Гормоны полипептиды. Гормоны пептидные: основные сведения. Преимущества пептидов в большом спорте

К пептидным гормонам относятся окситоцин, вазопрессин, гастрин, глюкагон, инсулин и другие.

Окситоцин - 9-членный пептид, продуцируемый задней долей гипофиза.Окситоцин уже через 20-ЗО с после внутривенного введения в количестве всего лишь 1 мкг стимулирует выделение молока молочными железами. Кроме того, по мере приближения родов усиливается чувствительность к окситоцину мышц матки, сокращающихся под его воздействием. Поэтому данный гормон способствует нормальному протеканию родов, причем именно это вещество позволяет роженице не связывать болевые ощущения при родах с новорожденным, позволяет забыть боль при родах. Этот гормон можно назвать гормоном заботы и любви. Он влияет на психо-эмоциональное состояние женщин. Сразу после родов он вырабатывается в большом количестве для формирования нежного и заботливого отношения в системе ребенок-мать.

Вазопрессин по структуре и функциональной активности сходен с окситоцином. Однако его действие направлено в основном на регуляцию водного обмена, он повышает кровяное давление. В дикой природе у тех животных, которые вырабатывают много окситоцина и вазопрессина, например, у лебедей и мышей-полевок образуются устойчивые пары.

Гастрин - I7-членный пептид, выделяемый слизистой желудка. Он стимулирует секрецию желудочного сока.

Инсулин - белок, вырабатываемый в клетках поджелудочной железы, он регулирует углеводный обмен, способствуя проникновению глюкозы в клетку, снижает активность ферментов, расщепляющих гликоген в печени. Кроме инсулина поджелудочная железа вырабатывает еще два гормона – глюкагон (антагонист инсулина) и липокаин (регулятор обмена липидов).

Механизм действия пептидных гормонов .

Пептидные гормоны не проникают внутрь клеток – мишеней, они взаимодействуют с белковыми рецепторами, расположенными на наружней стороне поверхности плазматической мембраны. Подавляющее большинство гормонов пептидной природы действуют по так называемому аденилатциклазному механизму : комплекс белка-гормона с рецептором активирует фермент аденилатциклазу, ускоряющую образование циклического АМФ (Рис.14). Ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты - протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты. Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными. Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

Гормоны – производные аминокислот (прочие гормоны)

К группе прочих гормонов относятся адреналин и норадреналин , вырабатываемые мозговым слоем надпочечников; гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин.

Адреналин и норадреналин являются производными протеиногенной аминокислоты тирозина

Эти гормоны вызывают повышение кровяного давления (кроме сосудов мозга и легких), усиливают сердечную деятельность, сокращение гладкой мускулатуры, активирует гликогенфосфорилазу, липазу, способствуют расслаблению мышц бронхов и кишечника. Эти гормоны действуют по аденилатциклазному механизму.

Тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин также являются производными тирозина (Рис.32), они влияют на активность многих ферментов, локализованных в митохондриях, регулируют процессы биологического окисления в организме, обмен жиров и воды, влияют на развитие организма в целом. Щитовидная железа – основное депо йода в организме. У китов в этой железе содержание йода достигает 1 г/кг. При гиперфункции щитовидной железы усиливаются окислительные процессы, нарушается сердечная и психическая деятельность, наблюдается общее истощение организма, пучеглазие (базедова болезнь).

Рис.32. Строение гормонов щитовидной железы

Пептидные гормоны (небольшие пептиды, олигопептиды, простые белки, гликопротеины) - наиболее многочисленный и разнообразный по составу и вариабельный в сравнительно-биологическом плане класс гормональных соединений.

К числу пептидных гормонов, содержащих от 3 до 200 аминокислотных остатков, относятся все гормоны гипоталамуса и гормоны гипофиза , а также инсулин и глюкагон , секретируемые поджелудочной железой.

По особенностям химической структуры, свойств и физиологическим функциям входящих в него гормонов этот класс можно разделить на семейства:

Предполагается, что представители каждого из большинства перечисленных семейств возникли на самых ранних стадиях эволюции позвоночных из общего гормонального предшественника путем серий последовательных мутаций и дупликаций кодирующего гена, а также ассоциаций модифицированных генов в более крупные.

Это предположение не относится к семейству паратгормона и кальцитонина . В основе типологии гормонов в указанном случае лежит не эволюционно-структурный принцип, а направленность их физиологических эффектов.

К пептидным гормонам относятся также эритропоэтин , гормоны тимуса , соматомедины , некоторые нейросекреторные гормоны насекомых и т.д.

Анализ функциональных свойств различных участков пептидной цепи нейрогипофизарных гормонов показал, что за связывание их с рецепторами соответствующих органов-мишеней ответственна кольцевая часть молекулы гормона и прежде всего аминокислота, стоящая в 3-м положении.

Очевидно, наличие в 3-м положении Фен обеспечивает наилучшее связывание пептидов преимущественно вазопрессиновыми рецепторами клеток экскреторных органов и артериол. Наличие в том же положении изолейцина обусловливает наибольшее сродство гормона к окситоциновым рецепторам клеток миометрия (гладкомышечного слоя матки) и миоэпите- лиальных образований молочных желез. Однако оба типа кольцевой части все же могут связываться, хотя и с разной степенью интенсивности, с обоими типами рецепторов и конкурировать друг с другом за связывание. По- видимому, структура всей 1-6-петли нейрогипофизарных пептидов ответственна за принципиальную возможность гормон-рецепторного взаимодействия, а остатки в 3-й позиции петли определяют силу данного взаимодействия с тем или иным типом рецепторов и специфику эффекта. Роль актона , по существующим представлениям, выполняют боковая цепь и остаток тирозина во 2-м положении.

В настоящее время основными направлениями развития исследований белково - пептидных гормонов являются:

1) изучение тонкой структурно - функциональной организации генов и мРНК, кодирующих белково - пептидные гормоны млекопитающих, выявление основных регуляторных элементов этих генов, анализ их структуры и механизмов тканеспецифичной мультигормональной (мультифакторной) регуляции.

2) изучение генов и мРНК, кодирующих факторы белковой природы, которые регулируют экспрессию данных белково - пептидных гормонов млекопитающих, анализа их структуры и механизмов взаимодействия с регуляторными участками промоторных областей генов белково - пептидных гормонов;

3) исследование структурно - функциональной организации самих белково - пептидных гормонов, выявление функциональной значимости отдельных аминокислотных доменов, выяснение закономерных взаимосвязей между аминокислотной последовательностью и функциональной активностью;

4) выяснение молекулярных механизмов действия белково -пептидных гормонов в клетке - мишени, расшифровка цепи молекулярных сигналов, реализующих воздействие пептидного гормона с поверхности мембранного рецептора клетки на ген, локализованный в хромосоме.

Полипептидные гормоны , или просто пептидные гормоны — это гормоны, состоящие из аминокислот, выделяемых эндокринной системой и распределяемых по нервным окончаниям через циркуляцию крови. Эндокринные органы, которые выделяют пептидные гормоны — это гипоталамус, гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, яичники, поджелудочная железа, эндокринная и жировая ткань. Органы, которые не считаются частью эндокринной системы, такие как сердце и желудочно-кишечный тракт, также могут секретировать пептидные гормоны.

Процесс выработки этих гормонов такой же, как и процесс производства белков. В ядре клетки дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) сначала переходит в матричную рибонуклеиновую кислоту (мРНК), после чего в рибосомах шаблон мРНК транслируется в цепи аминокислот (предшественники пептидного гормона). Эти аминокислотные цепи, называемые также препрогормонами, затем посылаются в эндоплазматический ретикулум для удаления сигнала или ведущих последовательностей, они обычно содержат от 15 до 30 аминокислот и располагаются на N-концевой аминокислотной цепи. Расщепление сигнальных последовательностей приводит к образованию прогормонов. Прогормоны либо упаковываются в секреторные пузырьки или расщепляются ферментами, называемыми эндопептидазой, и формируют зрелый гормон, который и попадает в кровь.

Пептидные гормоны, секретируемые гипоталамусом, как правило, называются релизинг-факторами, и включают кортикотропин-, гонадотропин-, соматотропин — и тиреотропин-рилизинг-гормоны.

Гормоны, секретируемые передней долей гипофиза включают меланоцитостимулирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиреотропный гормон и гормон роста или соматотропин. Пептидные гормоны, выделяемые задней долей гипофиза, включают пролактин или маммотрофный гормон, вазопрессин или антидиуретический гормон, и окситоцин. К другим пептидным гормонам относится тироксин, выделяемый щитовидной железой, кортизол, вырабатываемый надпочечниками и инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой.

Определенные внеклеточные сигналы индуцируют секрецию полипептидных гормонов. Например при изменении гомеостатического баланса, они выделяются для восстановления равновесия. Эндокринная система, как правило, функционирует исходя из отрицательных и положительных обратных реакций или механизмов обратной связи. Например, передняя доля гипофиза выделяет адренокортикотропный гормон, который стимулирует секрецию кортизола из коры надпочечников. Когда гипофиз определяет, что уровень кортизола в крови повышается, выработка адренокортикотропного гормона снижается.

Для стимуляции органа, пептидный гормон должен иметь рецептор в этом органе. Рецепторы пептидных гормонов расположены в клеточной мембране, кроме рецепторов тиреоидных гормонов, которые находится в ядре клетки. Когда пептидный гормон связывается со своим рецептором, происходит трансдукция сигнала, и вещество, называемое вторичным мессенджером, высвобождается для активации специфических белков и для повышения или ингибирования выработки определенных веществ. Вторичные мессенджеры обычно содержат кальций, циклический аденозинмонофосфат (сАМР), инозитол трифосфат и диацилглицерол.

Пептидные гормоны, или белково-пептидные, - общее название гормонов, являющихся по своей структуре белками или пептидами. Пептидные гормоны в организме часто выполняют функцию запускающих факторов. Они являются стимулами к выработке других гормонов, в частности таких, как тестостерон и кортикостероиды. После применения пептидных гормонов значительно усиливаются анаболические процессы в организме, увеличивается рост мышц либо снижается порог болевой чувствительности.

К аналогам человеческих пептидных гормонов относятся синтетические препараты, или препараты, полученные с помощью современных генно-инженерных технологий. Это гонадотропин, гормон роста, адренокортикотропный гормон и эритропоэтин.

Гонадотропные гормоны образуются в передней доле гипофиза и стимулируют функции половых желез. Это дает эффекты, сходные с таковыми у тестостерона, т. е. рост мышечной массы.

Гормон роста вызывает рост скелета у человека до определенного предела и используется некоторыми спортсменами для наращивания мышечной массы. Препараты, содержащие соматотропин, как еще называют гормон роста, вызывают ряд побочных эффектов. Это могут быть аномалии в размерах рук, лица, внутренних органов, в частности печени. Экзогенный гормон роста вызывает заболевания суставов, развитие диабета, сердечно-сосудистых заболеваний.

Адренокортикотропный гормон, или АКТГ, увеличивает содержание кортикостероидов и используется спортсменами для восстановления травмированных тканей и мышц. При длительном использовании экзогенного АКТГ может произойти отмирание мышц. Помимо этого у атлета возникают проблемы со сном, повышается кровяное давление, развивается диабет, язва желудка и другие побочные эффекты.

Эритропоэтин увеличивает количество красных кровяных телец - эритроцитов. Это значительно улучшает результативность в видах спорта на выносливость за счет повышения кислородтранспортной функции крови. Поэтому в некоторых видах спорта международные федерации вынуждены вводить дополнительный допинг-контроль количества эритроцитов. Эритропоэтин влияет на гематокрит организма, т. е. повышает вязкость крови. В свою очередь для нормального снабжения тканей кислородом, хотя это звучит парадоксально в отношении действия препарата, стимулирующего эритропоэз, организм вынужден включать механизмы повышения кровяного давления. Напряженная сердечная деятельность в этом случае может вызвать инфаркт миокарда. Другие опасные эффекты действия эритропоэтина связаны с церебральным параличом, возможностью появления кровяных сгустков в легких.

Организм человека просто не может нормально существовать без гормонов. Они всегда находятся вместе с людьми, начиная свою выработку тогда, когда в этом возникает необходимость. Самые разные субстанции гормонального типа в организме человека функционируют самым активным образом. И большая часть всех таких веществ составляют пептиды, которые играют в нормальном функционировании организма каждого человека существенную роль.

Пептидные гормоны — это уникальные соединения, отличающиеся белковой природой. Надо отметить, что пептиды могут формироваться железами самых разных видов, причем о них стоит сказать подробнее:

• сначала необходимо сказать о гипофизе, а потом о таких железах;
• паращитовидная;
• поджелудочная;
• щитовидная.

Тем не менее, не стоит думать, что пептидные гормоны способны формироваться исключительно вышеперечисленными способами. Пептиды могут формироваться в ткани, которая содержит жир, желудочных клетках, также в их формировании могут принимать участие определенные печеночные и почечные клетки.

Если говорить о том, по какому действенному механизму действуют пептиды, то здесь нет особых отличий от прочих веществ активного типа такой природы, также нет никакой зависимости от того места, где вырабатывается сам гормон. А вот точки активного приложения и финишный действенный эффект имеют определенные отличия. Пептидные гормоны начинают свое воздействие на органы, связываясь со специальными рецепторами, которые имеются в клеточной мембране.

Причем, отдельный рецептор способен узнавать только определенный гормон, то есть тот, который имеет на него степень влияния. Во время такого процесса начинается формирование различных ферментов, которые выступают в роли своеобразных посредников. Именно они влияют на активацию в клетках нужных функций, в результате чего на пептидные гормоны начинается реакция ответного типа.

Какие пептиды могут начать свое формирование в гипофизе

Гипофиз представляет собой мозговой придаток, он дислоцируется в нижнем районе мозга, в его состав входит доли передняя и задняя. В передней доле имеется множество клеток железистого типа, интересно узнать, какие пептидные гормоны находятся в передней части гипофиза:

• тиреотропного типа , который несет ответственность за естественную регуляцию формирования гормональных соединений активного типа в щитовидной железе;
• адренокортикотропного типа , который влияет на повышение активности коры надпочечникового типа;
• фолликулостимулирующего типа , оказывающего влияние на функцию репродуктивного характера у женщин в состоянии беременности;
• лютеинизирующего типа , который стимулирует репродуктивные действия у представительниц прекрасного пола, у которых овуляция;
• соматроттопного типа , влияющем на обмен жиров и белков в организме человека, осуществляет стимуляцию их роста;
• пролактин . Отвечает за формирование необходимого количества молока у тех представительниц прекрасного пола, которые осуществляют грудное кормление, также влияет на то, чтобы мать заботилась о ребенке;
• меланотропин . Отвечает за цветовую гамму глаз, волос, кожного покрова.

Что касается задней гипофизной доли, то на никакие гормоны не формируются, зато туда направляются те пептиды, которые были до этого в гипоталамусе.

Имеются ли пептиды в гипоталамусе

Пептидные гормоны в гипоталамусе присутствуют, причем они представляют собой три группы активного типа. Наиболее большой является группа рилизинговых гормонов, которые стимулируют вещества активного типа передней гипофизной части. Из называют либерины, они оказывают соответствующее влияние на гипофизные гормоны.

Учитывая из воздействие, выработка гипофизных гормонов становится более усиленной, и что очень важно, это происходит именно в то время, когда есть в этом острая нужна организма человека. Тем не менее, не стоит думать, что выработка таких веществ должна быть всегда усиленной, так как не редки ситуации, когда их действие, напротив, послабее. И здесь в дело вступает ещё одна гормональная группа гипоталамуса, которые называются статинами.

Что регулируется в поджелудочной железе

Надо отметить, что пептидные гормоны могут вырабатываться не только в головном мозге, есть такие гормоны, которые вырабатывает железа поджелудочного типа, причем речь идет о таких важных гормонах, как инсулин и глюкагон. Такая железа располагается в брюшной полости, она в основном занимается гормональной выработкой пищевого типа.

Что касается инсулина, то несомненно он играет важнейшую роль в деятельности человеческого организма. Здесь можно привести примеры — он оказывает непосредственное воздействие на обмен энергии углеводного типа, делает так, чтобы углеводы легче и быстрее транспортировались в жировую ткань и мышцы человека. Тем не менее, основная функция инсулина заключается в контроле гликемии, когда сахарное содержание в крови начинает снижаться, а значит и структура нарушается. А его антиподом является глюкагон, который способен повышать сахарную концентрацию в крови человека, но делается это только в тех случаях, когда в этом действительно возникает необходимость.

Где ещё могут формироваться гормоны

Гормон паратероидного типа также относится к пептидным веществам, его формирование осуществляется в железах паращитовидного типа. Такой компонент отличается повышенной активностью, его функции очень важны, она заключается в регуляции кальциевого обмена в человеческом организме. На формирование ткани костного типа он оказывает угнетающее воздействие, таким влиянием он обязан особенностям своего состава.

Щитовидная железа также осуществляет выработку нескольких видов гормонов, причем имеется такое вещество, который по своим действиям является полной противоположностью гормону паратиреодному типа, он называется кальцитонин, это же пептидный гормон. Без него не обходится обмен между кальцием и фосфором, а также начинают стимулироваться клетки, которые участвуют в строительстве костной ткани. Есть ещё такие вещества, которые оказывают влияние на кровяной состав.

Заключительная часть

Как становится понятно, пептидные гормоны принимают самое активное участие в самых разных процессах биологического типа, именно под их контролем находится работа подавляющего большинства органов человеческого организма и его тканей. Так что, они просто является незаменимыми, без них человек просто не может жить. Так что механизм действия пептидных гормонов представляет собой четкий отлаженный механизм, так что его строение нельзя подвергать нарушениям. От гормональной стабильности действительно зависит много.