Гормони гіпофіза

Гіпофіз – найважливіша залоза внутрішньої секреції. Разом з гіпоталамусом утворює єдину морфофізіологічну систему, яка регулює різні сторони обміну речовин. Гіпофіз складається з трьох частин: передньої, середньої і задньої. В них синтезується ряд життєво важливих гормонів.

А. Гормони передньої частини гіпофіза (аденогіпофіза).

До гормонів передньої частини гіпофіза належить обширна група різноманітних за біологічною дією і хімічною будовою гормонів.

Соматотропін (гормон росту, соматотропний гормон, СТГ).Соматотропін був відкритий в екстракті гіпофіза Г. Евансом і Дж. Лонгом у 1921 р.

Хімічна природа. Соматотропін належить до білків з невисокою молекулярною масою – 21500 – 46000. Молекула білка складається з одного поліпептидного ланцюга і містить два дисульфідних містки. Активність гормону значною мірою пов'язана з e-аміногрупою лізину і залишками тирозина. Кінцевими групами соматотропіна є залишки фенілаланіна. Гормон володіє властивостями глобулінів, термолабільний, ізоелектрична точка знаходиться близько 6,8, містить 15,6% азоту.

Біосинтез. Гормон синтезується в ацидофільних клітинах передньої частини гіпофіза з амінокислот, які поступають з током крові. Синтез протікає типово для білка.

Біологічна дія. Соматотропін багатогранно діє на всі види обміну речовин. Він активує діяльність ДНК-полімераз. У клітинах зростає біосинтез іРНК і рРНК. Підвищується проникність для амінокислот і інтенсивність біосинтезу білків, зростає мітотичне ділення клітин, посилюється хондріо- і остеогенез, біосинтез глікогену і мобілізація жирів з жирових депо, відкладення кальцію і фосфору в кістках. Він стимулює засвоєння тканинами моноз та проявляє діабетогенну дію.

Патологія. Надмірна продукція гормону в ранньому віці призводить до гігантизму. У людей гігантами називають чоловіків, ріст яких перевищує 200 см, жінок – вище 190 см. Найвища людина, описана в літературі, мала зріст 320 см. Надмірне виділення соматотропіна у дорослих призводить до захворювання – акромегалії, коли у хворих непропорційно збільшуються окремі частини тіла (стопа, кисть, щелепа, губи, ніс). Недостатня продукція гормону в ранньому віці призводить до нанізму – низький ріст і малі розміри тіла (у людини – зріст нижче 120 – 130 см).

Застосування. Гормон використовується як діабетогенний засіб.

Пролактин (лактотропний гормон, маматропін, лактотропін, ПРЛ). Пролактин був виділений з екстракту гіпофіза в 1933 р. Регулює материнський інстинкт, розвиток і функціонування молочної залози.

Хімічна природа. Пролактин відноситься до білків з молекулярною масою 23000 – 24000, термолабільний, ізоелектрична точка – 5,73. У 1969 р. встановлена первинна структура пролактина: послідовність амінокислотних залишків в молекулі пролактина овець, а пізніше – в гормоні великої рогатої худоби.

Біосинтез. Пролактин синтезується з амінокислот в ацидофільних клітинах. Утворення гормону регулюється гормоном гіпоталамуса пролактоліберином. Гормон виділяється в кровоносну систему і ліквор, потім доставляється до клітин-мішеней.

Метаболізм. Після прояву біологічної дії пролактин піддається звичайним перетворенням які типові для проміжного і кінцевого обміну білків.

Біологічна дія. Утворення пролактина стимулюється актом смоктання. Нервові імпульси поступають в центральну нервову систему і гіпоталамус. При цьому активізується біосинтез пролактоліберина, під впливом якого зростає утворення пролактина. З током крові гормон поступає в молочну залозу, де його молекули зв'язуються із спеціальними рецепторами мембран альвеол. Активуються РНК-синтетази, протеїнкінази й інші ферменти. Індукується синтез казеїногена і інших білків, лактози і ліпідів. Пролактин бере участь в регуляції водно-сольового обміну. Його дія зв'язана з діяльністю інших гормонів – естрогену і гестагенів. Пролактин стимулює також розвиток жовтого тіла.

Патологія. При руйнуванні ацидофільних клітин слабшає і припиняється виділення гормону.

Застосування. Пролактин застосовують при зниженій секреції молочної залози в післяпологовий період.

Фолітропін (фолікуло-стимулюючий гормон, ФСГ). Фолітропін – гонадотропний гормон, у самок стимулює ріст і дозрівання фолікул яєчників, у самців – розвиток сперматогенного епітелію в сім’яниках і сперматогенез.

Хімічна природа. Фолітропін належить до складних білків-глікопротеїдів з молекулярною масою до 67 000, ізоелектрична точка – 4,5. Молекула фолітропіна містить азот, сірку, глюкозу і глюкозамін.

Біосинтез. Гормон синтезується в базофільних клітинах з амінокислот, глюкози і глюкозаміну. Утворення гормону регулюється гіпоталамічним фактором – фоліберином.

Метаболізм. Синтезований гормон поступає в ліквор і кровоносну систему, доставляється до клітин-мішеней; після прояву біологічної дії руйнується.

Біологічна дія. Основними клітинами, на які діє фолітропін, є клітини фолікулів і сперматогенного епітелію. Інтенсивність виділення гормону залежить від фаз статевого циклу. Спільно з лютропіном стимулює біосинтез естрогену і частково андрогенів. Володіє біохімічною і імунологічною специфічністю.

Патологія. При руйнуванні базофільних клітин у результаті пошкодження гіпофіза пухлинами або різними інтоксикаціями утворення гормону припиняється.

Застосування. Застосовують аналог фолітропіна – сироватковий гонадотропін крові для стимуляції овуляції або як засіб лікування німфоманії та ін.

Лютропін (лютеїнізуючий гормон, ЛГ). Лютропін – гонадотропний гормон, стимулює у самок ріст фолікулів, їх дозрівання, овуляцію і утворення жовтого тіла.

Хімічна природа. Лютропін відноситься до складних білків-глікопротеїдів з молекулярною масою від 40000 до 100000. Молекула лютропіна містить тирозин, триптофан і глюкозамін.

Біосинтез. Гормон синтезується в базофільних клітинах з амінокислот і глюкозаміна. Утворення гормону регулюється гіпоталамічним фактором – люліберином.

Метаболізм. Синтезований гормон поступає в ліквор і кровоносну систему, доставляється в яєчник; після прояву біологічної дії руйнується.

Біологічна дія. Біологічна дія ЛГ виявляється після попереднього впливу на клітини фолікула ФСГ. ЛГ у самок викликає інтенсивний ріст фолікулів, стимулює овуляцію і утворення жовтого тіла; у самців – розвиток інтерстиціальної тканини сім’яників і синтез тестостерона. Біологічну дію ЛГ відображає схема (на схемі пунктирною стрілкою позначена тонічна секреція ЛГ, жирною – овуляторна хвиля ЛГ):

Патологія. При недостатній секреції гормону виникають розлади менструального циклу. Відбувається патологічне збільшення розмірів фолікулів, які не можуть овулювати.

Застосування. Препарати застосовують для стимуляції статевих функцій у інфантильних самок і самців.

Кортикотропін (адренокортикотропний гормон, АКТГ). Гормон стимулює діяльність кори наднирників.

Хімічна природа. АКТГ – нерозгалужений поліпептид, що складається з 39 амінокислотних залишків. Має молекулярну масу 4500. Біологічна активність гормону обумовлена 24 амінокислотними залишками з N-кінцевої ділянки молекули. Решта 15 амінокислотних залишків визначає видові і імунологічні особливості гормону. Вивчено будову АКТГ бика, людини, вівці і свині.

Біосинтез. АКТГ виділяється базофільними клітинами передньої частини гіпофіза у відповідь на роздратування, що приводять організм у стан напруги. Біосинтез АКТГ знаходиться під контролем гормону гіпоталамуса кортиколіберина. Синтез АКТГ протікає звичайним для всіх білків шляхом.

Метаболізм. Синтезований гормон поступає в ліквор і кровоносне русло, потім досягає клітин-мішеней, на які і впливає. Концентрація АКТГ в крові визначається рівнем у ній гормонів кори наднирників. При збільшенні їх вмісту виділення АКТГ зменшується, а при зменшенні – зростає. Після прояву біологічної дії АКТГ швидко розщеплюється відповідними ферментами.

Біологічна дія. АКТГ стимулює ранні етапи біосинтезу гормонів кори наднирників, знижує вміст холестерину в організмі і збільшує його концентрацію в корі наднирників. АКТГ активує ліази, які здійснюють відщеплення від молекули холестерину бічного ланцюга між 20-м і 22-м атомами вуглецю, утворюючи основу ядра для молекул кортикостероїдів. Він активує гідроксилази, сприяючи введенню кисню в 17-е положення вуглецю. АКТГ посилює проникнення глюкози в клітини кори і реакції пентозного циклу, стимулює асиміляцію вітаміну С тканинами наднирників. Пентозний цикл дає можливість клітинам отримати достатню кількість НАД∙Н₂ і НАДФ∙Н₂, які необхідні для біосинтезу молекул гормонів з ядра холестерину і ацетатів. АКТГ є стимулятором ліпаз, фосфорилаз та інших ферментів. Він проявляє жиромобілізуючу і меланоцитактивуючу здатність. З діяльністю АКТГ пов'язана мобілізація захисних сил організму при різних шкідливих діях: стресах, травмах, інфекціях, токсикозі. АКТГ – антагоніст соматотропіна і пролактина.

Патологія. Біосинтез АКТГ порушується при багатьох захворюваннях, пов'язаних з ушкодженням передньої частини гіпофіза. При цьому зменшується виділення АКТГ і порушуються реакції обміну речовин, в яких він бере участь.

Застосування. АКТГ застосовується як гормональний препарат при недостатній діяльності кори наднирників, лікуванні ревматизму, поліартритів, подагри, екземи, астми, алергій і т.д.

Тиротропін (тиротропний гормон, ТТГ). Гормон стимулює розвиток і діяльність щитовидної залози. Відкритий П. Смітом і Дж. Смітом у 1922 р. як речовина екстракту гіпофіза, що запобігає атрофічному переродженню щитовидної залози.

Хімічна природа. Тиротропін належить до складних білків – глікопротеїдів з молекулярною масою 23000 – 32000, добре розчиняється у воді, ізоелектрична точка рівна 8, інактивується під впливом пепсину, трипсину і хімотрипсину. Молекула тиротропіна складається з a- і b-субодиниць. a-Субодиниця має однакову будову не тільки у різних гормонів (ЛГ і ТТГ), але і у гормонів різних видів тварин. Вони відрізняються лише структурою вуглеводної частини молекули. Специфічна біологічна активність гормону визначається властивостями b-субодиниці. Проте ця активність виявляється тільки після з'єднання a- і b - субодиниць.

Біосинтез. Синтез тиротропіна контролюється центральною нервовою системою і гормоном гіпоталамуса тироліберином. При збільшенні в крові концентрації тиреоїдних гормонів синтез тиротропіна гальмується за принципом негативного зворотного зв'язку: в гіпоталамусі зменшується синтез тироліберина, в гіпофізі – тиротропіна, в щитовидній залозі – тироксина.

Біологічна дія. Тиротропін стимулює ріст і розвиток епітелію фолікул щитовидної залози, активізує діяльність органоїдів, що беруть участь в біосинтезі її гормонів. Механізм його впливу на діяльність щитовидної залози складається з декількох етапів: спочатку гормон активує утворення цАМФ, вона, у свою чергу, біосинтез тиреоглобулінів. Тиротропін сприяє „захопленню” йоду клітинами фолікул і розщепленню тиреоглобулінів на окремі гормони і білковий залишок.

Гормон стимулює, поглинання кисню клітинами щитовидної залози і підвищує їх проникність для моносахаридів, амінокислот і інших речовин.

Патологія. При захворюваннях передньої частини гіпофіза (особливо при пухлинах і токсикозі) сповільнюється і припиняється синтез гормону. Наступає гальмування і припинення біосинтезу тиреоїдних гормонів. Це приводить до патологічних порушень типу мікседеми і зобу.

Застосування. Тиротропін застосовують при лікуванні захворювань щитовидної залози з порушенням її функцій.

Б. Гормони середньої частини гіпофіза

Середня частина гіпофіза утворена епітеліальними клітками. З віком середня частина збільшується в основному за рахунок базофільних клітин. Порожнина між передньою і середньою частинами заповнена колоїдом.

З гормонів середньої частини гіпофіза вивчений один – меланотропін.

Меланотропін (меланоцитстимулюючий гормон, МСГ). Гормон був відкритий як речовина, що регулює пігментацію шкіри.

Хімічна природа. Меланотропін – поліпептид, що складається з 13 – 22 амінокислотних залишків, має молекулярну масу близько 2 тис. Водні розчини гормону дають кольорові реакції, характерні для білків. Одержують гормон з лужних екстрактів гіпофізів великої рогатої худоби і свиней. Розрізняють два типи меланотропіна: a- і b-

CH₃CO-Cep-Tиp-Cep-Meт-Глy-Гіc-Фeн-Apг-Tpи-Глі-Ліз-Пpo-Baл-NH₂;

Структура a-меланотропіна

NH₂-Acп-Глу-Глі-Про-Тир-Ліз-Мет-Глу-Гіс-Фен-Apr-Три-Глі-Сер-Про-Про-Ліз-Асп-ОН

Структура b-меланотропіна

a-Меланотропін зазвичай складається з 13 амінокислотних залишків, b-меланотропін – з 18. a-Меланотропін має однакову будову у різних видів тварин, а b-меланотропін володіє видовою специфічністю. Молекули всіх меланотропінів мають загальний гепталептид, відповідальний за активність гормону: -Мет-Глу-Гіс-Фен-Арг-Три-Глі-.

Біосинтез. Біосинтез гормону регулюється гормонами гіпоталамуса – меланоліберином і меланостатином. Гормон синтезується як типовий поліпептид.

Метаболізм. Гормон поступає в ліквор і кровоносну систему, розноситься по всьому організму де впливає на біосинтез шкірного пігменту меланіну. Після цього молекула гормону руйнується клітинними пептидгідролазами.

Біологічна дія. Меланотропін стимулює діяльність меланофорів: вони збільшуються в розмірах, ускладнюється структура їх відростків і галуження, під впливом гормону амінокислота тирозин перетворюється на меланін. Меланотропін активізує біосинтез світлочутливого пігменту сітківки ока родопсина, сприяє адаптації ока до темноти і підвищує гостроту зору.

Патологія. Причинами порушень можуть бути різні травми гіпофіза, пухлини, інфекційні хвороби, токсикоз.

Застосування. Препарат у вигляді розчину застосовується при лікуванні гемералопії, пігментної дегенерації сітківки ока і міотичного хоріоретиніта.

В. Гормони задньої частини гіпофіза (нейрогіпофіза)

Нейрогіпофіз складається з трьох зон. Зовнішня зона є аксонами нейронів гіпоталамуса і відростками гліоцитів. Центральна зона містить провідні шляхи нейросекреторної системи гіпоталамуса. Внутрішня зона складається з тіл питуїцитів, заповнених гормонами, і гліоцитів.

Гормони нейрогіпофіза – вазопресин і окситоцин – відомі тим, що в їх молекулі раніше, ніж в інших поліпептидах, була встановлена послідовність амінокислотних залишків, головним чином, завдяки класичним роботам Дю Віньо.

Вазопресин (адиуретин, антидиуретичний гормон, ВП, АДГ). Відкритий у 1895 р. як речовина гіпофіза, що підвищує кров'яний тиск.

Хімічна природа. Вазопресин відноситься до циклічних пептидів, складається з дев'яти амінокислотних залишків:

Молекулярна маса вазопресина – 1056, добре розчиняється у воді, дає кольорові реакції на тирозин і лізин, ізоелектрична точка рівна 10,85 – 10,9.

Біосинтез. Вазопресин синтезується в нейронах супраоптичного ядра гіпоталамуса з амінокислот, потім він по аксонах і клітинних відростках передається в задню частину гіпофіза, де і нагромаджується в пітуїцитах. Під впливом відповідних стимулів гормон поступає безпосередньо в кров. За типом негативного зворотного зв'язку при надлишку вазопресина його подальший синтез гальмується.

Метаболізм. Через кровоносну систему гормон розноситься по всьому організму. Після виконання своїх функцій вазопресин інактивується пептидгідролазами з утворенням амінокислот, які використовуються для різних потреб клітин.

Біологічна дія. Вазопресин діє на рецептори кровоносних судин: наступає їх звуження, підвищується кров'яний тиск, відбувається зворотне всмоктування води в ниркових канальцях, останнє послужило причиною ще однієї назви вазопресина – антидиуретичний гормон. Вважають, що гормон активує гіалуронідазу, яка розщеплює в клітинах надлишок гіалуронової кислоти і тим самим підвищує проникність клітинних мембран. Вазопресин бере участь у підтримці відносної постійності водно-сольового обміну в організмі.

Патологія. Порушення гормональної діяльності пов'язані з пошкодженням задньої частини гіпофіза (пухлини, травми, інфекції, отруєння). У хворих виникає нецукровий діабет. Кількість сечі, що виділяється за добу, зростає в п'ять і навіть більше разів.

Застосування. Препарати вазопресина застосовують для нормалізації кров'яного тиску і при лікуванні нецукрового діабету.

Окситоцин (оцитоцин, ОКСТ). Гормон був відкритий у 1895 р. в екстракті гіпофіза.

Хімічна природа. Окситоцин є циклічним пептидом, що складається з дев'яти амінокислотних залишків:

Молекулярна маса гормону складає 1 тис. Гормон добре розчиняється у воді, ізоелектрична точка рівна 7,7. За своїм амінокислотним складом окситоцин схожий з вазопресином. Окситоцин більшості тварин ідентичний по амінокислотному складу. Заміна в окситоцині залишку тирозина залишком фенілаланіна призводить до втрати активності гормону на 95%, ізолейцина валіном – на 65%, ізолейцина лейцином – на 100%.

Біосинтез. Гормон синтезується в клітинах паравентрикулярного ядра гіпоталамуса, потім переміщується в задню частку гіпофіза і нагромаджується в пітуїцитах. Пітуїцити підходять близько до капілярів і через них гормон поступає в кров.

Метаболізм. Обмін окситоцина протікає аналогічно обміну вазопресина.

Біологічна дія. Гормон підвищує тонус гладкої мускулатури, особливо матки. Ці процеси пов'язані з впливом гормону на проникність мембран м'язових волокон для іонів К⁺, зниженням їх мембранного потенціалу і збільшенням збудливості. Під час вагітності активність гормону послаблюється в результаті ферментативного його розщеплення. В передпологовий період і під час пологів активність ацетилхолінестерази пригнічується, зростає збудливість м'язів матки і їх скоротність. Після пологів чутливість м'язів матки до гормону різко падає. Крім того, гормон стимулює активність міоепітелія молочної залози і біосинтез пролактина. Окситоцин інактивується прогестероном.

Патологія. Причинами зниженої інкреції гормону є травми, пухлини, загибель клітин задньої частини гіпофіза при деяких інфекційних, інвазивних і незаразних хворобах.

Застосування. Препарат гормону застосовують при гіпотонії мускулатури матки, слабих потугах під час пологів, затримці посліду, ендометритах та ін.