Виды гормонов и их функции таблица. Гормоны: определение, свойства

— биологически активные вещества. Их выработка происходит в специализированных клетках желез внутренней секреции.

В переводе с древнегреческого языка слово «гормоны» означает «побуждаю», «привожу в действие». Именно это действие и является их основной функцией: вырабатываясь в одних клетках, данные вещества побуждают клетки других органов к действию, посылая им сигналы.

То есть в организме человека гормоны играют роль своеобразного механизма, запускающего все процессы жизнедеятельности, которые не могут существовать отдельно.

Гормоны у человека вырабатываются на протяжении всей жизни. На данный момент науке известно более 100 вырабатываемых железами внутренней секреции веществ, для которых характерна гормональная активность и которые регулируют обменные процессы.

История

Собственно термин «гормон» был впервые использован в работах английских физиологов У. Бейлисса и Э. Старлинга в 1902 году, а начало активному изучению эндокринных желез и гормонов было положено английским врачом Т. Аддисоном в 1855 году.

Другим основоположником эндокринологии является французский медик К. Бернар, который изучал процессы внутренней секреции и соответствующие железы организма - органы, секретирующие в кровь те или иные вещества.

Впоследствии свой вклад в данную отрасль науки внес другой французский врач - Ш. Броун-Секар, увязавший развитие определенных заболеваний с недостаточностью функции желез внутренней секреции и показавший, что при терапии указанных болезней могут быть успешно использованы экстракты соответствующих желез.

Согласно современным исследованиям достоверно установлено, что недостаточный или избыточный синтез гормонов негативно влияет на молекулярные механизмы, лежащие в основе регулирования обменных процессов в организме, а это, в свою очередь, способствует развитию практически всех заболеваний желез внутренней секреции.

Принцип работы гормонов

Внешние или внутренние раздражители того или иного рода воздействуют на рецепторы организма и порождают в них импульсы, поступающие сначала в центральную нервную систему, а затем в гипоталамус.

В данном отделе мозга вырабатываются первичные активные вещества удаленного гормонального действия - так называемые рилизинг-факторы, которые, в свою очередь, направляются к гипофизу. Под действием рилизинг-факторов либо ускоряется, либо замедляется выработка и выделение тропных гормонов гипофиза.

На следующем этапе процесса гормоны доставляются по системе кровообращения к тем или иным органам либо тканям (т. н. «мишеням»). При этом у каждого из гормонов имеется своя химическая формула, которая и предопределяет, какой из органов станет мишенью. Стоит заметить, что мишенью может являться не один орган, а несколько.

На органы-мишени они воздействуют через клетки, снабженные особыми рецепторами, способными воспринимать только определенные гормоны. Их взаимосвязь подобна замку с ключом, где в качестве замка выступает клетка-рецептор, открываемая ключом-гормоном.

Прикрепляясь к рецепторам, гормоны проникают во внутренние органы, где при помощи химического воздействия заставляют их выполнять определенные функции, за счет чего, собственно, и реализуется итоговый эффект гормона.

Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).

Вне зависимости от расположения между рецептором и гормоном всегда существует четкое структурное и пространственное соответствие.

Увеличение или уменьшение выработки гормонов, а также снижение или увеличение чувствительности гормональных рецепторов и нарушение гормонального транспорта приводит к эндокринным заболеваниям.

Роль гормонов в организме человека

Гормоны определяют и наши действия (поведение), и наш характер, и нашу судьбу.

Они формируют из бесполого эмбриона девочку, или мальчика, а в период полового созревания «трансформируют» ребёнка в юношу, или девушку, и далее, наконец, в женщину или мужчину.

Недавно учёные заявили, что любовь состоит из 6 гормонов: дофамина, адреналина, серотонина, эндорфина, тестостерона и эстрогена. Именно эти гормоны заставляют нас переживать целую гамму ощущений. Можно сказать, что человек — это производное гормонов.

Гормоны имеют огромное биологическое значение, с их помощью осуществляется координация и согласование работы всех органов и систем:

Благодаря данным веществам каждый человек имеет определенный рост и вес.
Гормоны оказывают влияние на эмоциональное состояние человека.
На протяжении всей жизни гормоны стимулируют естественный процесс роста и распада клеток.
Они участвуют в формировании иммунной системы, стимулируя, либо угнетая ее.
Вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции, контролируют обменные процессы в организме.
Под действием гормонов организм легче переносит физические нагрузки и стрессовые ситуации.
При содействии биологически активных веществ происходит подготовка к определенному жизненному этапу, в том числе к половому созреванию, родам и менопаузе.
Определенные вещества контролируют репродуктивный цикл.
Ощущение голода и сытости человек испытывает также под действием гормонов.
При нормальной выработке гормонов и их функции усиливается половое влечение, а при уменьшении их концентрации в крови либидо снижается.
Гормоны поддерживают гомеостаз.

Основные свойства и особенности действия гормонов

Высокая биологическая активность. Гормоны регулируют метаболизм в очень малых концентрациях – в диапазоне от 10–8 до 10–12 М.
Дистантность действия. Гормоны синтезируются в эндокринных железах, а биологические эффекты оказывают в других тканях-мишенях.
Обратимость действия. Обеспечивается адекватным ситуации дозированным освобождением и последующими механизмами инактивации гормонов. Время действия гормонов различно:

пептидные гормоны: сек – мин;
белковые гормоны: мин – часы;
стероидные гормоны: часы;
йодтиронины: сутки.

Специфичность биологического действия (каждый гормон оказывает особое воздействие на конкретный орган или ткань, через определённую клетку-рецептор).
Плейотропность (многообразие) действия. Например, катехоламины рассматривались как краткосрочные гормоны стресса. Затем было выявлено, что они участвуют в регуляции матричных синтезов и процессов, определяемых геномом: памяти, обучения, роста, деления, дифференциации клеток.
Дуализм регуляций (двойственность). Так, адреналин как суживает, так и расширяет сосуды. Йодтиронины в больших дозах увеличивают катаболизм белков, в малых – стимулируют анаболизм.

Классификация гормонов

Гормоны классифицируются по химическому строению ,биологическим функциям , месту образования и механизму действия .

Классификация по химическому строению

По химическому строению гормоны делят на следующие группы:

Белково-пептидные соединения. Эти гормоны несут ответственность за осуществление обменных процессов в организме. А важнейшим компонентом для их выработки является белок. К пептидам относятся инсулин и глюкагон, вырабатываемые поджелудочной железой, и гормон роста, образующийся в гипофизе. В их состав может входить самое разнообразное количество аминокислотных остатков - от 3 до 250 и более.
Производные аминокислот. Эти гормоны вырабатываются несколькими железами, в том числе надпочечниками и щитовидной железой. А основой для их производства является тирозин. Представителями этого вида являются адреналин, норадреналин, мелатонин, а также тироксин.
Стероиды. Данные гормоны вырабатываются в яичках и яичниках из холестерина. Эти вещества выполняют важнейшие функции, позволяющие человеку развиваться и обретать необходимую физическую форму, украшающую тело, а также воспроизводить на свет потомство. К стероидам относятся прогестерон, андроген, эстрадиол и дигидротестостерон.
производные арахидоновой кислоты – эйкозаноиды (оказывают местное воздействие на клетки). Эти вещества действуют на клетки, находящиеся рядом с теми органами, которые участвуют в их производстве. К числу этих гормонов относятся лейкотриены, тромбоксаны и простогландины.

Пептидные (белковые)

Адипонектин
Кортикотропин
Соматотропин
Тиреотропин
Пролактин
Лютропин
Лютеинеизирующий гормон
Фолликулостимули-рующий гормон
Мелоноцитстимули-рующий гормон
Вазопрессин
Окситоцин
Паратгормон
Кальцитонин
Инсулин
Глюкагон

Производные аминокислот

Адреналин
Норадреналин
Трийодтиронин (Т3)
Тироксин (Т4)

Стероиды

Глюкокортикоиды
Минералокорти-коиды
Андрогены
Эстрогены
Прогестины
Кальцитриол

Производные арахидоновой кислоты

Клетки некоторых органов, не относящихся к железам внутренней секреции (клетки ЖКТ, клетки почек, эндотелия и др.), также выделяют гормоноподобные вещества (эйкозаноиды), которые действуют в местах их образования.

Классификация гормонов по биологическим функциям

По биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп:

Таблица. Классификация гормонов по биологическим функциям.

РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ	ГОРМОНЫ
Обмен углеводов, липидов, аминокислот	Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин
Водно-солевой обмен	Альдостерон, вазопрессин
Обмен кальция и фосфатов	Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол
Репродуктивная функция	Эстрогены, андрогены, гонадотропные гормоны
Синтез и секреция гормонов эндокринных желез	Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса

Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции. Например, адреналин участвует в регуляции обмена липидов и углеводов и, кроме этого, регулирует артериальное давление, частоту сердечных сокращений, сокращение гладких мышц. Эстрогены регулируют не только репродуктивную функцию, но и оказывают влияние на обмен липидов, индуцируют синтез факторов свертывания крови и т. д.

Классификация по месту образования

По месту образования гормоны делятся на:

Классификация по механизму действия

По механизму действия гормоны можно разделить на 3 группы:

Гормоны, не проникающие в клетку и взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные, белковые гормоны, адреналин). Сигнал передается внутрь клетки с помощью внутриклеточных посредников (вторичные мессенджеры). Основной конечный эффект – изменение активности ферментов;
гормоны, проникающие в клетку (стероидные гормоны, тиреоидные гормоны). Их рецепторы находятся внутри клеток. Основной конечный эффект – изменение количества белков-ферментов через экспрессию генов;
гормоны мембранного действия (инсулин, тиреоидные гормоны). Гормон является аллостерическим эффектором транспортных систем мембран. Связывание гормона с мембранным рецептором приводит к изменению проводимости ионных каналов мембраны.

Неблагоприятные факторы воздействующие на работу гормонов

Основные гормоны человека на протяжении всей жизни обеспечивают стабильность работы организма. Под действием некоторых факторов стабильность процесса может нарушаться. Их примерный список выглядит следующим образом:

различные заболевания;
стрессовые ситуации;
изменение климатических условий;
неблагополучная экологическая обстановка;
возрастные изменения в организме. (В организме мужчин выработка гормонов более стабильна, нежели у женщин. В женском организме количество секретируемых гормонов изменяется в зависимости от различных факторов, в том числе фазы менструального цикла, беременности, родов и менопаузы.

О том, что мог образоваться гормональный дисбаланс, говорят следующие признаки:

общая слабость организма;
судороги в конечностях;
головная боль и звон в ушах;
потливость;
нарушение координации движений и замедление реакции;
ухудшение памяти и провалы;
резкая смена настроения и депрессивные состояния;
беспричинное снижение или повышение массы тела;
растяжки на коже;
нарушение работы органов пищеварения;
рост волос в местах, где их быть не должно;
гигантизм и нанизм, а также акромегалия;
проблемы с кожей, в том числе повышение жирности волос, угри и перхоть;
нарушения менструального цикла.

Как определяется уровень гормонов

Если какое-либо из этих состояний проявляется систематически, необходимо обратиться к эндокринологу. Только врач на основании анализа сможет определить, какие гормоны вырабатываются в недостаточном или избыточном количестве, и назначить правильное лечение.

Как достичь гормонального баланса

При легком гормональном дисбалансе показана корректировка образа жизни:

Соблюдение режима дня. Полноценная работа систем организма возможна лишь при создании баланса между работой и отдыхом. К примеру, выработка соматотропина усиливается через 1-3 часа после засыпания. При этом ложиться спать рекомендуется не позднее 23 часов, а продолжительность сна должна составлять не менее 7 часов.
Физическая активность. Стимулировать выработку биологически активных веществ позволяет физическая активность. Поэтому 2-3 раза в неделю необходимо заниматься танцами, аэробикой или повышать активность другими способами.
Сбалансированное питание с увеличением количества потребления белка и уменьшением количества жира.
Соблюдение питьевого режима. В течение дня необходимо выпивать 2-2,5 литра воды.

Если же требуется более интенсивное лечение, изучается таблица гормонов, и применяются медицинские препараты, которые содержат их синтетические аналоги. Однако назначать их вправе только специалист.

Что такое гормоны?

Гормоны (от греч. hormao - «приводить в движение», «побуждать») - это биологически активные вещества образующиеся в основном в железах внутренней секреции (эндокринных железах) и оказывающие регулирующее влияние на функции организма.

Где образуются гормоны?

В основном гормоны образуются в эндокринных железах. В таблице приведены основные гормоны организма человека.

Орган	Части органа	Основные гормоны
Гипоталамус		Тиротропин-рилизинг-гормон, кортикотропин-рилизинг-гормон, гонадолиберин-рилизинг-гормон, соматотропин-рилизинг-гормон, соматостатин, пролактолиберин и другие гормоны, стимулирующие или ингибирующие синтез и секрецию гормонов другими железами внутренней секреции.
Гипофиз	Гормоны передней доли гипофиза	Тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон (ЛГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), адренокортикотропный гормоны (АКТГ), пролактин, гормон роста и др.
	Гормоны задней доли гипофиза	Вазопрессин, окситоцин.
Эпифиз		Мелатонин, серотонин
Щитовидная железа	Для синтеза гомонов щитовидной железы необходим йод. Предшественник гормонов щитовидной железы - тиреоглобулин .	Тироксин (Т4) Трийодтиронин (Т3) Биологический эффект обеспечивается свободными фракциями (не связанными с белками): Тироксин (Т4) свободный Трийодтиронин (Т3) свободный
		Кальцитонин
Паращитовидная железа		Паратгормон
Надпочечники	Кора надпочечников	Глюкокортикоиды или глюкокортикостероиды (кортизол, кортизон) Предшественник кортизола - 17-ОН-прогестерон (17-гидроксипрогестерон)
		Минералкортикоиды (альдостерон)
		Андрогены (общий тестостерон, дигидроэпиандростерон-сульфат, андростендион)
	Мозговой слой надпочечников	Катехоламины (адреналин, норадреналин)
Поджелудочная железа		Инсулин - главный анаболический гормон.
		Глюкагон
Яичники		Эстрон, эстрадиол, эстриол, андрогены (андростендион, общий тестостерон), прогестерон, ингибин В
Яички		Андрогены (общий тестостерон, дигидроэпиандростерон-сульфат, андростендион), ингибин В
Почки		Эритропоэтин
Гормоны плаценты		ХГЧ, плацентарный лактоген, ингибин А, свободный эстриол

Как работают гормоны?

Гормоны оказывают действие на клетки организма через рецепторы клеток-мишеней. Связывание гормона с рецептором приводит к образованию сигнала внутри клетки. Это вызывает определенный биологический эффект. Мишенью гормонов могут быть одна или несколько разных тканей.

Какие гормоны проверяют у мужчин?

«Мужские» половые гормоны - андрогены .

«Женские» половые гормоны

Основные «женские» половые гормоны - эстрогены и прогестерон .

Что происходит, если уровень гормонов слишком высокий или низкий?

Нарушение функций эндокринной системы проявляется разнообразными нарушениями. Например, недостаток гормона роста у детей проявляется карликовостью, избыток гормонов щитовидной железы - тиреотоксикозом, недостаток эритропоэтина - анемией.

Гормоны - сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в кровь и оказывающие сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в определённых органах и системах. Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

В настоящее время описано и выделено более полутора сотен гормонов из разных многоклеточных организмов. По химическому строению их делят на три группы: белково-пептидные , производные аминокислот и стероидные гормоны .

Первая группа - это гормоны гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желёз и гормон щитовидной железы кальцитонин. Некоторые гормоны, например фолликулостимулирующий и тиреотропный, представляют собой гликопротеиды - пептидные цепочки, “украшенные» углеводами.

Производные аминокислот - это амины, которые синтезируются в мозговом слое надпочечников (адреналин и норадреналин) и в эпифизе (мелатонин), а также иодсодержащие гормоны щитовидной железы трииодтиронин и тироксин (тетраиодтиронин).

Третья группа как раз и отвечает за легкомысленную репутацию, которую гормоны приобрели в народе: это стероидные гормоны, 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).

Гидрофильные молекулы гормонов, например белково-пептидные, обычно транспортируются кровью в свободном виде, а стероидные гормоны или йодсодержащие гормоны щитовидной железы - в виде комплексов с белками плазмы крови. Кстати, белковые комплексы могут также выступать и в роли резервного пула гормона, при разрушении свободной формы гормона комплекс с белком диссоциирует и таким образом поддерживается нужная концентрация сигнальной молекулы.

Достигнув мишени, гормон связывается с рецептором - белковой молекулой, одна часть которой отвечает за связывание, приём сигнала, другая - за передачу эффекта „по эстафете“ внутрь клетки. (Как правило, при этом изменяется активность каких-либо ферментов.) Рецепторы гидрофильных гормонов находятся на мембранах клеток-мишеней, а липофильных - внутри клеток, поскольку липофильные молекулы могут проникать через мембрану. Сигналы от рецепторов принимают так называемые вторичные мессенджеры, или посредники, куда менее разнообразные, чем сами гормоны. Здесь мы встречаемся с такими знакомыми персонажами, как цикло-АМФ, G-белки, протеинкиназы - ферменты которые навешивают фосфатные группы на белки, тем самым порождая новые сигналы. Теперь снова поднимемся с клеточного уровня на уровень органов и тканей. С этой точки зрения - всё начинается в гипоталамусе и гипофизе. Функции гипоталамуса многообразны и даже сегодня не до конца изучены, но, вероятно, все согласны в том, что гипоталамо-гипофизарный комплекс - центральная точка взаимодействий нервной и эндокринной систем. Гипоталамус - это и центр регуляции вегетативных функций, и „колыбель эмоций“. В нём вырабатываются рилизинг-гормоны (от англ. release - высвобождать), они же либерины, стимулирующие выброс гипофизом гормонов, а также статины, тормозящие этот выброс.

Гипофиз - эндокринный орган, находящийся на внутренней поверхности мозга. Он вырабатывает тропные гормоны (греч. tropos - направление), которые называются так потому, что направляют работу других, периферических эндокринных желез - надпочечников, щитовидной и паращитовидной, поджелудочной, половых желёз. Причём эта схема насыщена обратными связями, например, женский гормон эстрадиол, попадая в гипофиз, регулирует секрецию тройных гормонов, управляющих его собственной секрецией. Поэтому количество гормона, во-первых, не бывает чрезмерным, а во-вторых, различные эндокринные процессы тонко согласуются между собой. Особого внимания заслуживает временная регуляция. «Встроенные часы» нашего организма - это эпифиз, шишковидная железа, вырабатывающая гормон мелатонин (производное аминокислоты триптофана). Перепады концентрации этого вещества создают у человека чувство времени, а от характера этих перепадов зависит, будет ли человек „совой“ или „жаворонком“. Концентрация очень многих гормонов также циклически изменяется в течение суток. Вот почему эндокринологи иногда требуют от пациентов собирать суточную мочу (сумма может оказаться более постоянной и характерной величиной, чем слагаемые), а иногда, если нужно оценить динамику, берут анализы каждый час.

Соматотропный гормон (СТГ) оказывает действие на весь организм - он стимулирует рост и соответственно регулирует обменные процессы.

Опухоли гипофиза, вызывающие сверхпродукцию этого гормона, становятся причиной гигантизма у человека и животных. Если опухоль возникает не в детстве, а позднее, развивается акромегалия - неравномерное разрастание скелета, в основном за счёт хрящевых участков. Недостаточность СТГ, напротив, приводит к карликовости, или гипофизарному нанизму. К счастью, современная медицина это лечит. Если врач установит, что причина слишком медленного роста ребёнка (даже не обязательно карликовости, а просто отставания от сверстников) именно в низкой концентрации СТГ, и сочтёт нужным прописать уколы гормона, то рост нормализуется. А вот рассказ советского фантаста Александра Беляева „Человек, нашедший своё лицо“ - всё-таки сказка: взрослому человеку гормональные инъекции вырасти не помогут.

В гипофизе вырабатывается и пролактин, он же лактогенный и лютеотропный гормон (ЛТГ), отвечающий за лактацию в период кормления грудью. Кроме того, в гипофизе синтезируются липотропины - гормоны, стимулирующие вовлечение жира в энергетический обмен. Эти же гормоны являются предшественниками эндорфинов - „пептидов радости“.

Меланоцит-стимулирующие гормоны гипофиза (МСГ) регулируют синтез пигментов в коже и вдобавок, судя по некоторым данным, имеют какое-то отношение к механизмам памяти. Ещё два важных гормона - вазопрессин и окситоцин; первый называют также антидиуретическим гормоном, он регулирует водно-солевой обмен и тонус артериола; окситоцин отвечает за сократительную активность матки у млекопитающих и вместе с пролактином - за молоко. Его используют для стимуляции родов. Теперь подробнее о тропных гормонах, которые вырабатывает гипофиз, и об их мишенях.

Надпочечники - парные органы, прилегающие к верхушкам почек. В каждом из них выделяют две самостоятельные железы: кору (substantia corticalis) и мозговое вещество. Цель адренокортикотропного гормона (АКТГ, он же кортикотропин) - кора надпочечников. Здесь синтезируются кортикостероиды. Глюкокортикоиды (кортизол и другие) получили своё название от глюкозы, потому что их деятельность тесно связана с углеводным обменом.

Кортизол - стрессовый гормон, он защищает организм от любых резких изменений физиологического равновесия: воздействует на метаболизм углеводов, белков и липидов, на электролитный баланс. Впрочем, последнее больше по ведомству минералокортикоидов: их главный представитель, альдостерон, регулирует обмен ионов натрия, калия и водорода. Кортикостероиды и их искусственные аналоги широко применяют в медицине. У глюкокортикоидов есть ещё одно важное свойство: они подавляют воспалительные реакции и уменьшают образование антител, поэтому на их основе делают мази для лечения кожных воспалений и зуда. Кстати, некоторые популярные среди любителей нетрадиционной медицины кожные мази китайского происхождения помимо растительных экстрактов содержат те же глюкокортикоиды. Это прямым текстом написано на упаковке, но покупатели не всегда обращают внимание на сложные биохимические слова. Хотя, возможно, для лечения дерматита лучше бы приобрести банальный фторокорт, он, по крайней мере, разрешён российской фармакопеей…

В мозговом слое надпочечников синтезируются катехоламины - адреналин и норадреналин. То, что адреналин - синоним стресса, сегодня знают все. Он отвечает за мобилизацию адаптивных реакций: действует и на обмен веществ, и на сердечно-сосудистую систему, и на углеводный и жировой обмен. Катехоламины - самые простые по строению и, очевидно, древнейшие сигнальные вещества, недаром они найдены даже у Protozoa. Но особенную роль нейромедиаторов они выполняют только у многоклеточных. Об этом поговорим в другой раз.

Поджелудочная железа - одновременно экзокринная и эндокринная, то есть работает и вовне, и внутрь: ферменты выделяет в двенадцатиперстную кишку (содержимое пищеварительного тракта биологи рассматривают как внешнюю по отношению к организму среду), а гормоны - в кровь.

В специальных железистых образованиях, островках Лангерганса, альфа-клетки вырабатывают глюкагон - регулятор углеводного и жирового обмена, а бета-клетки - инсулин. Этот гормон был открыт русским учёным Л.В. Соболевым (1902). Впервые выделили инсулин канадские физиологи Фредерик Бантинг, Чарльз Бест и Джон Маклеод (1921). Бантинг и Маклеод в 1923 году получили за это Нобелевскую премию. (Беста, занимавшего должность лаборанта, в число лауреатов не включили, и возмущенный Бантинг отдал помощнику половину своей награды.)

Структурная единица инсулина - мономер с молекулярной массой около 6000, причём в молекулу объединяется от двух до шести мономеров. Последовательность расположения аминокислот в мономере инсулина (то есть его первичную структуру) впервые установил английский биохимик Фредерик Сэнгер (1956, Нобелевская премия по химии 1958 года), а пространственную структуру - опять же англичанка и тоже нобелевская лауреатка Дороти Ходжкин (1972). Каждый мономер содержит 51 аминокислоту, которые располагаются в виде двух пептидных цепей - А и В, соединённых двумя дисульфидными мостиками (-S-S-).

Инсулин . Этот гормон снижает содержание сахара в крови, задерживая распад гликогена и синтез глюкозы в печени и в то же время повышая проницаемость клеточных мембран для глюкозы. Он же способствует усвоению этого топлива, стимулирует синтез белков и жиров за счёт углеводов. Таким образом, он отвечает за то, чтобы клетки всасывали глюкозу из крови и хорошо её „переваривали“.

Нехватка инсулина - повышенный уровень сахара в крови и „голодные“ клетки, ткани и органы, иначе говоря, сахарный диабет. Наверно, это самое знаменитое эндокринное заболевание. В частности, потому, что инсулин - первый искусственно синтезированный пептидный гормон, который пришёл на смену препаратам, получаемым из поджелудочных желёз убойного скота. Сейчас медики мечтают о ещё более радикальных успехах - например, ввести в организм больного стволовые клетки, вырабатывающие инсулин. Введение такой методики в клиническую практику - дело непростое и небыстрое, но инъекции инсулина обеспечивают нормальную жизнь множеству людей уже сегодня.

Тиреотропный гормон гипофиза (ТТГ) действует на щитовидную железу (glandula thyroidea), которая у нас, людей, находится в шее, под гортанью. Её гормоны - тироксин и трииодтиронин, регуляторы обмена, синтеза белка, дифференцировки тканей, развития и роста организма. Их биохимический предшественник - аминокислота тирозин. Поскольку молекулы гормонов щитовидной железы содержит иод, дефицит этого элемента в пище приводит к дефициту гормонов.

Клинические проявления - разрастание железы (зоб) при снижении её функции. Токсический зоб, он же базедова болезнь, или тиреотоксикоз, напротив, связан с гиперфункцией железы и избыточным содержанием гормонов. В щитовидной железе синтезируется также гормон, регулирующий обмен кальция и фосфора, кальцитонин. И ещё один гормон, регулирующий обмен этих же элементов, вырабатывают парные паращитовидные (рагаthyroideae) железы - он так и называется паратгормон. Эти гормоны вместе с витамином D отвечают за рост и ремонт костной ткани.

Гонадотропные гормоны гипофиза - лютеинизирующий гормон (ЛГ), гонадотропин, фолликулостимулирующий гормон ФСГ регулируют деятельность половых желёз. (Наконец-то добрались и до них.) Тестостерон - основной андроген - вырабатывают семенники у мужчин, а у женщин - кора надпочечников и яичники. На стадии внутриутробного развития этот гормон у мужчин направляет дифференциацию половых органов, а в период полового созревания - развитие вторичных половых признаков, а также формирование мужской сексуальной ориентации.

У взрослых тестостерон обеспечивает нормальное функционирование половых органов. Кстати, семенники эмбриона мальчика вырабатывают ещё и фактор регрессии мюллеровых каналов - гормон, блокирующий развитие женской половой системы. Таким образом, в эмбриональном периоде развитие мальчика сопровождается химическими сигналами, которых нет у девочек, и отсюда в конечном счёте возникают все остальные различия. Как шутят по этому поводу специалисты, „чтобы получился мальчик, надо что-то сделать, если не делать ничего, получится девочка“. Эстрогены у женщин синтезируются в яичниках . Эстрадиол, один из основных эстрогенов, отвечает за формирование вторичных женских половых признаков и участвует в регуляции месячного цикла.

Прогестины (прогестерон и его производные) нужны и для регуляции цикла, и для нормального протекания беременности. Без оплодотворения в определённый период цикла и в первые 12 недель прогестерон синтезируют клетки жёлтого тела яичников, а затем - плацента. Прогестерон также секретируется в небольших количествах корой надпочечников и у мужчин - семенниками. Что характерно, прогестерон - промежуточное звено в синтезе андрогенов.

В яичниках синтезируется также и релаксин - гормон родов, отвечающий, например, за расслабление связок таза. Но пожалуй, ни одно вещество, содержащееся в организме человека, не вызывает у прекрасного пола столько эмоций, сколько хорионический гонадотропин. Плацента плода тоже может рассматриваться как эндокринный орган: она синтезирует и прогестин, и релаксин, и многие другие гормоны и гормоноподобные вещества. Будущий ребёнок постоянно обменивается сигналами с организмом матери, формируя подходящие для себя условия. Одна из ранних попыток зародыша наладить связь с мамой - как раз этот гликопротеин, хорионический гонадотропин, он же ХГТ или ХГ. Наличие его в крови или моче женщины означает, что пациентка в положении, а отсутствие - что беременность, увы (или ура), не наступила. В середине прошлого века этот судьбоносный анализ был совсем варварским: мочу женщины вводили мышам и смотрели, не проявились ли у зверушек симптомы беременности. Теперь он отличается элегантной простотой не надо даже идти к врачу, достаточно купить в аптеке тест на беременность, он же «стрип», - узкую полосочку в конверте, по сути, миниатюрную хроматографическую бумажку.

Трудно найти другой пример, когда совершенствование рутинной методики биохимического анализа так сильно повлияло бы на человеческие судьбы. Сколько благополучно сохранённых беременностей и сколько вовремя сделанных абортов… Ну да, вне всяких сомнений, аборт - это плохо. Но устроить так, чтобы люди не делали глупостей, не в компетенции медицины. С этим - к психологам, педагогам и экономистам. Врачи и учёные могут лишь минимизировать вред, наносимый глупостью.

Механизмы действия гормонов Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы "считывают послание" организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно "свои" рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях - только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.

Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток - как правило, в цитоплазме. К ним относятся гормоны с липофильными свойствами - например, стероидные гормоны (половые, глюко- и минералокортикоиды), а также гормоны щитовидной железы. Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слабо растворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями. Считается, что в этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль своеобразного внутриклеточного реле - образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов. Избирательно влияя на конкретный ген, гормон изменяет концентрацию соответствующей РНК и белка, и вместе с тем корректирует процессы метаболизма.

Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. Хотя в клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1% белков и РНК, этого оказывается вполне достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта. Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:

они растворяются в воде;
не связываются с белками носителей;
начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.

В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников - цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионы кальция. Так, в среде, лишенной ионов кальция, или в клетках с недостаточным их количеством, действие многих гормонов ослабляется; при применении веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию кальция, возникают эффекты, идентичные воздействию некоторых гормонов.

Участие ионов кальция как посредника обеспечивает воздействие на клетки таких гормонов, как вазопрессин и катехоламины. Однако есть гормоны, у которых внутриклеточный посредник до сих пор не обнаружен. Из наиболее известных таких гормонов можно назвать инсулин, у которого на роль посредника предлагали цАМФ и цГМФ, а также ионы кальция и даже перекись водорода, но убедительных доказательств в пользу какого-нибудь одного вещества до сих пор нет. Многие исследователи считают, что в таком случае посредниками могут выступать химические соединения, структура которых полностью отличается от структуры уже известных науке посредников. Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо, наконец, удаляются из организма в основном с мочой (например, адреналин).

На сегодняшний день известно более ста пятидесяти видов гормонов, каждый из которых чрезвычайно важен для нормального функционирования организма: если выработка хотя бы одного из них отклонится от нормы, это приведет к очень серьезным проблемам со здоровьем, вплоть до смерти. Происходит это потому, что функции гормонов прежде всего состоят в том, чтобы контролировать метаболизм, развитие, рост тканей, клеток и другие процессы жизнедеятельности организма.

Биологически активные вещества, известные под названием гормоны, производятся железами внутренней и смешанной секреции. Органами внутренней секреции называют железы, что выводят активные вещества прямо в кровь и не имеют наружу выводных протоков. К ним относят гипофиз, надпочечники, щитовидную железу, паращитовидные железы.

Железы смешанной секреции отвечают за выделение не только гормонов, но и других веществ, а потому выводят производимые ими вещества как в кровь, так и в другую часть организма или наружу. К ним относят поджелудочную железу, половые железы, желудок, вилочковую железу, плаценту, которые не только отвечают за производство гормонов, но и исполняют другие функции, не связанные с работой эндокринной системы.

Биологически активные вещества выполняют в организме следующие функции:

активизируют или угнетают рост клеток;
контролируют естественный процесс распада клетки;
оказывают влияние на настроение (апатия, бодрость, оптимизм, депрессия);
регулируют обмен веществ;
улучшают или угнетают работу иммунной системы;
отвечают за репродуктивную функцию: участвуют в формировании вторичных половых признаков, слаженной работы половых органов, подготавливают организм в период полового созревания, готовят к менопаузе, влияют на половое влечение;
отвечают за своевременную реакцию в стрессовых и опасных для жизни ситуациях;
вызывают чувство голода и насыщения;
влияют на синтез и функции других гормонов.

С организмом гормоны взаимодействуют через специально предназначенные для них рецепторы, что находятся на каждой клетки-мишени. Нужного эффекта они добиваются путем изменения скорости химических реакций, что происходят под влиянием или синтеза ферментов (так обычно называют белковые молекулы). Причем влияние это настолько велико, что гормон, проникнув в клетку-мишень, изменяет не более одного процента белков и РНК, что оказывается достаточным для создания нужного действия.

Виды гормонов

Работа эндокринной системы полностью находится под воздействием центральной нервной системы, которая непосредственно связана с гипоталамусом, который и руководит работой желез внутренней и смешанной секреции. Делает он это через гипофиз, который являет собой эндокринную железу, что расположена в кармане клиновидной части черепа, известным под названием турецкое седло.

Гормоны, на активность которых влияет гипоталамус, по химическому строению делятся на три группы. К первой, к которой принадлежат и биологически активные вещества, что синтезирует гипоталамус, относятся пептиды и белки. Также они производятся в передней доли гипофиза, в гипоталамусе, в поджелудочной железе (инсулин, глюкагон).

Ко второй группе относят производные аминокислот, являющиеся производными тирозина. Самыми известными из них являются гормоны щитовидной железы, а также адреналин и норадреналин, которые производятся в мозговом веществе надпочечников. Третья группа – стероидные гормоны, вырабатываются из холестерина. Их производят половые железы и кора надпочечников.

Каждый вид гормонов влияет лишь на определенные клетки или вид метаболизма. При этом нередко бывает так, что одна и та же ткань подвергается влиянию сразу нескольких типов гормонов, которые могут как обладать противоположным действием, так и создавать благоприятную среду для работы другого гормона.

Например, вещества, что синтезирует щитовидная железа, взаимодействуют с андрогенами и эстрогенами, улучшая функционирование репродуктивной системы. Поэтому окончательный результат зависит не от одного, а от всех видов гормонов, под воздействием которых оказалась клетка, а также от состояния работы внутренних органов, возраста.

Для большинства биологически активных веществ характерно то, что они являются водорастворимыми, не связываются с белками-переносчиками (исключение – половые гормоны, гормоны щитовидной железы и некоторые другие).

Также многие из них начинают влиять на организм лишь после соединения с ориентированными на них рецепторами, которые могут располагаться как в ядре клетки, так и на её поверхности.

Ещё одной особенностью гормонов является то, что уровень биологически активных веществ постоянно колеблется, и зависит не только от возраста, но и времени суток, у женщин – месячного цикла.

Функции гипоталамуса

Биологически активные вещества, что производит гипоталамус, являются нейрогормонами: этот отдел головного мозга помимо того, что регулирует работу эндокринной системы, но и тесно связан с ЦНС. Когда внешние или внутренние раздражители воздействуют на те или иные рецепторы, сигналы об этом сразу поступают в центрально нервную систему, их улавливает гипоталамус, и реагирует выработкой тех или иных нейрогормонов.

Одни из них предназначены для стимуляции синтеза гормонов передней части гипофиза, известны под названием рилизинг-гормоны. Другие исполняют противоположную функцию: когда гипоталамус получает сигнал о необходимости уменьшить синтез гормонов гипофиза, он начинает производить статины, которые тормозят их производство.

Третью группу биологически активных веществ, что вырабатывает гипоталамус, называют гормонами задней доли гипофиза. К ним относят вазопрессин и окситоцин. Первый регулирует вывод воды почками, второй влияет на сексуальное поведение человека, способствует сокращению матки при родах, выводит из груди молоко, которое формируется под воздействием пролактина, гормона гипофиза.

Окситоцин и вазопрессин поступают в заднюю часть гипофиза, где пребывают некоторое время. Когда их накапливается определенное количество, выходят в кровь и начинают выполнять свои функции, регулируя выработку гормонов подконтрольными гипоталамусу органами.

Так, схема работы гипоталамуса выглядит следующим образом. Под влиянием различных процессов, что происходят внутри организма или во внешней среде, гипоталамус увеличивает выработку гормонов, которые поступив в гипофиз, стимулируют производство тех или иных биологически активных веществ.

Те, в свою очередь, отправляются к железам, чью работу предназначены контролировать и, стимулируя их, увеличивают синтез гормонов, что после выброса в кровь отправляются к органам-мишеням, связываются с предназначенными для них рецепторами, проникают в клетку, вызывая нужные реакции.

Подобный процесс происходит при необходимости уменьшить выработку гормонов. После того как гипоталамус снижает синтез нейрогормонов, они перестают стимулировать клетки-мишени, что приводит к снижению активности подконтрольных ему желез.

Работа гипофиза

Центральным органом эндокринной системы является гипофиз. Именно через него гипоталамус воздействует на железы внутренней и смешанной секреции. Какое именно влияние гормоны передней доли гипофиза оказывают на их работу, можно отследить по следующей таблице:

Гормон гипофиза	Воздействие
Тиреотропный (ТТГ)	Контролирует работу щитовидной железы, влияя на её рецепторы, и в зависимости от ситуации уменьшая/увеличивая производство вырабатываемых щитовидной железой трийодтиронина и тироксина.
Адренокортикотропный (АКТГ)	Взаимодействует с корой надпочечников, влияя прежде всего на выработку кортизола, кортизона, кортикостерона. Вместе с ними одновременно повышается производство надпочечниками андрогенов и эстрогенов.
Соматропный	Непосредственно влияет на развитие и линейный рост человека, обновление клеток, их развитие, ускоряет синтез белков, способствует распаду жиров, образованию глюкозы.
Пролактин	Активизируется во время беременности, подготавливая молочные железы к лактации, способствует образованию молока после родов.

Также гормоны гипофиза отвечают за репродуктивную функцию человека. У женщин под влиянием фолликулостимулирующего гормона начинается первый этап месячного цикла. ФСГ способствует созреванию яйцеклетки в фолликуле, увеличивает количество эстрогенов и начинает подготавливать организм к беременности.

Во второй половине цикла на первый план выступает лютеинизирующий гормон (ЛГ). Когда его значение одновременно с ФСГ достигает максимальных значений, это вызывает овуляцию (выход яйцеклетки из фолликула). Затем под его влиянием образовывается желтое тело, которое начинает производить прогестерон, и продолжает готовить организм к зачатию.

В мужском организме ФСГ и ЛГ регулируют синтез тестостерона. ФСГ влияет на клетки Сертоли, в результате чего они вырабатывают андрогеносвязывающие белки, которые переносят тестостерон к герминогенным клеткам. Также он влияет на выработку пептидов, которые увеличивают чувствительность рецепторов клеток Лейдинга к лютеинизирующему гормону, что активизирует выработку тестостерона. Что касается ЛГ, то он стимулирует синтез мужского гормона ответственными за это клетками.

Основные гормоны

Самой крупной эндокринной железой является щитовидка: её длина у взрослого человека составляет от 2,5 до 3 см. Находится щитовидная железа в нижней части шеи и синтезирует йодсодержащие (тиреоидные) гормоны и кальцитонин.

Вещества, что производит щитовидная железа, принимают участие во всех процессах жизнедеятельности организма: от их правильной работы зависит развитие, рост, физическое, умственное состояние человека. При недостатке гормонов щитовидной железы ухудшается интеллект, если ребенок родился с патологией – при несвоевременно предпринятой терапии у него разовьется кретинизм или слабоумие.

Большое количество разного типа гормонов вырабатывают надпочечники. Большинство производимых ими веществ отвечают за своевременную реакцию организма на стрессовые и опасные для жизни ситуации. Активизировавшись, гормоны воздействуют на организм таким образом, что у него появляются дополнительные силы для решения сложных ситуаций: сужаются сосуды, повышается давление, ускоряется ритм сердца, увеличивается уровень глюкозы, из которой организм извлекает энергию.

В мозговом слое надпочечников производятся адреналин и норадреналин, позволяющие во время опасности быстро принять решение и преодолеть преграды, которые человек в обычном состоянии взять не по силам. Корковое вещество надпочечников производит гормоны стресса глюкокортикоиды, которые больше активизируются при стрессовых, но менее опасных ситуациях. Здесь же производятся половые гормоны, которые отвечают за формирование вторичных половых признаков, подготавливая организм к репродуктивному возрасту.

От исправной работы поджелудочной железы зависит концентрация глюкозы в крови. Бета-клетки органа, известные как островки Лангерганса, производит инсулин. Как только количество глюкозы начинает превышать норму, его выработка активизируется, и он снижает сахар, в противном случае развивается сахарный диабет. Здесь же вырабатывается гормон, который снижает кислотность желудочного сока после того, как пища выходит из желудка в кишечник.

Огромное значение в развитии организма играют гормоны, производимые половыми железами – андрогены и эстрогены. Они отвечают за репродуктивную функцию человека, поэтому от них во многом зависит не только способность человека к зачатию, но и характер, поведение, внешность. Если половые железы производят их в недостаточном количестве или в избытке, это чревато бесплодием, снижением либидо, отсутствием сексуального влечения и другими проблемами.

От чего зависит работа гормонов

Насколько слажено эндокринные железы будут производить гормоны, взаимодействовать друг с другом и оказывать влияние на работу организма, зависит от многих причин. Прежде всего, от состояния здоровья органов, которые их производят, а также на регулирование работу которых направлено действие гормонов.

Негативное влияние на работу желез внутренней секреции оказывает алкоголь и курение. Они отравляют организм, что негативно воздействует на здоровье человека, и опасно для репродуктивной функции: у детей алкоголиков нередко фиксируются пороки развития, тяжелые недуги, слабоумие.

Чтобы организм работал правильно и слажено, необходимо следить за своим здоровьем. Если результаты анализов показали отклонения биологически активных веществ от нормы, нужно определить причину. Например, нехватка или избыток андрогенов, эстрогенов, гормонов щитовидной железы часто является причиной бесплодия. Заболевания поджелудочной железы могут стать причиной диабета, полностью избавиться во многих случаях невозможно, особенно при инсулинозависимой форме.

Уровень гормонов всегда изменяется при развитии аденомы, доброкачественной опухоли, которая начинает дополнительно синтезировать биологически активные вещества. Злокачественные опухоли, в зависимости от вида раковых клеток, могут повышать или понижать выработку гормонов. В этом случае лечение надо начинать незамедлительно.

Что такое гормоны, все более или менее представляют. До недавнего времени было принято считать, что их синтезируют эндокринные железы или специализированные эндокринные клетки, разбросанные по всему организму и объединенные в диффузную эндокринную систему. Клетки диффузной эндокринной системы развиваются из того же зародышевого листка, что и нервные, потому называются нейроэндокринными. Где их только не находили: в щитовидной железе, мозговом веществе надпочечников, гипоталамусе, эпифизе, плаценте, поджелудочной железе и желудочно-кишечном тракте. А недавно их обнаружили в пульпе зуба, причем оказалось, что количество нейроэндокринных клеток в ней меняется в зависимости от здоровья зубов.

Честь этого открытия принадлежит Александру Владимировичу Московскому, доценту кафедры ортопедической стоматологии Медицинского института при Чувашском государственном университете им. И. Н. Ульянова. Нейроэндокринные клетки отличаются характерными белками, и их можно выявить иммунологическими методами. Именно так А. В. Московский их и обнаружил. (Это исследование опубликовано в № 9 «Бюллетеня экспериментальной биологии и медицины» за 2007 год.)

Пульпа - мягкая сердцевинка зуба, в которой находятся нервы и кровеносные сосуды. Ее извлекали из зубов и приготовляли срезы, на которых затем искали специфические белки нейроэндокринных клеток. Делали это в три этапа. Сначала подготовленные срезы обрабатывали антителами к искомым белкам (антигенам). Антитела состоят из двух частей: специфической и неспецифической. После связывания с антигенами они остаются на срезе неспецифической частью вверх. Срез обрабатывают антителами к этой неспецифической части, которые помечены биотином. Затем этот «бутерброд» с биотином сверху обрабатывают специальными реагентами, и место локализации исходного белка проявляется как красноватое пятнышко.

Нейроэндокринные клетки отличаются от клеток соединительной ткани более крупными размерами, неправильной формой и наличием в цитоплазме красновато-коричневых глыбок (окрашенных белков), нередко закрывающих ядро.

В здоровой пульпе нейроэндокринных клеток немного, но при кариесе их количество возрастает. Если зуб не лечить, то болезнь прогрессирует, а нейроэндокринных клеток становится все больше, причем они скапливаются вокруг очага поражения. Пик их численности приходится на кариес столь запущенный, что воспаляются и ткани вокруг зуба, то есть начинается пародонтит.

У пациентов, которые предпочитают долго мучиться дома, чем один раз сходить к врачу, развивается воспаление пульпы и пародонта. На этой стадии количество нейроэндокринных клеток уменьшается (хотя их все равно больше, чем в здоровой пульпе) - их вытесняют клетки воспаления (лейкоциты и макрофаги). Снижается их численность и при хроническом пульпите, но при этом заболевании клеток в пульпе вообще остается мало, им на смену приходят склеротические тяжи.

По мнению А. В. Московского, нейроэндокринные клетки при кариесе и пульпите регулируют в очаге воспаления процессы микроциркуляции и метаболизма. Поскольку нервных волокон при кариесе и пульпите тоже становится больше, эндокринная и нервная системы и в этом вопросе действуют сообща.

Гормоны везде?

В последние годы ученые выяснили, что производство гормонов - отнюдь не прерогатива специализированных эндокринных клеток и желез. Этим занимаются и другие клетки, у которых множество других задач. Их список растет год от года. В него попали различные клетки крови (лимфоциты, эозинофильные лейкоциты, моноциты и тромбоциты), ползающие вне кровеносных сосудов макрофаги, клетки эндотелия (выстилки кровеносных сосудов), эпителиальные клетки тимуса, хондроциты (из хрящевой ткани), клетки амниотической жидкости и плацентарного трофобласта (той части плаценты, которая врастает в матку) и эндометрия (это из самой матки), клетки Лейдига семенников, некоторые клетки сетчатки и клетки Мер-келя, расположенные в коже вокруг волос и в эпителии подногтевого ложа, мышечные клетки. Список синтезируемых ими гормонов тоже довольно длинный.

Взять, к примеру, лимфоциты млекопитающих. Помимо положенной им продукции антител, они синтезируют мелатонин, пролактин, АКТГ (адренокортикотропный гормон) и соматотропный гормон. «Родиной» мелатонина традиционно считают эпифиз - железу, расположенную у человека в глубине мозга. Синтезируют его и клетки диффузной нейроэндокринной системы. Спектр действия мелатонина широк: он регулирует биоритмы (чем особенно знаменит), дифференцировку и деление клеток, подавляет рост некоторых опухолей и стимулирует выработку интерферона. Пролактин, вызывающий лактацию, вырабатывает передняя доля гипофиза, но в лимфоцитах он действует как фактор роста клеток. АКТГ, который также синтезируется в передней доле гипофиза, стимулирует синтез стероидных гормонов коры надпочечников, а в лимфоцитах регулирует образование антител.

А клетки тимуса, органа, в котором образуются Т-лимфоциты, синтезируют лютеинизирующий гормон (гормон гипофиза, вызывающий синтез тестостерона в семенниках и эстрогенов в яичниках). В тимусе он, вероятно, стимулирует клеточное деление.

Синтез гормонов в лимфоцитах и клетках тимуса многие специалисты рассматривают как доказательство существования связи между эндокринной и иммунной системами. Но это еще и весьма показательная иллюстрация современного состояния эндокринологии: нельзя сказать, что некий гормон синтезируется там-то и делает то-то. Мест его синтеза может быть много, функций тоже, и часто они зависят именно от места образования гормона.

Эндокринная прослойка

Иногда скопление неспецифических гормонопроизводящих клеток образует полноценный эндокринный орган, и немаленький, такой, например, как жировая ткань. Впрочем, размеры его переменны, и в зависимости от них меняются спектр «жировых» гормонов и их активность.

Жир, доставляющий современному человеку столько неприятностей, на самом деле представляет собой ценнейшее эволюционное приобретение.

В 1960-е годы американский генетик Джеймс Нил сформулировал гипотезу «бережливых генов». Согласно этой гипотезе, для ранней истории человечества, да и не только для ранней, характерны периоды продолжительного голодания. Выживали те, кто в промежутках между голодными годами успевал отъедаться, чтобы потом было чем худеть. Поэтому эволюция отбирала аллели, которые способствовали быстрому набору веса, а также склоняли человека к малой подвижности - сидючи, жир не растрясешь. (Генов, которые влияют на стиль поведения и развитие ожирения, известно уже несколько сотен.) Но жизнь изменилась, и эти внутренние запасы нам теперь не впрок, а к болезни. Избыток жира вызывает тяжкий недуг - метаболический синдром: комбинацию ожирения, устойчивости к действию инсулина, повышенного артериального давления и хронического воспаления. Пациенту с метаболическим синдромом недолго ждать сердечно-сосудистых заболеваний, диабета второго типа и множества других недугов. И все это - результат действия жировой ткани как эндокринного органа.

Основные клетки жировой ткани, адипоциты, совсем не похожи на секреторные клетки. Однако они не только запасают жир, но и выделяют гормоны. Главный из них, адипонектин, предотвращает развитие атеросклероза и общих воспалительных процессов. Он влияет на прохождение сигнала от рецептора инсулина и тем самым препятствует возникновению инсулинрезистентности. Жирные кислоты в клетках мышц и печени под его действием окисляются быстрее, активных форм кислорода становится меньше, а диабет, если он уже есть, протекает легче. Более того, адипонектин регулирует работу самих адипоцитов.

Казалось бы, адипонектин незаменим при ожирении и может предотвратить развитие метаболического синдрома. Но, увы, чем сильнее разрастается жировая ткань, тем меньше гормона она производит. Адипонектин присутствует в крови в виде тримеров и гексамеров. При ожирении тримеров становится больше, а гексамеров - меньше, хотя гексамеры гораздо лучше взаимодействуют с клеточными рецепторами. Да и само количество рецепторов при разрастании жировой ткани сокращается. Так что гормона не просто становится меньше, он еще и действует слабее, что, в свою очередь, способствует развитию ожирения. Получается порочный круг. Но его можно разорвать - похудеть килограммов на 12, не меньше, тогда количество рецепторов приходит в норму.

Еще один замечательный гормон жировой ткани - лептин. Как и адипокинетин, его синтезируют адипоциты. Лептин известен тем, что подавляет аппетит и ускоряет расщепление жирных кислот. Такого эффекта он достигает, взаимодействуя с определенными нейронами гипоталамуса, а уж дальше гипоталамус сам распоряжается. При избыточной массе тела продукция лептина увеличивается в разы, а нейроны гипоталамуса снижают к нему чувствительность, и гормон бродит по крови несвязанный. Поэтому, хотя уровень лептина в сыворотке больных ожирением повышен, люди не худеют, поскольку гипоталамус его сигналы не воспринимает. Однако рецепторы к лептину есть и в других тканях, их чувствительность к гормону остается на прежнем уровне, и они охотно реагируют на его сигналы. А лептин, между прочим, активирует симпатический отдел периферической нервной системы и повышает кровяное давление, стимулирует воспаление и способствует образованию тромбов, иными словами, вносит посильную лепту в развитие гипертонии и воспаления, свойственных метаболическому синдрому.

Развитие воспаления и устойчивость к инсулину вызывает и еще один гормон адипоцитов, резистин. Резистин представляет собой антагонист инсулина, под его действием клетки сердечной мышцы снижают потребление глюкозы и накапливают внутриклеточные жиры. А сами адипоциты под влиянием резистина синтезируют намного больше факторов воспаления: хемотаксического для макрофагов белка 1, интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли-б (МСР-1, IL-6 и TNF-б). Чем больше резистина в сыворотке, тем выше систолическое давление, шире талия, больше риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Справедливости ради надо отметить, что разрастающаяся жировая ткань стремится исправить вред, причиняемый ее гормонами. С этой целью адипоциты больных ожирением в избытке производят еще два гормона: висфатин и апелин. Правда, их синтез происходит и в других органах, в том числе в скелетных мышцах и печени. В принципе эти гормоны противостоят развитию метаболического синдрома. Висфатин действует подобно инсулину (связывается с инсулиновым рецептором) и снижает уровень глюкозы в крови, а еще очень сложным образом активирует синтез адипонектина. Но безусловно полезным этот гормон назвать нельзя, поскольку висфатин стимулирует синтез сигналов воспаления. Апелин подавляет секрецию инсулина, связываясь с рецепторами бета-клеток поджелудочной железы, понижает артериальное давление, стимулирует сокращение клеток сердечной мышцы. При уменьшении массы жировой ткани его содержание в крови снижается. К сожалению, апелин и висфатин не могут противостоять действию других адипоцитных гормонов.

Гормональная активность жировой ткани объясняет, почему избыточный вес приводит к таким серьезным последствиям. Однако недавно ученые обнаружили в организме млекопитающих эндокринный орган покрупнее. Оказывается, наш скелет вырабатывает по крайней мере два гормона. Один регулирует процессы минерализации кости, другой - чувствительность клеток к инсулину.

Кость заботится о себе

Читатели «Химии и жизни» знают, конечно, что кость живая. Ее строят остеобласты. Эти клетки синтезируют и выделяют большое количество белков, главным образом коллагена, остеокальцина и остеопонтина, создающих органический матрикс кости, который затем минерализуется. При минерализации ионы кальция связываются с неорганическими фосфатами, образуя гидроксиапатит . Окружив себя минерализованным органическим матриксом, остеобласты превращаются в остеоциты - зрелые, многоотростчатые веретенообразные клетки с крупным округлым ядром и малым количеством органелл. Остеоциты не соприкасаются с кальцинированным матриксом, между ними и стенками их «пещерок» существует зазор шириной около 0,1 мкм, а сами стенки выстланы тонким, 1–2 мкм, слоем неминерализованной ткани. Остеоциты связаны друг с другом длинными отростками, проходящими по специальным канальцам. По этим же канальцам и полостям вокруг остеоцитов циркулирует тканевая жидкость, питающая клетки.

Минерализация кости протекает нормально при соблюдении нескольких условий. Прежде всего необходима определенная концентрация кальция и фосфора в крови. Эти элементы поступают с пищей через кишечник, а выходят с мочой. Поэтому почки, фильтруя мочу, должны задерживать ионы кальция и фосфора в организме (это называется реабсорбцией).

Должное всасывание кальция и фосфора в кишечнике обеспечивает активная форма витамина D (кальцитриол). Она же влияет на синтетическую активность остеобластов. Витамин D превращается в кальцитриол под действием фермента 1б-гидроксилазы, который синтезируется главным образом в почках. Еще один фактор, влияющий на уровень кальция и фосфора в крови и активность остеобластов, - паратиреоидный гормон (ПТГ), продукт паращитовидных желез. ПТГ взаимодействует с костной, почечной и кишечной тканями и ослабляет реабсорбцию.

Но недавно ученые обнаружили еще один фактор, регулирующий минерализацию кости - белок FGF23, фактор роста фибробластов 23. (Большой вклад в эти работы внесли сотрудники фармацевтической исследовательской лаборатории пивоваренной компании «Кирин» и кафедры нефрологии и эндокринологии Токийского университета под руководством Такэёси Ямасита. Синтез FGF23 происходит в остеоцитах, а действует он на почки, контролируя уровень неорганических фосфатов и кальцитриола.

Как выяснили японские ученые, ген FGF23 (здесь и далее гены, в отличие от их белков, обозначаются курсивом) ответствен за две серьезные болезни: аутосомный доминантный гипофосфатемический рахит и остеомаляцию. Если проще, то рахит представляет собой нарушенную минерализацию растущих детских костей. А слово «гипофосфатемический» означает, что болезнь вызвана нехваткой фосфатов в организме. Остеомаляция - это деминерализация (размягчение) кости у взрослых, вызванная нехваткой витамина D. У пациентов, страдающих этими недугами, повышен уровень белка FGF23. Иногда остеомаляция возникает в результате развития опухоли, причем отнюдь не костной. В клетках таких опухолей также повышена экспрессия FGF23.

У всех больных с гиперпродукцией FGF23 понижено содержание фосфора в крови, а почечная реабсорбция ослаблена. Если бы описанные процессы находились под контролем ПТГ, то нарушение фосфорного обмена повлекло бы за собой усиленное образование кальцитриола. Но этого не происходит. При остеомаляции обоих видов концентрация кальцитриола в сыворотке остается низкой. Следовательно, в регуляции фосфорного обмена при этих заболеваниях первую скрипку играет не ПТГ, а FGF23. Как выяснили ученые, этот фермент подавляет синтез 1б-гидроксилазы в почках, поэтому и возникает нехватка активной формы витамина D.

При недостатке FGF23 картина обратная: фосфора в крови в избытке, кальцитриола тоже. Аналогичная ситуация имеет место и у мутантных мышей с повышенным уровнем белка. А у грызунов с отсутствующим геном FGF23 все наоборот: гиперфосфатизация, усиление почечной реабсорбции фосфатов, высокий уровень кальцитриола и повышенная экспрессия 1б-гидроксилазы. В результате исследователи пришли к выводу, что FGF23 регулирует фосфатный обмен и метаболизм витамина D, причем этот путь регуляции отличен от ранее известного пути с участием ПТГ.

В механизмах действия FGF23 ученые сейчас разбираются. Известно, что он сокращает экспрессию белков, отвечающих за поглощение фосфатов в почечных канальцах, а также экспрессию1б-гидроксилазы. Поскольку FGF23 синтезируется в остеоцитах, а действует на клетки почек, попадая туда через кровь, этот белок можно назвать классическим гормоном, хотя кость никто не рискнул бы назвать эндокринной железой.

Уровень гормона зависит от содержания фосфат-ионов в крови, а также от мутаций в некоторых генах, также влияющих на минеральный обмен (FGF23 ведь не единственный ген с такой функцией), и от мутаций в самом гене. Этот белок, как и всякий другой, находится в крови определенное время, а затем расщепляется специальными ферментами. Но если в результате мутации гормон приобретает устойчивость к расщеплению, его станет слишком много. А есть еще ген GALNT3, продукт которого расщепляет белок FGF23. Мутация в этом гене вызывает усиленное расщепление гормона, и при нормальном уровне синтеза больной испытывает недостаток FGF23 со всеми вытекающими последствиями. Есть белок KLOTHO, необходимый для взаимодействия гормона с рецептором. И как-то FGF23 взаимодействует с ПТГ, конечно. Исследователи предполагают, что он подавляет синтез паратиреоидного гормона, хотя до конца в этом не уверены. Но ученые продолжают работу и скоро, видимо, разберут все действия и взаимодействия FGF23 до последней косточки. Подождем.

Скелет и диабет

Безусловно, должная минерализация костей невозможна без поддержания нормального уровня кальция и фосфатов в сыворотке крови. Поэтому вполне объяснимо, что кость «лично» контролирует эти процессы. Но что ей, спрашивается, до чувствительности клеток к инсулину? Однако в 2007 году исследователи из Колумбийского университета (Нью-Йорк) под руководством Джерарда Карсенти обнаружили, к величайшему удивлению научного сообщества, что на чувствительность клеток к инсулину влияет остеокальцин. Это, как мы помним, один из ключевых белков костного матрикса, второй по значению после коллагена, а синтезируют его остеобласты. Сразу после синтеза специальный фермент карбоксилирует три остатка глутаминовой кислоты остеокальцина, то есть вводит в них карбоксильные группы. Именно в таком виде остеокальцин и включается в состав кости. Но часть молекул белка остается некарбоксилированной. Такой остеокальцин обозначают uOCN, он и обладает гормональной активностью. Процесс карбоксилирования остеокальцина усиливает остеотестикулярный белок тирозинфосфатаза (OST-PTP), понижающий, таким образом, активность гормона uOCN.

Началось с того, что американские ученые создали линию «безостеокальцинных» мышей. Синтез костного матрикса у таких животных проходил с большей скоростью, чем у обычных, поэтому кости оказались более массивными, но свои функции выполняли хорошо. У этих же мышей исследователи обнаружили гипергликемию, низкий уровень инсулина, малое количество и пониженную активность вырабатывающих инсулин бета-клеток поджелудочной железы и повышенное содержание висцерального жира. (Жир бывает подкожный и висцеральный, отложенный в брюшной полости. Количество висцерального жира зависит главным образом от питания, а не от генотипа.) Зато у мышей, дефектных по гену OST-PTP, то есть с избыточной активностью uOCN, клиническая картина обратная: слишком много бета-клеток и инсулина, повышенная чувствительность клеток к инсулину, гипогликемия, жира почти нет. После инъекций uOCN у нормальных мышей увеличивается количество бета-клеток, активность синтеза инсулина и чувствительность к нему. Уровень глюкозы приходит в норму. Так что uOCN - это гормон, который синтезируется в остеобластах, действует на клетки поджелудочной железы и мышечные клетки. И влияет он на продукцию инсулина и чувствительность к нему соответственно.

Все это было установлено на мышах, а что же люди? По данным немногочисленных клинических исследований, уровень остеокальцина положительно ассоциируется с чувствительностью к инсулину, и в крови диабетиков он значительно ниже, чем у людей, не страдающих этой болезнью. Правда, в этих исследованиях медики не различали карбоксилированный и некарбоксилированный остеокальцин. В том, какую роль играют эти формы белка в человеческом организме, еще предстоит разбираться.

Но какова роль скелета, оказывается! А мы-то думали - опора для мышц.

FGF23 и остеокальцин - классические гормоны. Они синтезируются в одном органе, а влияют на другие. Однако на их примере видно, что синтез гормонов не всегда есть специфическая функция избранных клеток. Она скорее общебиологическая и присуща любой живой клетке, независимо от ее основной роли в организме.

Стерта не только грань между эндокринными и неэндокринными клетками, само понятие «гормон» становится все более расплывчатым. Например, адреналин, дофамин и серотонин, безусловно, гормоны, но они же и нейромедиаторы, ибо действуют и через кровь, и через синапс. А адипонектин оказывает не только эндокринное действие, но и паракринное, то есть действует не только через кровь на отдаленные органы, но и через тканевую жидкость на соседние клетки жировой ткани. Так что предмет эндокринологии меняется на глазах.