Гормоны как биологически активные вещества

Глюкагон по своему физиологическому действию во многом схож с действием адреналина на углеводный обмен.

Биосинтез. Гормон синтезируется из аминокислот в -клетках островков Лангерганса, а также слизистой двенадцатипёрстной кишки.

Метаболизм. Гормон поступает в кровеносную систему и разносится по всему организму, оказывая влияние на обмен веществ.

Биологическое действие. Гормон активирует фосфорилазу печени, липазы тканей, вместе с инсулином образует единую систему регуляции содержания глюкозы в организме. В этом процессе участвует функциональный аналог гормона - адреналин.

Патология. В клинике встречаются гипо- и гиперпродукция глюкагона. Гипопродукция вызывается инфекционными, а также токсическими поражениями -клеток.

Открытие глюкагона представляет большой интерес. Оно заставляет пересмотреть сложившееся представление о причине возникновения сахарного диабета у людей.

Не исключена возможность, что причиной сахарного диабета является не только уменьшение объема образования инсулина в Р-клетках остров-новой ткани поджелудочной железы, но и увеличение образования в б-клетках той же ткани глюкагона. Установлено, что введение в организм некоторых сульфамидных препаратов (например, N1-Сульфанил-N2h-бутилкарбамида) ограничивает образование глюкагона и устраняет гипергликемию в случаях средней по тяжести формы сахарного диабета. Эти препараты получают применение в медицинской практике при лечении сахарного диабета.

4. Половые гормоны

Половые гормоны образуются в половых железах, а также в корковой части надпочечников и в плаценте. Центром образования половых гормонов в мужском организме являются семенные железы (tesles), а в женском организме - яичники (ovaria). Следует, однако, подчеркнуть, что в семенных железах, наряду с преимущественным образованием мужских половых гормонов, образуются в некотором количестве н женские половые гормоны. Точно так же, как в яичниках, вырабатывающих преимущественно женские половые гормоны, образуются в некотором количестве н мужские половые гормоны. Следовательно, в мужском организме обнаруживаются как мужские, так и женские половые гормоны, но преобладают в нем мужские половые гормоны; в женском организме, при наличии мужских половых гормонов, преобладают женские половые гормоны. Интересно отметить, что при известной патологии- гермафродитизме-в организме имеются сдвиги и соотношении образования мужских и женских гормонов. У гермафродитов мужчин увеличена продукция женских половых гормонов, у гермафродитов женщин усилена продукция мужских половых гормонов.

На ранних стадиях эмбриогенеза различить пол по строению половых желез невозможно: зачаток половой железы оказывается бисексуальным. Позже появляются эпителиальные тяжи - зачатки семенных канальцев (развитие мужских особей).

4.1 Семенные железы. Мужские половые гормоны

В семенных железах, в извитых канальцах, имеются спермогенные клетки, в которых образуются сперматозоиды. В семенных железах образуются также гормоны. и они, следовательно, являются железами внутренней секреции. С давних пор известно, что кастрация (удаление семенных желез) у животных, а также у человека вызывает глубокие изменения в их поведении. Пересадка семенной железы кастрированным животным предохраняет их от последствий кастрации. Эти данные, с одной стороны, указывают на то, что в семенных железах образуются активные вещества, а с другой стороны, что железы являются основным органом, в котором продуцируются мужские половые гормоны. Мужские половые гормоны носят название андрогенных гормонов (греч. andros - мужчина).

Существуют биологические тесты, позволяющие обнаружить андрогены в тех или иных материалах. К ним относится тест на рост гребня у кастрированных петушков. Кастрация приводит к резкому уменьшению гребня и его кровенаполнения. Введение андрогенов кастрированным петушкам вызывает рост и кровенаполнение гребня. Установлена прямая зависимость между количеством введенного гормона и интенсивностью роста гребня. Это позволяет не только выявлять наличие андрогенов, но и судить об их количестве.

Другим биологическим тестом является проба на кастрированной рыбке горчаке. У горчака в период спаривания появляется красивый брачный наряд. После кастрации этого не наблюдается. Прибавление к поде аквариума, в котором плавают кастрированные горчаки, материала, содержащего андрогены, уже через несколько часов сказывается в появлении у рыбок брачного наряда.

Андрогенные гормоны нерастворимы в воде, а растворимы в органических растворителях. Следовательно, они относятся к липидам. Прообразом их может служить полициклический углеводород андростан.

Из семенных желез быка и жеребца выделен гормон, получивший название тестостерон. Химическая структура тестостерона была установлена путем его синтеза из холестерина.

Из корковой части надпочечников выделены четыре вещества, обладающие андрогенными свойствами: андростерон; 3, 17-андростендион; 3, 11, 17-андростендиол и 17-оксипрогестерон.

Андрогены выделяются из организма с мочой. Еще до изолирования (1935 г.) тестостерона из семенных желез, из мочи мужчин были получены (1927 г.) в кристаллическом виде андростерон и дегидроизоандростерон.

Синтетический андроген - метилтестостерон - получил широкое применение в медицинской практике.

Метилтестостерон при введении его в организм в шесть раз активнее тестостерона. Андрогенные гормоны, как и экстракты, полученные из семенных желез, при введении их в организм кастрированных самцов предохраняют их от явлений кастраций. Андростероны влияют на процессы обмена веществ. У растущих организмов они сказываются на азотистом обмене, усиливая задержку организмом (ретенцию) азота (использование белков пищи для увеличения массы белков тканей).

4.2 Обмен андрогенных гормонов

Выделение из семенных желез корковой части надпочечников и из мочи мужских и женских особей андрогенных гормонов поставило к разрешению вопрос об их образовании и о взаимосвязи между ними.

При инкубации ткани семенных желез с меченным по углероду ацетатом было установлено образование меченного радиоактивным углеродом тестостерона. Известно, что уксусная кислота в организме животных используется для синтеза холестерина, в составе которого имеется такой же циклический компонент - циклопентанпергидрофенантрен, как и в тестостероне. Возникает вопрос, образуется ли из уксусной кислоты в семенных железах холестерин, а затем из него - тестостерон? Иными словами, стоит ли холестерин на пути образования тестостерона из уксусной кислоты? Имеющиеся экспериментальные данные говорят о том, что синтез тестостерона из уксусной кислоты происходит без промежуточного образования холестерина.

Наиболее активен из природных андрогенных гормонов тестостерон. Из него, по-видимому, образуются иные андрогенные гормоны. Установлено превращение тестостерона: в андростерон и в дегидроизоандростерон- вещества, обнаруживаемые в моче мужских и женских особей. В моче имеются еще два андростерона, образующиеся из тестостерона: изоандро-стерон и этиохоланолон.

Тестостерон в организме может дать начало образованию иных андрогенных гормонов не только в семенных железах. Превращение тестостерона в андростерон наблюдали при введении его в кастрированный организм, а также в организм женщин. В этих опытах из мочи был выделен этиохоланолон.

В превращении и в выделении андрогенных гормонов из организма участвует печень. При введении собаке с фистулой желчного пузыря тестостерона и апдростерона можно наблюдать выделение с желчью андрогенных гормонов. Далее, при инкубировании ткани печени с прибавлением к ней тестостерона происходит его исчезновение с образованием продуктов превращения - андрогенных гормонов. Происходит ли в организме глубокий распад андрогенных гормонов - сказать пока еще трудно. Опыты с введением мышам меченного радиоактивным углеродом тестостерона показали, что приблизительно 5% его радиоактивности обнаруживается в выдыхаемом углекислом газе.

Андрогенные гормоны выделяются с мочой в неактивном состоянии в виде эфиров серной кислоты. Эти эфиры растворимы в воде; при гидролизе их в кислоте образуются активные, нерастворимые в воде андрогенные гормоны.

Биологическое значение. С деятельностью гормонов связано развитие и проявление вторичных половых признаков и устойчивого полового влечения. Выделение андрогенных гормонов протекает непрерывно. Стероидные гормоны сравнительно свободно проникают через клеточные мембраны и связываются в клетках-мишенях со специфическими белковыми рецепторами. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс проникает в кариоплазму, где и оказывает через ферментные системы влияние на матричный синтез ДНК и РНК, а затем - на клеточный синтез белка. Андрогены стимулируют биосинтез белка в мышечной ткани, вызывают накопление в организме азота, фосфора, калия, натрия, хлора. Тестостерон в 2 раза активнее дегидроандростерона, в 6 раз активнее андостерона.

Патология. Выделение гормонов нарушается при орхитах, эпидимитах, травмах, опухолях семенников, инфекциях, интоксикациях.

4.3 Яичники

Основным органом, в котором образуются женские половые гормоны, являются яичники (ovaria). В яичнике различают наружный, или корковый, слон и расположенный под ним мозговой слой. Тяжи эпителиальных клеток проникают вглубь яичника и образуют в нем маленькие гнезда- Некоторые из них впоследствии развиваются в фолликулы с яйцеклеткой внутри. С момента рождения до момента полового созревания фолликулы медленно увеличиваются в размере. К половому созреванию фолликулы резко увеличиваются и наиболее зрелый из них лопается, освобождая заключенное в нем яйцо; наступает овуляция. Затем место разрыва смыкается, полость фолликула заполняется кровью и впоследствии прорастает соединительной тканью. Эпителий фолликула разрастается, в клетках его откладываются липиды, окрашенные в желтый цвет. Возникающее образование получило название «желтое тело» (у многих видов животных - крысы, мыши - «желтое тело» не имеет окраски).

Если освободившееся яйцо не оплодотворилось, через некоторое время наступает инволюция (обратное развитие) желтого тела. В случае же оплодотворения яйца и укрепления зародыша в матке желтое теле продолжает расти, достигает размера около трети всего яичника и существует в течение всей беременности. Одновременно с первой овуляцией наступает первый половой цикл, у животных - первая течка.

Удаление яичников - кастрация - приводит к ряду изменении в организме. При кастрации недоразвиваются внутренние половые органы (яйцеводы, матка, влагалище), атрофируются молочные железы, не наступает половая зрелость, отсутствует половой инстинкт. Пересадка яичников кастрированным самкам устраняет у них явления кастрации. Отсюда следует, что яичники являются органом внутренней секреции.

Гормоны образуются в фолликулах яичника и в желтом теле.

4.4 Химия эстрогенов

Женские половые гормоны получили название эстрогены (греч. estrus - течка). В деле их изучения большое значение имела разработка методов их определения с помощью биологических тестов.

С помощью биологических тестов было установлено наличие эстрогенов в экстрактах из яичников и из плаценты, в крови ив моче (особенно много эстрогенов в моче беременных женщин и самок). В кристаллическом виде получены следующие эстрогены: 1) фолликулин или эстрон (из яичников, плаценты и из мочи беременных, а также из экстрактов корковой части надпочечников), 2) эстриол {из мочи беременных) и 3) эстрадиол (из мочи беременных и синтетически). Все они имеют в своих молекулах циклический компонент в виде дегидрофенантренциклопентана и прототипом их может явиться циклический углеводород эстран. Этот углеводород отличается от аидростана тем, что у него в молекуле есть только одна метильная группа у 13-го углеродного атома:

Из всех эстрогенов, формулы которых здесь приведены, наиболее активным является эстрадиол, образующийся в фолликулах яичников. Эстрон и эстриол есть производные эстрадиола.

Интересно отметить, что в семенных железах жеребцов обнаружен эстрон. Моча жеребцов - наиболее богатый источник для получения эстрона.

Эстрогены выделяются с мочой, главным образом в виде эфиров серной кислоты и соединений с глюкуроновой кислотой. Соединения эти раствори-мы в воде, в то время как свободные эстрогены в воде нерастворимы. Связывание эстрогенов с серной кислотой и с глюкуроновой кислотой происходит в печени.

В превращениях эстрогенов, ведущих к их инактивированию, а также к выделению их из организма, большую роль играет печень. Поражения печени сопровождаются повышением содержания эстрогенов в крови. Эстрогены (эстрон и эстрадиол) образуются из холестерина.

Вещества, обладающие эстрогенным действием. Известны нестероид-ные вещества, обладающие эстрогенным действием. К ним относится диок-сидиэтилстильбен, известный под названием стильбэстрола. Он значительно (в 3-5 раз) активнее эстрона и его можно вводить в организм без потери активности через рот. Эстрогены приходится вводить парентерально.

4.5 Гормон желтого тела, прогестерон

В желтом теле образуется гормон, получивший название гормона беременности, или прогестерона. В опытах на кроликах было установлено, что разрушение желтого тела через несколько дней после полового акта приводит к тому, что беременность несмотря на наличие оплодотворенных яйцеклеток не продолжается. В 1929 г. из желтого тела были приготовлены экстракты, способные поддерживать течение беременности у крольчих при удалении у них яичников. Гормон получен из экстрактов в кристаллическом виде и установлена его химическая структура.

Прогестерон влияет па матку, подготавливая ее слизистую и мышечную оболочку к возможной беременности. Далее он тормозит во время беременности овуляцию и стимулирует развитие молочных желез.

Прогестерон образуется также в плаценте и в корковой части надпочечников. Материалом для образования прогестерона является холестерин.

Прогестерон подвергается в печени превращениям, ведущим к его инактивированию. В печени продукт восстановления прогестерона - прегнан-диол - связывается с глюкуроновой кислотой и в связанном виде выделяется с мочой.

Биосинтез. Биосинтез женских половых гормонов протекает циклически. Экстрогены в яичнике образуются в клетках внутренней теки фолликулов, звёздчатых клетках жёлтых тел и интерстициальных клетках. После овуляции гранулёзные клетки прорастают в кровяной сгусток и постепенно трансформируются в лютеиновые клетки, образуя жёлтое тело, продуцирующее гестагены. При отсутствии беременности жёлтое тело рассасывается. Эти процессы регулируются нейрогуморально. Так, в начале цикла гипофиз выделяет фоллитропин. Под его влиянием развиваются фолликулы яичника, в которых под воздействием лютропина гипофиза синтезируются эстрогены. Они стимулируют рост фолликулов и их чувствительность к гонадотропинам. Когда инкреция эстрогенов достигает максимума, происходит выброс больших количеств лютропина из гипофиза. Под их влиянием происходит овуляция. В дальнейшем развивается женское тело, где прогестерон и его аналоги.

Во время беременности в женском организме развивается плацента, где продуцируются гормоны. Образование всех пяти групп гормонов катализируются одними и теми же ферментными системами, хотя существуют некоторые различия. Биосинтез релаксина и хорионгонадотропина - типичный синтез белка.

Патология. К патологическим нарушениям выделения гормонов относятся различные заболевания: недоразвитость яичников, кисты яичников, дисфункция гипофиза и щитовидной железы и др. Эти явления приводят к нарушениям реакций обмена веществ, в которых участвуют гормоны.

5. Гипофиз

Гипофиз, или придаток мозга, - важнейшая железа внутренней секреции. В ней образуется ряд гормонов, среди которых большой интерес представляют гормоны, влияющие на функцию (гормонообразование) иных. желез внутренней секреции. Вес гипофиза человека составляет 0, 5-0, 7 а. Он состоит из передней и задней доли, отличающихся друг от друга эмбриологически, гистологически и по своим функциям.

В передней доле гипофиза образуется не меньше шести различных по своей функции гормонов. Каждый из них получен в чистом или в очищенном виде. При введении одного из гормонов в организм животного с удаленным гипофизом восстанавливается определенная функция гипофиза. В задней доле гипофиза вырабатывается не меньше двух гормонов. Оба они получены в чистом виде.

Все гормоны гипофиза являются или белками, или белково-подобными веществами (полипептидами). Операция удаления гипофиза- гипофизэктомия - вызывает ряд изменений в организме, но не приводит к смерти. После операции у молодых животных прекращается рост. Особые изменения наблюдаются у гипофизэктомированных животных (молодых и половозрелых) в общем виде и в функции половых желез, надпочечников и щитовидной железы. У половозрелых животных гипофизэктомия вызывает атрофию половых желез с потерей вторичных половых признаков. У молодых особей гипофизэктомия прекращает развитие половых признаков и приводит к стерильности.

Большие изменения наблюдаются после гипофизэктомии в надпочечниках. Они атрофируются, причем особенно сильно уменьшается размер их корковой части. В организме наблюдаются почти все явления, возникающие в результате удаления надпочечников (нарушение углеводного обмена, адинамия мышц, изменения азотистого обмена и др.). Почти не нарушается у гипофизэктомированных животных обмен натрия, калия и воды. Эта функция корковой части надпочечников сохраняется при значительной их атрофии.

Гипофизэктомия приводит к гипофункции щитовидной железы. В ней уменьшается образование тироксина. Клинические наблюдения показывают, что расстройства функции гипофиза у человека отражаются на функции половых желез, надпочечников и щитовидной железы.

5.1 Гормоны передней доли гипофиза

Известны следующие гормоны, образующиеся в передней доле гипофиза:

1) гормон роста, 2) адренокортикотропный гормон, 3) тиреотропный гормон, 4) лютеинизирующий гормон, стимулирующий образование прогестерона в желтом теле яичников, 5) фолликулостимулирующий гормон, 6) пролак-тин, стимулирующий секрецию молока.

Гормон роста

Давно уже было отмечено, что гипоизэфктомия вызывает у молодых животных замедление и даже прекращение роста. С другой стороны, клинические исследования привели к заключению, что непомерный рост людей- гигантизм и акромегалия - связаны с расстройством функции гипофиза. В 1921 г. из гипофиза был получен экстракт, инъекции которого крысам и собакам приводили к усилению их роста. Активное вещество экстрактов гипофиза получило название гормона роста. Первые исследования свойств гормона роста указали на его белковую природу. Оказалось, что гормон влияет на организм только при парентеральном его введении. При введении через рот этот гормон подвергается в пищеварительном тракте перевариванию с полной потерей активности.

В 1944 г. гормон роста был получен из экстракта гипофиза в очищенном виде. В 1948 г. его выделили в кристаллическом виде и изучили его аминокислотный состав и свойства.

Молекула гормона роста содержит 396 остатков аминокислот. Кратковременное воздействие на него химотрипсина и трипсина (переваривание гормона на 25-30%) не приводит к потере активности. Более интенсивное переваривание приводит к инактивированию гормона.

Имеются данные, указывающие па то, что гормон роста различных видов животных, а также человека имеет свои особенности в химической структуре, обладает специфичностью действия. Гормон роста, изолированный из гипофиза рыб, не действует на организм других животных. Гормоны роста обезьян и человека близки по своей химической структуре и отличаются от того же гормона крупного рогатого скота.

О степени активности гормона роста судят по интенсивности роста гипофизэктомированных крыс или по увеличению ширины проксимального конца болылеберцовой кости. Последний тест особенно чувствителен. Ежедневная инъекция молодой гипофизэктомированной крысе 0, 01 мг гормона роста в течение десяти дней приводит к увеличению веса животного на 10 г. При инъекции такого же количества гормона ежедневно в течение четырех дней увеличивается па 50% ширина некальцифицированной части проксимального эпифизального хряща по сравнению с контрольной (у гипофизэктомированного животного).

Инъекция гормона роста увеличивает рост не только молодых, но и взрослых крыс. Гормон роста влияет на процессы образования хрящевой и костной тканей, усиливает отложение кальция в костях.

Гормон роста влияет на процессы обмена веществ. Он усиливает синтез белков в тканях, что обеспечивает увеличение объема тканей, их рост. Инъекции гормона вызывают у животных гипергликемию и глюкозурию, что, по-видимому, связано с действием его на б-клетки островковой ткани поджелудочной железы, усиливающим выделение ими в кровь глюкагона. После выделения гормона роста усиливается также процесс мобилизации жиров из жировой ткани и доставки их в печень.

Увеличенное образование гормона роста вызывает у человека усиленный рост костей рук, ног и черепа. Обычно это связано с развитием аденомы гипофиза. У взрослых аденома гипофиза вызывает акромегалию (греч. aki-on - конечность, megas - большой), характеризующуюся непропорциональным ростом, увеличением нижней челюсти, носа, надбровных дуг, костей рук, ступней ног. У детей аденома гипофиза приводит к пропорциональному усиленному росту костей, к гигантизму.

Заболевания гипофиза, снижающие образование гормона роста, приводят к развитию карликового роста.

Адренокортикотропный гормон (кортикотропин)

Одним из важнейших гормонов передней доли гипофиза является адренокортикотропный гормон, сокращенно АКТГ, получивший широкое применение в медицинской практике и в физиологическом эксперименте. Как указывает название, АКТГ влияет на функции надпочечников и, как это установлено, на их кору. Гипофизэктомия вызывает у животных резкое уменьшение размера надпочечников за счет уменьшения их корковой части. Инъекции АКТГ предохраняют гипофизэктомированных животных от уменьшения корковой части надпочечников и связанных с этим расстройств.

АКТГ выделен в чистом виде из гипофиза свиней и овец. По своей химической природе он является белковым веществом с молекулярным весом - 20 000. При кратковременном воздействии на АКТГ пепсина, а также н-со-ляной кислоты он расщепляется без потери активности с образованием по-липептидов. Из смеси полипептидов был изолирован один из них, обладающий полной активностью АКТГ. Этот полипептид получил название кортикотропин В.

Кортикотропин В построен из 39 гминокислот, размещенных в следующей последовательности: Сер-Тир-Сер-Мет-Глу-Гис-Фен-Арг-Три-Гли-Лиз-Про-Вал-Гли-Лиз-Лиз-Арг-Арг-Про-Вал-Лиз-Вал-Тир-Про-Асп-Гли-Ала-Глу-Асп-Глу-Лей -Ала-Глу-Ала-Фен-Про-Лей-Глу-Фен.

N-концевой аминокислотой является серии, а С-концевой - фенилаланин.

Установлено, что можно действием карбоксипептидазы и пепсина постепенно, начиная с С-конца, отщепить 15 аминокислот с получением по-липептида, построенного из 24 аминокислотных остатков, полностью сохраняющего активность АКТГ. Подобный полипептид удалось синтезировать.

Активность кортикотропипа В тесно связана с наличием в его молекуле N-концевого серина. При его отщеплении активность исчезает.

АКТГ влияет на образование и выделение кортикостеронов - гормонов корковой части надпочечников. Введение его в организм приводит к увеличению содержания в крови кортикостероидов. Очевидно, АКТГ усиливает синтез гормонов в корковой части надпочечников. Длительное введение в организм АКТГ усиливает синтез кортизона в корковой части надпочечников. АКТГ выделяется передней долей гипофиза при различных воздействиях, приводящих организм в состояние напряжения (травмы, в том числе операционные, ионизирующие излучения, низкая и высокая температура окружающей среды, асфиксия, отравления и др.).

Выделение АКТГ регулируется гипоталамусом, его задней частью и особенно серединным возвышением. Обнаружить нервные волокна, идущие от гипоталамуса к передней доле гипофиза, до сих пор не удалось. Считают, что в гипоталамусе образуются какие-то вещества, поступающие в кровь и стимулирующие функцию передней доли гипофиза. Химическая природа этих веществ остается пока не известной.

Применяется АКТГ в тех случаях, когда желательно увеличить образование и выделение в кровь гормонов, образующихся в корковом слое надпочечников, особенно кортизона.

Тиреотропный гормон (тиреотропин)

Гипофизэктомия вызывает у животных уменьшение размера щитовидной железы с проявлением недостаточности ее функции - понижением обмена веществ. Оставшаяся ткань щитовидной железы в меньшем объеме поглощает из крови йод и в меньшем объеме включает его в состав органических соединений. Введение экстрактов гипофиза приводит у гипофизэктомированных животных к увеличению размера щитовидной железы и к восстановлению ее функций.

Тиреотропный гормон получен из экстрактов гипофиза рогатого скота в очищенном, но не в химически чистом виде. Исследование химической природы полученных препаратов выявило его белковую природу. При воздействии на них протеолитнческих ферментов эти препараты инактивиру-ются.

Применение метода меченых атомов, введение в организм радиоактивного йода и последующее изучение радиоактивности йодсодержащих соединении в щитовидной железе и в крови нормальных и гипофизэктомированных животных позволило разобраться в механизме действия тиреотропного гормона на функцию щитовидной железы. Как уже указывалось, гипофизэктомня приводит к уменьшению размера щитовидной железы. Изучение содержания тироксина в плазме крови показало, что количество его уже через четыре дня после гипофизэктомии снижается на 50%. Отсюда можно заключить, что в отсутствие тиреотропного гормона в щитовидной железе образуется меньше тироксина и одновременно с этим снижается количество тироксина, выделяемого в кровь. Далее оказалось, что поступающий в щитовидную железу гипофизэктомированных животных йод быстро превращается в ней в дийодтирозин, но образование тироксина происходит в малом объеме. Отсюда можно заключить, что тиреотропный гормон необходим для нормального поглощения щитовидной железой йода из крови, превращения его в тироксин и для поступления тироксина из щитовидной железы в кровь.

Гипофизэктомия приводит к явлениям, характерным для гипофункции щитовидной железы.

Гонадотропные гормоны (гонадотропины)

Гонадами называют органы, образующие половые продукты, - сперматозоиды и яйцеклетки: семенные железы и яичники. Гормоны передней доли гипофиза, воздействующие на развитие и функцию семенных желез и яичников, получили название гонадотропных гормонов.

Давно уже известно, что Гипофизэктомия оказывает тормозящее действие на сексуальные (половые) функции животных. Точно так же клинические наблюдения показали, что при некоторых заболеваниях гипофиза (при акромегалии, карликовом росте) имеет место атрофия половых желез. В 1922 г- было установлено, что при введении экстрактов из гипофиза крысам у самок увеличивается размер яичников с образованием желтых тел. Позднее оказалось, что у гипофизэктомированных самок при введении в организм экстрактов из гипофиза восстанавливается угасшая функция яичников.

В экстрактах гипофиза были обнаружены два гонадотропных гормона. Один из них стимулирует рост фолликулов яичника у женских особей и сперматогенез в семенных железах мужских особей. Второй гормон стимулирует созревание фолликул, их разрыв с последующим образованием желтых тел. У самцов он стимулирует развитие интерстициальных клеток семенных желез. Первый гормон получил название фолликулостнмулирующего гормона, или сокращенно ФСГ, второй - лютеинизирующего гормона.

Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ). Фолликулостимулирующий гормон получен в весьма очищенном виде из гипофизов овец. При введении в организм гипофизэктомированных крыс он вызывает у них развитие фолликулов в яичниках, но не устраняет иные явления, наблюдающиеся в результате гипофизэктомии. По своей химической природе ФСГ оказался сложным белком - гликопротеидом с молекулярным весом 67 000. При переваривании трипсином он расщепляется с потерей активности. При воздействии пепсином при рН-4, 0 ФСГ расщепляется, образуя полипептиды, сохраняющие еще в значительной мере гормональную активность. Из гипофизов свиней был получен Фолликулостимулирующий гормон, также оказавшийся белковым веществом, но несколько отличавшийся своими физическими свойствами от того же гормона, выделенного из гипофиза овец.

Введение самкам в период размножения фолликулостимулирующего гормона вызывает развитие у них в яичниках большого числа фолликулов, что приводит к многоплодию- На этом принципе М. М. Завадовский разработал метод стимуляции многоплодия у некоторых сельскохозяйственных животных.

Фолликулостимулирующий гормон получил применение в практике искусственного рыборазведения как средство, стимулирующее икрометание.

Гонадотропный гормон в значительных количествах выделяется из организма с мочой при беременности. Повышается также при беременности содержание его в крови. Мочаги сыворотка крови жеребых кобыл являются источником для получения фолликулостимулирующего гормона. Препараты его известны также под названием пролана А.

Лютеинизирующий гормон. Активность лютеинизирующего гормона можно наблюдать при введении его гипофизэктомированным и неполовозрелым животным одновременно с фолликулостимулирующим гормоном. Это становится понятным, если учесть, что он влияет на финальную фазу развития фолликула.

Лютеинизирующий гормон выделен в чистом виде; он по своей химической природе является белковым веществом. Интересно при этом отметить, что лютеинизирующие гормоны, выделенные из гипофизов овец и из гипофизов свиней, оказались неодинаковыми по своим молекулярным весам и по содержанию в них аминокислот. Молекулярный вес гормона из гипофизов овец равен 40 000, в то время как молекулярный вес гормона из гипофизов свиней - 100 000. Содержание триптофана в первом составляет 1%, во втором-3, 8%. Оба гормона оказались гликопротеидами, отличающимися друг от друга также серологически.

Препараты лютеинизирующего гормона известны под названием пролана В.

Гонадотропный гормон образуется также во время беременности в плаценте. Его называют гонадотропным гормоном хориона, в отличие от того же гормона передней доли гипофиза. По своей химической природе - это белковое вещество, несколько отличающееся по аминокислотному составу от гонадотропного и лютеинизирующего гормонов гипофиза. Гонадотропный гормон плаценты выделяется с мочой на ранней стадии беременности.

Лактогенный гормон (пролактин)

В экстрактах из гипофиза был обнаружен гормон, стимулирующий лактацию у млекопитающих животных. Этот гормон, получивший название лактогенный гормон, а позже - пролактин, усиливает также функцию желтого тела яичников.

Интересно отметить, что пролактин стимулирует образование <молоч-ка» в зобе голубей.

Пролактин получен в кристаллическом виде в 1937 г. - это белковое вещество с молекулярным весом 25 000.

Меланофорстимулирующий гормон (УЛСГ)

В средней доле гипофиза, явно выраженной морфологически у многих животных, образуется гормон, получивший название меланофорстимулирующий (МСГ). Этот гормон образуется и в гипофизе человека, где средняя доля гипофиза морфологически отсутствует.

МСГ изолирован из гипофиза различных видов животных. Он является белковоподобным веществом. Последовательность размещения аминокислот в молекуле МСГ различных животных более или менее одинакова.

МСГ свиньи обладает в 10 раз большей активностью, чем МСГ крупного рогатого скота. Это связано с тем, что МСГ свиньи - серии, имеющийся в МСГ крупного рогатого скота, замещен глутаминовой кислотой. Из средней доли гипофиза свиньи выделены два мсланофорстимулнрующие гормона - б-МСГ и в-МСГ, отличающиеся составом и количеством аминокислот, из которых построены их молекулы.

Интересно отметить, что действием МСГ обладает АКТГ. В молекуле АКТГ и в молекуле МСГ последовательность размещения первых 13 аминокислот оказыеается одинаковой.

МСГ действует на размещение пигмента в меланофорах. Он влияет на равномерное распределение пигмента в меланинсодержащих клетках кожи. Удаление гипофиза вызывает у лягушки посветление кожи, благодаря концентрированию пигмента в центре меланофоров.

5.2 Гормоны задней доли гипофиза

В задней доле гипофиза образуются гормоны: вазопрессин и окситоцин.

Вазопрессан

В 1894 г. было установлено, что при инъекции собакам экстрактов из гипофиза у них повышается кровяное давление. Вещество, обладающее подобным действием, образуется в задней доле гипофиза. Оно было названо вазопрессином. Вазопрессин вызывает более стойкое повышение кровяного давления, чем адреналин, и одновременно с этим он резко уменьшает диурез (мочеотделение).

Вазопрессин выделен в чистом виде из задней доли гипофиза. Дю-Виньо детально изучил его химическую природу. Вазопрессин оказался полипептидом, состоящим из восьми аминокислот, с молекулярным весом 1025. Установлена последовательность расположения аминокислот в вазопрессине и этим выяснена его структура.

Вазопрессин, полученный из задней доли гипофиза коров, и вазопрессин из задней доли гипофиза свиней отличаются друг от друга тем, что в составе первого имеется аргинин, в составе же второго аргинин заменен лизином - оба они обладают одинаковой гормональной активностью.

Действие вазопрессина обусловлено тем, что он суживает сосуды арте-риол и капилляров. Вазопрессин при инъекциях в очень малых дозах оказывает антидиуретическое действие. Максимальное действие отмечено при введении человеку 0, 0001 мг вазопрессина. Выделяющаяся при этом из организма моча оказывается концентрированной. В ней увеличена концентрация хлоридов, фосфатов и азотистых веществ (мочевины, креатинина и др.).

При нарушении процесса образования вазопрессина в задней доле гипофиза и выделения его в кровь у человека возникает заболевание - несахарный диабет, характеризующийся выделением из организма больших количеств мочи (4-5 и больше литров за сутки). Известны случаи тяжелого несахарного диабета, когда из организма больного выделялось до 20 л мочи за сутки. Больные очень много пьют, их мучает жажда. Моча их настолько разведена водой, что она оказывается почти неокрашенной. Удельный вес такой мочи низкий (1, 002-1, 005), что также указывает на сильное ее разведение водой. Химический анализ мочи не выявляет наличия в ней каких-либо патологических составных частей. Отсюда следует, что моча больных несахарным диабетом отличается от мочи здоровых людей только содержанием воды.

Возникновение несахарного диабета связано обычно с патологическими процессами в гипоталамусе, следовательно, гормональная функция задней доли гипофиза регулируется центральной нервной системой. В пользу этого говорит также хорошо известный факт, что нервные переживания (напряжение нервной системы) часто сопровождаются увеличенным выделением мочи (частыми мочеиспусканиями).

Окситоцин

Окситоцин повышает тонус гладких мышц, особенно матки. Чистые препараты окситоцина вызывают сокращение изолированной матки в разведении 1: 2. 109. Окситоцин получил применение в акушерской практике. Его с успехом применяют при затянувшихся родах, когда необходимо усилить сокращение матки.

Окситоцин выделен из задней доли гипофиза в чистом виде и по своей химической природе является полипептидом. Дю-Виньо выяснил аминокислотный состав и химическую структуру окситоцина. Молекула окситоцина построена из восьми аминокислот и является октапеп-тидом.

Дю-Виньо получил окситоцин путем синтеза и тем самым окончательно подтвердил его структуру.

Аминокислотные остатки в молекуле окситоцина расположены в следующей последовательности: L-цнстин, L-тирозин, L-изолейцин, L-глута-мин, L-аспарагин, L-пролин, L-лейцин и амидглицина. Он является цисте-ил-тирозил-изолейцил-глутамил-аспарагил-цистеинил-пролил-лейцил-гли-цин-амидом.

Интересно сравнить аминокислотный состав окситоцина и вазопрессина

Аминокислоты (в октапептидах)	Окситоцин	Вазопрессин
Тирозин	1	1
Пролин	1	1
Глутаминовая кислота	1	1
Аспарагиновая кислота	1	1
Глицин	1	1
Цистин	1	1
Лейцин	1	0
Изолейцин	1	0
Фенилаланин	0	1
Аргинин	0	1

Из приведенных данных очевидно, что в окситоцине отсутствуют фенилаланин и аргинин, имеющиеся в вазопрессине. С другой стороны, в вазопрессине нет лейцина и изолейцина, содержащихся в окситоцине.

Экстракты из задней доли гипофиза, обладающие прессорным и антидиуретическим действием и вызывающие сокращение матки, носят название питуитрина.

Заключение

Гормональная и нервная системы образуют единую нейрогормональную систему регуляции метаболизма и других физиологических функций организма.

При нарушении слаженности этой регуляции может наступить гиперфункция какой-либо эндокринной железы (избыточное выделение гормона) или гипофункция (недостаточное образование гормона), возникают глубокие нарушения метаболизма и функций организма. Это приводит к резкому понижению способности организма противостоять действию повреждающих факторов, развитию патологических состояний, а иногда и к гибели организма.

Жизненное значение различных эндокринных желез не одинаково. Хирургическое удаление некоторых желез или прекращение их функции вследствие заболевания смертельно. К ним относят поджелудочную железу, надпочечники, околощитовидные железы. Удаление других эндокринных желез вызывает те или иные нарушения обмена веществ, но не опасно для жизни.

Известно много гормонов, и в настоящее время продолжают выявлять новые. Гормоны регулируют не только обмен веществ, но и многие другие функции организма, рост клеток и тканей, ритм сердца, кровяное давление, работу почек, перистальтику кишечника, выделение пищеварительных ферментов, лактацию и работу репродуктивной системы. Поскольку биохимические механизмы действия большинства гормонов остаются по существу неизвестными, в этом реферате была рассмотрена лишь биохимия гормонов, регулирующих основные пути метаболизма.

Использованная литература

Фердман Д. Л. Биохимия. -3-е издание переработанное и дополненное-М. : «Высшая школа». -1966

Ленинджер А. Основы биохимии: в 3-х томах. Том 3.

Чечеткин А. В. Биохимия животных: Учебник для студентов зооинженерных и ветеринарных факультетов с/х ВУЗов. -М., Высшая школа, 1982.

Кононский А. И. Биохимия животных. - 3-е изд., перераб. И доп. - М. : Колос, 1992. - 526 с., (учебники и учеб. Пособия для студентов высш. Учеб. Заведений).

Размещено на Allbest.ru

...