к минералокортикоидам. Последние биотрансформации гестагенов и кортикоидов, связанные с деградацией 17b-ацетильной боковой цепи, приводят к С19-стероидам. Наконец, ароматизация одного кольца и отщепление ангулярной метильной группы ведут к С18-стероидам. Эта основная линия биотрансформации стероидных гормонов сопровождается многочисленными дополнительными ферментативными превращениями, включающими окислительно-восстановительные реакции и изомеризацию. В результате этих реакций в организме позвоночных образуется более 100 стероидных гормонов. Ранее эти побочные продукты биосинтеза стероидных гормонов рассматривались как биологически неактивные предшественники и метаболиты основных стероидных гормонов, однако недавно на примере андрогенов было показано, что их образование обусловлено возрастными и половыми факторами и задано генетически. В силу этого термин "метаболизм" в отношении стероидных гормонов предлагается заменить на "биотрансформацию".

Биологические функции стероидных гормонов

Число биологических  функций, регулируемых стероидными гормонами в организме, очень велико. Помимо наиболее известных -регуляция беременности (гестагены), углеводного (глюкокортикоиды) и водно-солевого (минералокортикоиды) обмена, сперматогенеза (андро-гены) и овуляции (эстрогены), они вмешиваютя во многие другие стороны жизнедеятельности, обнаруживая новые функции стероидных гормонов. Многосторонность действия стероидных гормонов легла в основу концепции биологической мультифункциональности стероидных гормонов, рассматривающей это явление как результат взаимодействия каждого стероидного гормона с несколькими различающимися по специфичности рецепторами.

Биосинтез стероидных гормонов в организме происходит в органах, производящих гормоны (надпочечники, яичники, семенники и др.), откуда они (обычно в виде комплексов с белками) разносятся током крови к клеткам органов-мишеней, где вступают во взаимодействие со специфическими белковыми (цитоплазматическими) рецепторами, расположенными либо на клеточной мембране, либо в цитоплазме. Стероидные гормоны обратимо связываются с рецепторами за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий, образуя стероид-рецепторные комплексы. Последние передают гормональный сигнал, либо оставаясь на месте (мембранные рецепторы), либо проникая в ядро клетки и вступая там во взаимодействие с генами. Эффективность гормонального сигнала определяется законом действующих масс, специфичностью и энергетикой стероид-рецепторного взаимодействия. Помимо прямого действия стероидные гормоны могут препятствовать действию других гормонов, блокируя взаимодействие  с их рецепторами. Таким образом, стероидные гормоны вследствие биотрансформации и мультифункциональности как бы образуют в организме широкую сеть (или древо), каскадно исходящую из холестерина и регулирующую многочисленные стороны гомеостаза и адаптации.

 

В организме насекомых  наиболее эффективный С27-стероид a-экдизон (ф-ла IV; R - Н, R' = ОН) синтезируется из холестерина, поступающего с пищей, в различных железах, иногда -в эноцитах и перикардиальных клетках. В жировом теле, кишечнике, покровах и некоторых других органах a-экдизон превращается в b-экдизон (экдистерон; в ф-ле IV R = R' = ОН). Экдизоны стимулируют процесс линьки, индуцируя транскрипцию в клетках линочных желез, участвуют в регуляции яйцепродукции у взрослого насекомого, а также адаптации насекомых к меняющимся условиям обитания. Основные пути инактивации таких стероидных гормонов- выделение из организма в неизменном виде или превращение в дегидропроизводные, сульфо-эфиры и гликозиды с дальнейшим выделением катаболитов. В последнее время более 40 родственных С27-стероидам соединения выделены из растении -фитоэкдизоны.