Гормоны их свойства и функции — Предназначение гормонов и их функции

Гормоны их свойства и функции

Предназначение гормонов и их функции

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.

Характеристика гормонов

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.

Классификация гормонов и их свойства

Гормоны представляют собой отдельные составляющие химического характера, которые входят в целостную систему регуляции функций человеческого организма. Эти вещества имеют разнообразную природу и обладают способностью к передаче сигналов клеткам. В результате подобных взаимодействий происходит изменение направления, а также интенсивности обмена веществ, развитие и рост организма, запускаются разнообразные важные функции, происходит их коррекция или угнетение. Классификация гормонов будет подробно описана в данной статье.

Что такое гормоны?

Гормон является органическим химическим веществом, которое синтезируется в железах эндокринной системы человека, либо в эндокринных участках желез, имеющих смешанную секрецию. Выделяются они сразу во внутреннюю среду, в которой они распространяются и переносятся по организму в хаотичном порядке.

Попадая в определенные органы, они оказывают биологическое действие, реализуемое при помощи рецепторных клеток. В связи с этим каждый отдельный гормон обладает собственной исключительной специфичностью, подходящей под каждый отдельный рецептор. Это значит, что подобные вещества способны влиять лишь на один процесс или функцию организма. Наглядно их специфику отражает химическая классификация гормонов по тропности в отношении тканей и действию.

Общие представления о классификации

Современная медицина и биохимия классифицирует гормоны с множества различных точек зрения. Объединены они лишь в одном: гормоны представляют собой вещества органического происхождения, которые синтезируются исключительно в организме. Наличие гормонов свойственно подавляющему большинству позвоночных, регуляция функций организма которых также представлена сочетанной работой нервной и гуморальной систем. Следует отметить, что регуляторная система гуморального типа в филогенезе появилась раньше, чем нервная. Она имелась даже у примитивных животных, однако отвечала только за базовые функции.

Классификация гормонов будет рассмотрена ниже. А пока поговорим о гормонах подробнее.

Биологически активные вещества и гормоны

Принято считать, что даже для клетки характерна система, включающая в себя биологические активные вещества (БАВ), а также рецепторы, в которых они тоже есть. БАВ носит название гормона, если он секретируется сразу во внутреннюю среду организма, а также оказывает воздействие на группу отдаленных клеток.

Если рассматривать БАВ, то их действие носит местный характер. Для примера – к ним можно отнести кейлоны, которые называют гормоноподобными веществами. Они производятся популяцией клеток, ингибирующих размножение и стимулирующих апоптоз. Простагландины тоже можно считать примером БАВ. Современная система классификации гормонов предусматривает для них отдельную группу эйкозаноидов. Предназначены они для того, чтобы местно регулировать воспалительные процессы в тканях и осуществлять на уровне артериол процесс гемостаза.

Классификация гормонов по химическим признакам

По своему химическому строению гормоны разделены на несколько групп. Такая классификация одновременно разделяет их по принципу действия, так как данные вещества обладают различными показателями тропности к липидам и воде. Итак, классификация гормонов по химическому строению выглядит следующим образом:

• Стероидная группа. Эти гормоны секретируются корковыми участками надпочечников и мужскими половыми железами.
• Пептидная группа. Гормоны этой группы выделяются гипоталамусом, гипофизом, паращитовидной и поджелудочной железами. Это не вся классификация гормонов по строению.
• Группа производных аминокислот. Данные гормоны секретируются мозговым слоем надпочечников и щитовидной железой.
• Группа эйкозаноидов. К ней относятся гормоны, которые выделяются клетками. Помимо этого, они могут быть синтезированы из арахидоновой кислоты.

Примечательным является тот факт, что гормоны, выделяемые женскими половыми железами, тоже относятся к группе стероидных гормонов, хотя по своему существу стероидами они вовсе не являются. Эти вещества оказывают воздействие, которое не связано с эффектом анаболического характера. Помимо этого, их метаболизм не происходит с образованием 17-кетостероидов.

Гормоны, выделяемые яичниками, структурно похожи на иные стероиды, но ими не являются. Связано это с тем, что синтезируются они из холестерина, и поэтому, для того чтобы упростить базовую химическую классификацию гормонов, ученые причисляют их к группе остальных стероидов.

Классификация по месту секреции

Такие вещества, как гормоны, помимо классификации по химическим признакам, можно также разделить по месту их секреции. Одни из них образуются в центральной нервной системе, а другие – в периферических тканях. Именно от места образования зависит способ секреции гормонов и их выделения, а этим, в свою очередь, обусловлены особенности, присущие их эффектам. По месту образования гормоны можно классифицировать следующим образом:

• Гипофизарные. К ним относятся окситоцин, вазопрессин, тропные гормоны.
• Гипоталамические гормоны, к которым относятся рилизинг-факторы.
• Щитовидные гормоны. В эту группу входят тетрайодтиронин, кальцитонин, трийодтиронин.
• Паращитовидные. К ним относится паратиреоидный гормон.

Это общеизвестная классификация. Гормоны и их свойства на текущий момент до конца не изучены.

Например, гормоны APUD синтезируются самой крупной группой эндокринных желез, которые расположены в верхнем отделе кишечника, в поджелудочной железе, в печени. Основная их цель – процесс регуляции секреции желез, относящихся к экзокринным пищеварительным, а также регуляция моторики кишечника. Классификация гормонов по химическому строению по месту секреции рассмотрены. Далее приведем их виды по типу оказываемого эффекта.

Гормоны и их классификация по типу оказываемого эффекта

Различные гормоны оказывают абсолютно различное действие на биологические ткани. Их можно классифицировать на нижеследующие группы:

• Группа регуляторов обмена веществ. К ним относятся трийодтиронин, глюкагон, кортизол, тетрайодтиронин, инсулин.
• Группа регуляторов функций иных желез внутренней секреции. К ним относятся рилизинг-факторы, выделяемые гипоталамусом, в также тропные гормоны, выделяемые гипофизом.
• Группа регуляторов обмена фосфора и кальция. К ним относятся кальцитриол, кальцитонин, паратиреоидный гормон.
• Группа регуляторов водно-солевого баланса. В эту группу входят альдостерон и вазопрессин.
• Группа регуляторов репродуктивной системы. В эту группу входят все половые гормоны.
• Группа стрессорных гормонов. К ним относятся адреналин, норадреналин, кортизол.
• Группа регуляторов скорости, предела роста и клеточного деления. К данной группе относятся инсулин, соматотропин, тетрайодтиронин.
• Группа регуляторов функций ЦНС и лимбической системы. В эту группу включены адренокортикотропный гормон, кортизол, тестостерон.

Процесс секреции гормонов и их транспортировка

После того, как гормоны синтезированы, происходит их секреция. Попадают они в тканевую жидкость или в кровь. В тканевую жидкость секретируются, например, эйкозаноиды. Это обусловлено тем, что не требуется действия далеко от клетки. Иные же гормоны, например, выделяемые гипофизом, яичниками, поджелудочной железой, разносятся по организму вместе с кровью, пока не достигнут места назначения, то есть органов, которые имеют восприимчивые к ним рецепторы.

Процесс передачи сигнала на рецептор

Немного выше мы рассмотрели классификацию с точки зрения эффекта действия гормонов. Но стоит отметить, что такой эффект возникает только после того, как произойдет взаимодействие гормона и восприимчивых рецепторов. Последние могут располагаться непосредственно на поверхности клетки либо в ее цитоплазме, на мембране ядра, в самом ядре. В связи с этим способы передачи сигнала имеют две основных разновидности: внеклеточный и внутриклеточный.

Такая классификация позволяет судить о скорости, с которой сигнал передается. Внеклеточный намного быстрее, нежели внутриклеточный. Внеклеточный способ передачи сигнала характерен для таких гормонов как адреналин и норадреналин, а также других гормонов пептидного происхождения. Для липофильных стероидных гормонов (классификация выше) характерен внутриклеточный способ передачи сигнала.

Характеристика способов передачи сигнала

Как мы уже отметили немного ранее, для гормонов пептидного происхождения характерен внеклеточный способ передачи сигнала. Связано это с тем, что такие гормоны не способны попасть в цитоплазму клетки сквозь цитоплазматическую мембрану, если отсутствует специфический белок-переносчик. Поэтому передача сигнала происходит посредством аденилатциклазной системы вследствие изменения конформации рецепторного комплекса.

Внутриклеточный механизм по своему характеру намного проще. Липофильное вещество попадает внутрь клетки и там встречается с рецептором, расположенным в цитоплазме. Вместе они образуют гормон-рецепторный комплекс, проникающий в ядро и воздействующий на специальные гены. В результате запускается белковый синтез, являющийся эффектом гормона. Эффект фактический оказывает уже непосредственно сам белок, который синтезировался после воздействия гормона.

Классификация препаратов-гормонов

Гормональные препараты классифицируются по своему происхождению. Подразделяются на:

• Гормоны надпочечников.
• Мужской половой системы.
• Женской половой системы.
• Паращитовидных желёз.
• Анаболические стероиды.
• Гормоны щитовидной железы.
• Гипофиза.

Известна еще одна классификации по химической структуре препаратов:

• Аминокислоты.
• Пептидные и белковые вещества.
• Стероиды.

Какие основные свойства гормонов?

Деятельность организма человека находится под контролем гормонов, их основная функция – регуляторная. Жизненно важные вещества обеспечивают рост, метаболизм, помогают приспособиться к изменяющимся внешним факторам, с их помощью поддерживается постоянство внутренней среды.

Насчитывается более 100 гормонов, каждый из которых имеет особое химическое строение и физические свойства. Сбои в работе эндокринной системы приводят к проблемам со здоровьем.

Таблица свойств гормонов:

Химическая природа гормонов определяет механизм действия на клетку. Различают следующие группы:

• гормоны пептидной природы (тиротропина рилизинг-гормон, адренокортикотропин);
• белки (инсулин, пролактин, гормон роста);
• производные аминокислот (тироксин, адреналин, мелатонин);
• стероиды (половые гормоны, кортизол, альдостерон).

Благодаря особенностям химического строения гормоны связываются с рецепторами (чувствительными структурами), которые находятся или на поверхности клетки (мембранные) или внутри ее (внутриклеточные). Эти строения запускают цепочку реакций гормонального сигнала.

Взаимодействие рецепторов и гормонов бывает двух типов:

1. Внутриклеточный. Например, стероиды, тироксин легко проникают внутрь клетки через плазматическую мембрану и не требуют присутствия посредника (медиатора). Это долговременная (или хроническая) регуляция.
2. Контактный. Образование комплекса рецептора и гормона является сигналом для освобождения медиаторов в клетке. Так осуществляется срочная регуляция.

Рецепторы, которые образуют функциональные комплексы с гормонами, обладают определенными свойствами:

• избирательность воздействия;
• ограниченная емкость;
• специфическая локализация.

Существует более сложный путь действия гормона – с участием нервной системы. Активное вещество влияет на интерорецепторы (чувствительные структуры, расположенные в тканях внутренних органов, например в кровеносных сосудах) и активизирует работу нервных центров.

Все гормоны организма человека условно можно разделить на группы. При этом эндокринная система работает как единое целое. Каждый гормон имеет направленное деяние, но в процессе жизнедеятельности ткани подвергаются воздействию сразу нескольким типам веществ. Они взаимодействуют и могут оказывать как противоположное влияние, так и создавать благоприятные условия для деятельности друг друга.

Например, вещества щитовидной железы(Т4,Т3) благотворно сказываются на половые гормоны (эстрогены и андрогены), улучшая детородную функцию. А высокое содержание гормона роста при акромегалии, гиперсекреция коры надпочечников вызывают резистентность (невосприимчивость) тканей к инсулину, что приводит к негативным последствиям (например, развитию сахарного диабета).

Принадлежность к определенной группе определяет функции гормонов.

• Ростовые и регуляторные (гипофиз). Активизируют или угнетают процессы деления клеток, их естественное отмирание. Вызывают чувство голода и насыщения. Регулируют секрецию других гормонов.
• Обменные (поджелудочная и щитовидная). Регулируют метаболические реакции (пластический и энергетический обмен – синтез и распад органических веществ), поддерживают гомеостаз. Оказывают влияние на иммунную защиту.
• Стрессовые (мозговая часть надпочечников). Воздействует на эмоциональное состояние. Обеспечивают быструю защитную реакцию при угрозе для жизни.
• Кортикостероиды (корковая часть надпочечников). Отвечают за формирование гормонального ответа на стресс, инфекции и воспаления.
• Половые (яичники и яички). Выполняют репродуктивную функцию. Регулируют половое созревание, влияют на либидо, готовят к возрастным гормональным перестройкам организма.

Эндокринная система оказывает четыре типа воздействия на организм:

1. Метаболическое.
2. Морфогенетическое.
3. Пусковое.
4. Корригирующее.

Функциональность желез внутренней секреции зависит от образа жизни человека, состояния его здоровья, возраста, наследственных факторов. Концентрация гормонов – показатель здоровья определенных органов и процессов, жизнеспособности организма в целом.