КЛАССЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ И ДОМЕНЫ ГОРМОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ
Эволюция механизмов гормонального контроля в многоклеточных организмах обусловила развитие двух четко определенных регуляторных систем, интегрирующих функции клеток-мишеней эндокринных воздействий (рис. 4—1). Более широко распространена система, контролируемая стероидными гормонами, которые регулируют ферменты, определяющие метаболическую и секреторную активность огромного числа периферических тканей. Эти относительно неполярные и гидрофобные гормоны секретируются надпочечниками и половыми железами и разносятся кровью в связанном с белками плазмы виде, чтобы сохранять эффективную концентрацию свободного стероида во внеклеточной жидкости. Свободные стероиды, по-видимому, диффундируют во все клетки, но оказывают свое метаболическое действие только на ткани-мишени, обладающие специфическими внутриклеточными связывающими белками. Эти внутриклеточные рецепторы в свою очередь опосредуют влияние стероида на ядерные процессы, определяющие синтез белка. В некоторых клетках эффекты стероидов проявляются синтезом регуляторных ферментов, контролирующих метаболические реакции, что подтверждается действием кортикостероидов на углеводный и белковый обмен. В других, более специализированных, тканях стероиды ответственны за клеточную дифференцировку и образование специфических белков, высвобождаемых в кровь или утилизируемых местно для вторичных процессов, что наблюдается в репродуктивных тканях, находящихся под контролем половых стероидов. Как правило, стероиды надпочечников индуцируют образование ферментов, контролирующих внутриклеточные метаболические функции, тогда как половые стероиды стимулируют также синтез белков, секретируемых клеткой-мишенью и участвующих в механизме размножения. Эти две крайности значительно перекрываются, и многие эффекты половых стероидов оказываются связанными с регуляцией внутриклеточных метаболических процессов в периферических тканях-мишенях. Анализ действия половых стероидов, таких, как эстрадиол и прогестерон, на синтез белков яйцеводов, в том числе на овальбумин и авидин, привел к существенному прогрессу в понимании молекулярной биологии эффектов стероидных гормонов.
Свойства и действия тиреоидных гормонов во многих отношениях аналогичны таковым стероидов, несмотря на их очевидное сходство с пептидными гормонами и аминокислотными трансмиттерами. Тиреоидные гормоны, например, обладают липофильными свойствами, что более характерно для стероидов, чем для пептидных гормонов с их гидрофильной природой. Подобно этому, тиреоидные гормоны в крови в основном связаны со специфическими белками плазмы и диффундируют в свои клетки-мишени через небольшой пул свободного внеклеточного гормона. Тиреоидные гормоны также действуют путем связывания с внутриклеточными рецепторами и, подобно стероидам, оказывают в основном свое действие путем регуляции ядерных процессов, что приводит к изменению биосинтетической и метаболической активности клетки-мишени [2].
В отличие от преимущественно ядерных эффектов стероидных и тиреоидных гормонов, действие пептидных гормонов опосредовано рецепторами клеточной поверхности, регулирующими ферментные системы плазматической мембраны и цитоплазмы. Это справедливо и в отношении простых трансмиттерных молекул, таких, как катехоламины и ацетилхолин, и в отношении многих пептидных, белковых и гликопротеиновых гормонов. Такие молекулы взаимодействуют со специальными участками плазматической мембраны, которые распознают и связывают регуляторные лиганды [3]. Специфическое связывание с этими рецепторами клеточной поверхности изменяет активность связанных с мембраной эффекторных ферментов, которые, контролируя мембранные и/или цитоплазматические процессы, опосредуют тем самым острые и долговременные изменения функции клетки-мишени. В некоторых тканях-мишенях, таких, как зависимые от гипофиза периферические эндокринные органы (надпочечники, щитовидная и половые железы), от действия пептидных гормонов зависит сохранение клеточной дифференцировки и функции. В этом смысле, тропные гормоны гипофиза (АКТГ, ТТГ, ФСГ) обладают некоторым функциональным сходством с половыми стероидами, поддерживающими дифференцированное состояние и секреторную активность гормонзависимых клеток-мишеней. Другие пептидные гормоны, такие, как инсулин, пролактин и СТГ, по своей функции больше напоминают стероидные гормоны надпочечников, так как вызывают быстрые и долговременные изменения метаболических процессов, а не обеспечивают дифференцировку клеток-мишеней.
Приведенные обобщения относительно метаболических эффектов стероидных, тиреоидных и пептидных гормонов, удобны для широкой функциональной классификации гормональных эффектов, но не следует упускать из виду областей перекрывания биохимических функций этих разных классов лигандов. По существу гормоны представляют собой циркулирующие «сигналы» или информационные посылки, которые, будучи узнанными и связанными соответствующими поверхностными или внутриклеточными рецепторами, вызывают запрограммированные реакции своих клеток-мишеней. Проводить общее различие между стероидными и тиреоидными гормонами, с одной стороны, и пептидными гормонами, с другой, как регуляторами «ядерных» и «цитоплазматических» процессов соответственно удобно для дифференцирования крайних особенностей действия этих лигандов. В то же время известно, что стероидные и тиреоидные гормоны оказывают и вне-ядерное действие, а некоторые пептидные гормоны влияют, по-видимому, и на экспрессию генов. В связи с этим с позиций способности регулировать метаболическую активность клетки и вызывать функциональные реакции на стимуляцию, два общих класса гормонов не имеют абсолютных различий.