Гормоны — биологически активные вещества, которые синтезируются в малых количествах в специализированных клетках эндокринной системы и через циркулирующие жидкости доставляются к клеткам-мишеням, где оказывают свое регулирующее действие.
Общие свойства гормонов:
- выделяются из вырабатывающих их клеток во внеклеточное пространство;
- не являются структурными компонентами клеток и не используются как источник энергии;
- способны специфически взаимодействовать с клетками, имеющими рецепторы для данного гормона;
- обладают высокой биологической активностью — эффективно действуют на клетки в очень низких концентрациях (около 10–6–10–11 моль/л). Гормоны оказывают влияние на клетки-мишени.
Клетки-мишени — клетки, специфически взаимодействующие с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов, расположенных на наружной мембране клетки, в цитоплазме, на ядерной мембране и других органеллах клетки. Любой белок-рецептор состоит минимум из двух доменов (участков), выполняющих две функции: узнавание гормона; преобразование и передачу полученного сигнала в клетку. Гормоны взаимодействуют со своими рецепторами физико-химическим путем. Между молекулой гормона и рецептором формируются электростатические и гидрофобные взаимодействия. При связывании рецептора с гормоном происходят конформационные изменения белка-рецептора, и комплекс сигнальной молекулы с белком-рецептором активируется. В активном состоянии он вызывает специфические внутриклеточные реакции в ответ на принятый сигнал. В случае нарушения синтеза или способности белков-рецепторов связываться с сигнальными молекулами возникают заболевания — эндокринные нарушения.
Три типа эндокринных нарушений:
- недостаточность синтеза белков-рецепторов;
- изменение структуры рецептора — генетические дефекты;
- блокирование белков-рецепторов антителами.
Два типа взаимодействия гормонов и клеток-мишеней.
1. Если молекула гормона липофильна (стероиды), она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней.
2. Если молекула имеет большие размеры или полярна, ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных — в наружной мембране.
Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала с участием вторых посредников — циклических нуклеотидов (цАМФ, цГМФ), инозитолтрифосфата, кальций-связывающего белка — кальмодулина, ионов кальция, ферментов, участвующих в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназ — ферментов фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.