Гормоны — производные аминокислот

06 Августа в 7:51 12510 0


Известные представители этого класса гормонов — производные двух аминокислот: L-тирозина и L-триптофана. К тирозиновым производным относятся катехоламины и тиреоидные гормоны, к триптофановым — мелатонин.

Гормоны и гормоноиды — производные тирозина. Катехоламины. Катехоламиновые гормоноиды — адреналин (эпинефрин) и норадреналин (норэпинефрин) — секретируются мозговым слоем надпочечников, дофамин — гипофизотропными ядрами гипоталамуса. Эти соединения — производные молекулы L-тирозина, к кольцевой части которого в 3-е положение введена дополнительная гидроксильная группа (диоксифенилаланиновое, или катехоловое, ядро), а боковая цепь декарбоксилирована:

Гормоны — производные тирозина
Гормоны — производные тирозина

Структура этих гормоноидов была впервые описана Олдричем в 1901 — 1902 гг. Они обнаружены в организме беспозвоночных даже у представителей Protozoa. Химическая структура этих соединений в историческом плане — одна из наиболее древних.

Адреналин и норадреналин вызывают два ряда эффектов, обозначаемых а- и в-адрснергическими, сопряженными с взаимодействием катехоламинов соответственно с а- и в-адренореиепторами реагирующих клеток (Алквист. 1945, 1966).
а-Адренергическое действие охватывает такие быстрые эффекты, как вазоконстрикция, сокращения «третьего века» (мигательной перепонки), сокращение капсулы селезенки, матки, семявыносящих протоков, а также торможение гладкой мускулатуры желудка, кишечника и мочевого пузыря.

Относительно медленно развивающиеся в-эффекты (в1 и в2) сводятся к регуляции сердечной деятельности, релаксации бронхов, дилятации некоторых групп кровеносных сосудов, гипергликемии и гиперлипоацидемии, а также торможению перистальтики кишечника и желудка. Установлено, что у адреналина более выражено в-адренергическое действие, а у норадреналина — а-адренергическое (Аиёнс, I960; Алквист, 1966). а-Адренергические эффекты обоих катехоламинов избирательно снимаются а-адреноблокаторами (фентоламином, тропафеном, эрготамином и его производными), в-адрснергические эффекты — специальными в-адреноблокаторами (пропранололом, альпренололом, бензодиксином). а-Адреноэффекты первично связаны с деполяризацией или с гиперполяризацией клеточных мембран, в-адреноэффскты — с метаболическими сдвигами в клетках.

Исследование связи структурных элементов молекул катехоламинов с проявлением их биологической активности показало, что для проявления а-адренергических свойств особую роль играет свободная аминогруппа боковой цепи молекулы.

Алкилирование аминогруппы приводит к убыванию а-адренергических свойств и усилению в-адренергических, причем ослабление одних эффектов и усиление других пропорционально размерам углеводородного радикала, присоединяемого к N-аминогруппе. Так, L-изопротеренол почти лишен а-адренергических свойств, но оказывает более сильное в-адренергическое действие, чем адреналин. Вместе с тем наличие аминоазота в боковой цепи молекулы катехоламинов необходимо для проявления различного вида адренергических эффектов.

Видимо, аминоазот, а также бензольное кольцо и в-гидроксил этаноламинной боковой цепи являются существенными компонентами актонной части молекул катехоламинов, причем выраженность а- или в-эффектов определяется степенью алкилирования N. Вместе с тем в формировании адресной части катехоламинов важен 3, 4-диоксифенильный фрагмент их молекулы. Для проявления а-адренергических эффектов достаточно присутствия только одного м-фенольного гидроксила: для эффективного связывания гормоноида с в-адренорсцепторами необходимы оба гидроксила фенольного кольца.

Различные модификации, производимые в фенольном кольце, резко снижают сродство катехоламинов к в-адренорецепторам и превращают адреномиметики в в-адреноблокаторы.

Дофамин, секретируемый особыми нейросекреторными клетками гипоталамуса, способен вызывать торможение секреции пролактина и в меньшей степени СТГ аденогипофизом через специальные дофаминергические рецепторы. Его агонист парлодел используется при патологической секреции молочных желез у женщин (синдром галактореи).

Тиреоидные гормоны

В основе их структуры лежит тирониновое ядро, которое состоит из 2 конденсированных молекул в L-тирозина. Важнейшая структурная характеристика гормонально-активных производных тиронина — наличие в их молекуле 3 или 4 атомов йода.

Таковы трийодтиронин (3,5,3'-трийодтиронин, Т3) и тироксин (3,5,3',5'-тетрайодтиронин, Т4) — гормоны фолликулярных клеток щитовидной железы позвоночных, осуществляющие регуляцию энергообмена, синтеза белка и развития организма.



Структура Т4 впервые охарактеризована Кендаллом (1915), Т3 — Гроссом и Питт-Риверсом (1952). Т3 и Т4 обнаружены в некоторых сине-зеленых водорослях.

В отличие от катехоламинов тирониновые гормоны за счет присутствия в их молекуле двух плоских бензольных колец относительно плохо растворимы в воде при нейтральных значениях рН. Их водорастворимость значительно возрастает при увеличении щелочности среды. Вместе с тем они хорошо растворимы в некоторых спиртах, в частности в бутаноле, что используют при определении гормонов в плазме крови и тканях. Из-за относительно низкой полярности тирониновые соединения обладают выраженной липофильностью и в отличие от катехоламинов сравнительно легко могут проходить через клеточные мембраны.

Биологическая активность тиреоидных гормонов определяется совокупностью структурных особенностей их молекулы: дифенилэфирной связью, боковой цепью (остаток аланина) и йодфенольными функциями. Важнейшую роль в проявлении специфической гормональной активности играют степень йодирования тиронина и положение атомов йода в кольцах. Так, моно- и дийодтиронины малоактивны. Активны лишь тиронины, содержащие 3 или 4 атома йода. Наибольшее значение имеет йодирование 3-го и 5-го положений в кольце А и 3-го положения в кольце В. Показано, что наибольшей биологической активностью обладает Т3, Т4 менее эффективен, а 3,3',5'-трийодтиронин вообще не обладает гормональной активностью.

Некоторые авторы считают, что Т3 — не только секретируемый гормон, но и активированная на периферии форма тироксина.

По-видимому, боковая цепь и дийодированное кольцо А — рекогнонная часть гормональной молекулы, а монойодированное кольцо В — актон (Йоргенсен и др., 1962; Тата, 1980). Полагают, что гормоны щитовидной железы являются лишь носителями (транспортерами) йода — самостоятельного специфического регулятора определенных обменных процессов в клетке. Эффект тиреоидных гормонов проявляется лишь постольку, поскольку в клетках реагирующих органов и тканей происходит дейодирование гормонов, т.е. высвобождение атомов йода из органических соединений. Приведенная точка зрения не лишена оснований.

В определенных условиях йод способен воспроизводить отдельные эффекты тиреоидных гормонов. Однако в целом предположение об уникальной и самостоятельной роли йода опровергается рядом экспериментальных данных. Так, оказалось, что изопропиловое производное Т3, в котором йод в положении 3' замещен изопропиловым радикалом, более активно, чем природный гормон. Тироксиноподобное действие оказывает также производное Т4, в котором все атомы йода были замещены на бромированные изопропиловые радикалы (Тэйлор и др., 1967; Тата, 1980).

Таким образом, йод в молекуле тиреоидных гормонов, очевидно, не имеет уникального самостоятельного значения. Его роль сводится, по-видимому, к обеспечению структурного соответствия гормона и специфического циторецептора.

Производное триптофана мелатонин — гормоноид эпифиза и ряда периферических органов. По структуре — это N-ацетил—5-метокситриптамин (Лернер и др., 1959, 1968):

Производные триптофана
Производные триптофана

Главная функция этого гормона — конденсирование меланинов вокруг ядра в меланофорах, приводящее к посветлению покровных тканей. Роль мелатонина в регуляции пигментного обмена наиболее выражена у низших позвоночных. Наряду с влиянием на пигментный обмен мелатонин способен в определенных концентрациях вызывать у разных видов позвоночных антигонадотропный эффект, а также тормозить другие функции гипофиза. Он оказывает и седативное действие.

Кроме мелатонина в эпифизе образуется и аккумулируется также другое биологически активное, но негормональное производное триптофана — серотонин (5-окситриптамин), близкое по структуре к мелатонину и один из ближайших его предшественников в процессе биосинтеза. В соответствии с этим мелатонин можно рассматривать не только как производное триптофана, точнее триптамина, но и как производное серотонина. Очевидно, для проявления специфической биологической активности мелатонина, отличающейся от активности серотонина, очень важно метилирование 5-оксигруппы в индольном кольце и наличие ацетильной группы в боковой цепи молекулы гормона. При этом N-ацетильная группа, видимо, важна прежде всего для снятия биологической активности серотонина.

В.Б. Розен
Похожие статьи
показать еще
 
Эндокринная хирургия