Биосинтез, секреция, регуляция и механизм действия гормонов гипофиза и гипоталамуса

31 Июля в 13:40 1407 0


Гормональная регуляция начинается с процесса синтеза и секреции гормонов в железах внутренней секреции. Они функционально взаимосвязаны и представляют единое целое. Процесс биосинтеза гормонов, осуществляемый в специализированных клетках, протекает спонтанно и закреплен генетически. Генетический контроль биосинтеза большинства белково-пептидных гормонов, в частности аденогипофизотропных, осуществляется чаще всего непосредственно в полисомах гормонов-предшественников или на уровне образования мРНК самого гормона, тогда как биосинтез гормонов гипоталамуса осуществляется путем образования мРНК белков-ферментов, регулирующих различные этапы образования гормона, т.е. происходит внерибосомальный синтез.

Формирование первичной структуры гормонов белково-пептидной природы — результат прямой трансляции нуклеотидных последовательностей соответствующих мРНК, синтезируемых на активных участках генома гормонпродуцирующих клеток.

Структура большинства белковых гормонов или их предшественников формируется в полисомах по общей схеме биосинтеза белка. Отметим, что возможность синтеза и трансляции мРНК данного гормона или его предшественников специфична для ядерного аппарата и полисом определенного типа клеток.

Так, СТГ синтезируется в малых эозинофилах аденогипофиза, пролактин — в больших эозинофильных, а гонадотропины — в особых базофильных клетках. Несколько иначе происходит биосинтез ТРГ и ЛГ-РГ в клетках гипоталамуса. Эти пептиды образуются не в полисомах на матрице мРНК, а в растворимой части цитоплазмы под влиянием соответствующих синтетазных систем.

Прямая трансляция генетического материала в случаях выделения большинства полипептидных гормонов часто приводит к образованию малоактивных предшественников — полипептидных препрогормонов (прегормонов). Биосинтез полипептидного гормона складывается из двух различных этапов: рибосомального синтеза неактивного предшественника на матрице мРНК и посттрансляционного образования активного гормона. Первый этап протекает обязательно в клетках аденогипофиза, второй же может осуществляться и вне его.

Посттрансляционная активация гормональных предшественников возможна двумя способами: путем многоступенчатой ферментативной деградации молекул транслируемых крупномолекулярных предшественников с уменьшением размеров молекулы активируемого гормона и за счет неферментативной ассоциации прогормональных субъединиц с укрупнением размеров молекулы активируемого гормона.

В первом случае посттрансляционная активация характерна для АКТГ, в-липотропина, а во втором — для гликопротеидных гормонов, в частности гонадотропинов и ТТГ.

Последовательная активация белково-пептидных гормонов имеет прямой биологический смысл. Во-первых, при этом ограничиваются гормональные эффекты в месте образования; во-вторых, обеспечиваются оптимальные условия для проявления полифункциональных регуляторных эффектов при минимальном использовании генетического и строительного материала, а также облегчается клеточный транспорт гормонов.

Выделение гормонов происходит, как правило, спонтанно, причем не непрерывно и равномерно, а импульсивно, отдельными дискретными порциями. Это обусловлено, по-видимому, циклическим характером процессов биосинтеза, внутриклеточного депонирования и транспорта гормонов. В условиях физиологической нормы секреторный процесс должен обеспечить определенный базальный уровень гормонов в циркулирующих жидкостях.

Этот- процесс, как и биосинтез, находится под контролем специфических факторов. Секреция гипофизарных гормонов в первую очередь определяется соответствующими рилизинг-гормонами гипоталамуса и уровнем циркулирующих гормонов в крови. Образование же самих гипоталамических рилизинг-гормонов зависит от влияния нейромедиаторов адренергической или холинергической природы, а также концентрации гормонов желез-«мишеней» в крови.



Биосинтез и секреция тесно взаимосвязаны. Химическая природа гормона и особенности механизмов его секреции обусловливают степень сопряженности этих процессов. Так, этот показатель максимален в случае секреции стероидных гормонов, которые относительно свободно диффундируют через клеточные мембраны. Величина сопряженности биосинтеза и секреции белково-пептидных гормонов и катехоламинов минимальна. Эти гормоны освобождаются из клеточных секреторных гранул. Промежуточное положение по этому показателю занимают тиреоидные гормоны, которые секретируются путем освобождения их из белковосвязанной формы.

Таким образом, следует подчеркнуть, что синтез и секреция гормонов гипофиза и гипоталамуса осуществляются в определенной степени раздельно.

Главным структурно-функциональным элементом секреторного процесса белково-пептидных гормонов являются секреторные гранулы или везикулы. Это особые морфологические образования овоидной формы различного размера (100-600 нм), окруженные тонкой липопротеидной мембраной. Секреторные гранулы гормонпродуцирующих клеток возникают из комплекса Гольджи.

Его элементы окружают прогормон или гормон, постепенно формируя гранулы, которые выполняют ряд взаимосвязанных функций в системе процессов, обусловливающих секрецию гормонов. Они могут быть местом активации пептидных прогормонов. Вторая функция, которую выполняют гранулы, — хранение гормонов в клетке до момента воздействия специфического секреторного стимула. Мембрана гранул ограничивает выход гормонов в цитоплазму и защищает гормоны от действия цитоплазматических ферментов, способных их инактивировать. Определенное значение в механизмах депонирования имеют особые вещества и ионы, содержащиеся внутри гранул.

К ним относятся белки, нуклеотиды, ионы, главное назначение которых — образование нековалентных комплексов с гормонами и предотвращение проникновения их через мембрану. Секреторные гранулы обладают еще одним очень важным качеством — способностью перемещаться к периферии клетки и транспортировать депонированные в них гормоны к плазматическим мембранам.

Движение гранул осуществляется внутри клеток при участии органелл клетки — микрофиламентов (их диаметр 5 нм), построенных из белка актина, и полых микротрубок (диаметр 25 нм), состоящих из комплекса сократительных белков тубулина и динеина. В случае необходимости блокады секреторных процессов обычно применяют препараты, разрушающие микрофиламенты или диссоциацию микротрубок (цитохалазин В, колхицин, винбластин).

Внутриклеточный транспорт гранул требует затрат энергии и присутствия ионов кальция. Мембраны гранул и плазматические мембраны при участии кальция вступают между собой в контакт, и секрет выделяется во внеклеточное пространство через «поры», образующиеся в клеточной мембране. Этот процесс называется экзоцитозом. Опустошенные гранулы способны в некоторых случаях реконструироваться и возвращаться в цитоплазму.

Пусковым моментом в процессе секреции белково-пептидных гормонов является повышенное образование АМФ (цАМФ) и увеличение внутриклеточной концентрации ионов кальция, которые проникают через плазматическую мембрану и стимулируют переход гормональных гранул к клеточной мембране. Описанные выше процессы регулируются как внутриклеточно, так и внеклеточно. Если внутриклеточная регуляция и саморегуляция гормонпродуцирующей функции клеток гипофиза и гипоталамуса в значительной степени ограничены, то системные механизмы контроля обеспечивают функциональную активность гипофиза и гипоталамуса в соответствии с физиологическим состоянием организма.

Н.Т. Старкова
Похожие статьи
показать еще
 
Эндокринная хирургия