Химическая природа эндорфинов

Эндорфины представляют собой группу полипептидных химических соединений, по структуре сходных с опиатами, которые вырабатываются в нейронах головного мозга. Как и любое химическое вещество из группы опиатов они обладают способностью уменьшать боль и положительно влиять на эмоциональное состояние. Поскольку даже небольшое количесво выделенных эндорфинов способно вызвать состояние эйфории их стали называть «гормонами радости».

Выделенные из мозга млекопитающих натуральные опиоидные пептиды (эндогенные лиганды опиатных рецепторов) назвали энкефалинами. Лейцин-энкефалин H2N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COOH (молекулярная масса 556) и метионин-энкефалин H2N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COOH (молекулярная масса 574), представляют собой пептиды (белковые соединения). Они различаются лишь концевым С-остатком.

Из экстрактов тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих выделены и другие опиоидные белки, получившие групповое название эндорфины. Все они в N-концевой области молекулы содержат обычно остаток энкефалина.

Рисунок 1. Структурная формула эндорфинов

Биосинтез эндорфинов

Гипоталамо-гипофизарная система является основным местом синтеза и секреции эндогенных опиатов — полипептидов эндогенного происхождения, обладающих морфиноподобным аналгезирующим действием. Выделяют четыре семейства эндогенных опиатов: эндорфины (α-, β- и γ-), динорфины А и В, неоэндорфины альфа и бета, метионин- и лейцин-энкефалины. В аденогипофизе образуются эндорфины, динорфины и неоэндорфины, тогда как энкефалины синтезируются нейронными структурами разных отделов мозга, прежде всего таламуса и гипоталамуса, и клетками слизистой оболочки кишечника.

Хотя опиатные пептиды имеют общие химические особенности, пути их биосинтеза различны. Синтез β-эндорфина (количество которого в организме наибольшее из всех эндорфинов) в гипофизе происходит как часть синтеза более крупной молекулы-предшественника (проопиомеланокортина, или ПОМК), которая также содержит полную последовательность актг, α-МСГ, β-МСГ и β-ЛПГ (рис. 2). Эта молекула-предшественник обладает также способностью образовывать другие формы эндорфина — фрагменты, называемые α-эндорфином и γ-эндорфином. Внутри ПОМК существуют места отщепления прогормоноподобных веществ, что позволяет образоваться каждому из упомянутых выше пептидов в некоторых анатомических областях. Отсюда следует, что р-липотропный гормон, вероятно, является прогормоном для β-эндорфина. Хотя β-липотропный гормон обладает собственным спектром биологических свойств, его физиологическое значение у человека не определено. Важнее всего уяснить, что этот путь биосинтеза представляет собой единственный способ, посредством которого гипофиз продуцирует АКТГ. Следовательно, биосинтез АКТГ и биосинтез β-эндорфина сложным образом связаны между собой в гипофизе происхождением от одного и того же гена, который кодирует оба гормона. Всегда, когда в гипофизе секретируется АКТГ, там также происходит секреция β-эндорфина.

Рисунок 2. Первоначальному синтезу единичного белка-предшественника — проопиомеланокортина (ПОМК) (мол. м асса около 31 000) — способствует трансляция гена, кодирующего структуру адренокортикотропного гормона (АКТГ), β-липотропного гормона (β-ЛПГ) и β-эндорфина. Полученные в результате расщепления прогормоноподобные вещества могут генерировать образование других гормонов из того же самого предшественника, хотя такой процесс происходит не в гипофизе, а в других тканях. МСГ — меланоцитстимулирующий гормон; ЛПГ — липотропный гормон; КППП — кортикотропиноподобный промежуточный пептид; АКТГ — адренокортикотропный гормон.

В разных тканях происходят дифференцированные превращения ПОМК. Такое превращение может включать в себя метаболическую инактивацию пептидов, генерируемых из молекулы-предшественника в определенных анатомических областях. Например, хотя в гипофизе не происходит превращения AKTГ в более мелкие фрагменты, в гипоталамусе молекула-предшественник превращается в α-МСГ. β-МСГ генерируется в промежуточной доле мозга у животных низших видов. У человека отсутствует промежуточная доля мозга как четко выраженное единое анатомическое образование, и поэтому β-МСГ у человека продуцируется только в отдельных разрозненных клетках гипофиза. Эти клетки гипофиза секретируют β-эндорфин, β-липотропный гормон и АКТГ. В других клетках конечные продукты секреции определяются видом расщепления большой молекулы пептида-предшественника ферментными системами внутри этих клеток. Хотя клетки нескольких типов могут синтезировать один и тот же первичный генный продукт, конечный профиль гормональной секреции может быть совершенно разным.