Механизм действия гормонов, взаимодействующих с рецепторами, локализованными на плазматической мембране

Осуществляется с участием вторых (вторичных) посредников (передатчиков, мессенджеров).

В зависимости от того, какое вещество выполняет его функцию, гормоны делятся на следующие группы:

1) гормоны, оказывающие биологический эффект с участием циклического аденозинмонофосфата (цАМФ);

Так действуют пептидные и сложные белковые гормоны, катехоламины, простагландины, cеротонин, нейротензин и вещество Р.

2) гормоны, осуществляющие свое действие с участием циклического гуанидинмонофосфата (цГМФ);Так действует ацетилхолин, атриопептид, расслабляющий эндотелиальный фактор.

3) гормоны, опосредующие свое действие с участием в качестве внутрикле­точного вторичного посредника ионизированного кальция или фосфатидилинозитидов (инозитолтрифосфат и диацилглицерин) или обоих соеди­нений;

Этим путем свои эффекты реализуют адреналин (при связи с α‑адренорецептором), ангиотензин‑II, соматостатин, окситоцин и др.

4) гормоны, оказывающие свое действие путем стимулирования каскада киназ и фосфатаз.

Механизмы, участвующие в образовании вторичных посредников (мессенджеров), осуществляются через активирование аденилатциклазы, гуанилатциклазы, фосфолипазы С, тирозинкиназ, Са²⁺‑каналов и др.

Разделение гормонов по принципу активирующих систем того или иного вторичного посредника условно, так как многие гормоны после взаимодействия с рецептором активируют одновременно несколько вторичных мессенджеров.

Аденилатциклазный механизм

Аденилатциклаза состоит из трех компонентов: рецептора, регуляторного белка и каталитической субъединицы, которые в обычном состоянии разобщены между собой. Рецептор располагается на внешней, а регуляторная единица - на внутренней поверхности плазматической мембраны.

Регуляторная единица, или G-белок, открытый в последние годы американским ученым Альфредом Гилманом, в отсутствие гормона связан с гуанозиндифосфатом (ГДФ). Как только гормон свя­зывается с рецептором, комплекс G‑белок-ГДФ диссоциирует и G-белок связывает­ся с гуанозинтрифосфатом (ГТФ). Образовавшийся комплекс G-белок-ГТФ присоединяет каталитическую субъединицу, образуя активную аденилатциклазу.

Активная аденилатциклаза в присутствии ионов Mg²⁺ влияет на АТФ и образуется цАМФ. Одновременно с ак­тивацией аденилатциклазы и образованием цАМФ комплекс G-белок-ГТФ вызыва­ет диссоциацию гормон‑рецепторного комплекса путем снижения сродства рецеп­тора к гормону.

Образовавшийся цАМФ, активируя специфические внутриклеточные фер­менты — протеинкиназы, обеспечивает фосфорилирование белков, что способствует повышению проницаемости мембран, активации ферментов и реализации физиоло­гических эффектов. Фосфорилированные таким образом белки непосредственно осуществляют биологический эффект гормона.

Гуанилатциклазный механизм

Активация системы гуанилатциклаза-цГМФ происходит опосредованно через ионизированный кальций и оксидантные системы. Под влиянием гуанилатциклазы из ГТФ синтезируется цГМФ, активирующий цГМФ-зависимые протеинкиназы, уменьшающие скорость фосфорилирования белков. В большинст­ве тканей биохимические и физиологические эффекты цАМФ и цГМФ противопо­ложны. Например: цАМФ стимулирует сокращения сердца, цГМФ тормозит; цГМФ стимулирует сокращения гладких мышц кишечника, цАМФ - подавляет.

Cистема фосфолипазы С

Гормон-рецепторный комплекс может активизи­ровать мембранный фермент системы фосфолипазы С, который гидролизует фосфолипиды мембраны и образует два вторичных посредника. Один (диацилглицерол) активирует протеинкиназы и фосфорилирует белки клетки, а другой (инозитолтрифосфат) вызывает выход Са²⁺ из внутриклеточных депо.

Ионизированный кальций связывается со специализированным белком кальмодулином, что вызывает активацию протеинкиназ и фосфорилирование структурных внутриклеточных бел­ков и ферментов.

Сис­тема Са‑кальмодулин

После образования гормон‑рецепторного комплекса в клетку поступает ионизированный кальций. В цитоплазме он связывается с белком — кальмодулином (в немышечных клетках, а в мышечных с тропонином С) и этот комплекс активирует протеинкиназы, обеспечивающие фосфорилирование белков. Кратковременное увеличение в клетке кальция и его связывание с кальмодулином является пусковым стимулом для многочисленных физиологических процессов — сокращения мышц, секреции гормонов, выделения медиаторов, синтеза ДНК, транспорта веществ через мембраны, изменения подвижности клеток и активности ферментов.

Механизм действия гормонов, взаимодействующих с внутриклеточными рецепторами

Это механизм действия гормонов коры надпочечников, половых гормо­нов, кальцитриола, стероидных и тиреоидных гормонов.

Рецепторы для них лока­лизованы внутри клеточно. Эти гормоны по своим физико‑химическим свойствам легко проникают через мембрану внутрь клетки и в цитоплазме образуют гормон‑рецепторный комплекс.

После отщепления от белка-рецептора полипептидного фрагмента, гормон‑рецепторный комплекс проникает в ядро, где взаимодействует со специфическими областями ДНК, индуцируя синтез специфической РНК, ини­циируя транскрипцию и синтез белков и ферментов в рибосомах. Все эти явления требуют длительного присутствия гормон‑рецепторного комплекса в ядре. Эффек­ты стероидных гормонов проявляются как через несколько часов, так и очень бы­стро. Это объясняется тем, что стероидные гормоны в клетке увеличивают содер­жание цАМФ и количество ионизированного кальция.