Der Wirkungsmechanismus der Hormone der Hypophyse und des Hypothalamus

Hormoneller Regulation Prozess beginnt mit der Synthese und Sekretion von Hormonen in endokrinen Drüsen. Sie sind funktional miteinander verbunden und repräsentieren ein einziges Ganzes. Biosynthese von Hormonen in spezialisierten Zellen, tritt spontan und ist genetisch festgelegt. Genetische Kontrolle der Biosynthese der meisten Protein und Peptidhormone, insbesondere adenogipofizotropnyh durchgeführt am unmittelbarsten in Polysomen Hormonvorläufern oder auf mRNA-Ebene der Hormons Bildung, während die Biosynthese des Hypothalamushormons durch die Bildung von mRNA von Enzymen durchgeführt wird, um verschiedene Schritte des Ausbildens hormonregulierende, t es tritt eine extra-bisomale Synthese auf. Bildung der Primärstruktur des Proteins-Hormon-Peptid - ein direktes Ergebnis der Übersetzung der Nukleotidsequenzen der jeweiligen mRNA auf aktiven Regionen des Genoms von hormonproduzierenden Zellen synthetisiert. Die Struktur der meisten Hormone oder ihre Proteinvorstufen Polysomen im allgemeinen System der Proteinbiosynthese gebildet. Die Möglichkeit der Translation von mRNA und der Synthese des Hormons oder deren Vorstufen spezifisch für die Kernvorrichtung und Polysomen bestimmten Zelltyp. Somit wird das Wachstumshormon in der kleinen Prolaktin Eosinophilen Hypophysenvorderlappen synthetisiert - in großen eosinophilen und Gonadotropin - in spezifischen basophilen Zellen. Etwas anders Biosynthese von TRH und LH-RH in den Zellen des Hypothalamus. Diese Peptide sind in einer Matrix auf Polysomen mRNA und den löslichen Teil des Cytoplasmas unter dem Einfluß von geeigneten Systemen Synthetase gebildet.

Die direkte Translation von genetischem Material im Falle der Isolierung der meisten Polypeptidhormone führt häufig zur Bildung von Vorstufen mit niedriger Aktivität - Polypeptid-Prähormone (Prähormone). Die Biosynthese des Polypeptidhormons besteht aus zwei verschiedenen Stadien: der ribosomalen Synthese des inaktiven Vorläufers auf der mRNA-Matrix und der posttranslationalen Bildung des aktiven Hormons. Die erste Stufe verläuft notwendigerweise in den Zellen der Adenohypophyse, die zweite kann auch außerhalb der Adenohypophyse durchgeführt werden.

Post-translationalen Aktivierung von Hormonvorläufer auf zwei Arten möglich: durch einen mehrstufigen enzymatischen Abbau Molekülen ausgestrahlt krupnomolekulyarnyh Vorläufern mit Größen der Moleküle und hormon aktiviert aufgrund nichtenzymatische Assoziation Prohormon -Untereinheiten Erweiterung Größe Moleküle aktivierbaren Hormon abnimmt.

Im ersten Fall ist die posttranslationale Aktivierung charakteristisch für ACTH, Beta-Lipotropin und im zweiten Fall für Glykoproteinhormone, insbesondere Gonadotropine und TSH.

Die sequentielle Aktivierung von Protein-Peptid-Hormonen hat eine direkte biologische Bedeutung. Erstens, während die hormonellen Effekte am Ort der Ausbildung begrenzt werden; Zum anderen werden optimale Bedingungen für die Manifestation polyfunktioneller Regulationseffekte bei minimalem Einsatz von Gen- und Baumaterial bereitgestellt und auch der zelluläre Transport von Hormonen erleichtert.

Die Freisetzung von Hormonen erfolgt in der Regel spontan und nicht kontinuierlich und gleichmäßig, sondern impulsiv in getrennten diskreten Portionen. Dies ist offenbar auf die zyklische Natur der Prozesse der Biosynthese, der intrazellulären Ablagerung und des Transports von Hormonen zurückzuführen. Unter physiologischen Bedingungen muss der sekretorische Prozess eine bestimmte basale Menge an Hormonen in zirkulierenden Flüssigkeiten bereitstellen. Dieser Prozess wird, genau wie die Biosynthese, durch spezifische Faktoren gesteuert. Die Sekretion von Hypophysenhormonen wird in erster Linie durch die entsprechenden Releasinghormone des Hypothalamus und den Spiegel zirkulierender Hormone im Blut bestimmt. Die Bildung der hypothalamisch freisetzenden Hormone selbst hängt von der Wirkung von Neurotransmittern der adrenergen oder cholinergen Natur sowie von der Konzentration der Zielhormone im Blut ab.

Biosynthese und Sekretion sind eng miteinander verknüpft. Die chemische Natur des Hormons und die spezifischen Mechanismen seiner Sekretion bestimmen den Grad der Konjugation dieser Prozesse. So ist dieser Indikator im Falle der Sekretion von Steroidhormonen, die relativ frei durch Zellmembranen diffundieren, maximal. Das Ausmaß der Konjugation von Biosynthese und Sekretion von Protein-Peptid-Hormonen und Katecholaminen ist minimal. Diese Hormone werden aus den zellulären sekretorischen Granula freigesetzt. Die Zwischenposition auf diesem Indikator ist durch Schilddrüsenhormone besetzt, die ausgeschüttet werden, indem sie aus einer proteingebundenen Form freigesetzt werden.

Es sollte daher betont werden, dass die Synthese und Sekretion der Hormone der Hypophyse und des Hypothalamus zu einem gewissen Grad getrennt durchgeführt werden.

Das wichtigste strukturelle und funktionelle Element des sekretorischen Prozesses von Protein-Peptid-Hormonen sind sekretorische Granula oder Vesikel. Dies sind spezielle morphologische Formationen eiförmiger Form verschiedener Größe (100-600 nm), die von einer dünnen Lipoproteinmembran umgeben sind. Sekretorische Granula von hormonproduzierenden Zellen stammen aus dem Golgi-Komplex. Seine Elemente umgeben das Prohormon oder Hormon und bilden allmählich Granula, die eine Reihe von miteinander in Beziehung stehenden Funktionen in dem System von Prozessen, die für die Sekretion von Hormonen verantwortlich sind, ausführen. Sie können die Stelle der Aktivierung von Peptid-Prohormonen sein. Die zweite Funktion, die das Granulat erfüllt, ist die Speicherung von Hormonen in der Zelle, bis der spezifische sekretorische Stimulus freigelegt wird. Die Granulamembran begrenzt die Freisetzung von Hormonen in das Cytoplasma und schützt die Hormone vor der Wirkung cytoplasmatischer Enzyme, die sie inaktivieren können. Die spezifischen Substanzen und Ionen, die in den Körnchen enthalten sind, haben eine gewisse Bedeutung in den Ablagerungsmechanismen. Diese umfassen Proteine, Nukleotide, Ionen, deren Hauptzweck die Bildung von nicht-kovalenten Komplexen mit Hormonen und die Verhinderung ihrer Penetration durch die Membran ist. Sekretorische Granula haben eine weitere sehr wichtige Eigenschaft - die Fähigkeit, sich in die Peripherie der Zelle zu bewegen und die darin deponierten Hormone zu den Plasmamembranen zu transportieren. Mikrofilamente (Durchmesser 5 nm), hergestellt aus Protein Aktin, und hohle Mikroröhrchen (Durchmesser 25 nm), bestehend aus einem Komplex von kontraktilen Proteinen Tubulin und Dynein - Bewegung des Granulats wird unter Beteiligung von intrazellulären Organellen durchgeführt. Im Falle der Notwendigkeit der Blockade sekretoritscheskich der Prozesse, werden die Präparate gewöhnlich verwendet, die die Mikrofilamente zerstören oder dissoziirujuschtschije die Mikrotubuli (zitochalasin B, colchizina, vinblastin) verwenden. Der intrazelluläre Transport von Granulaten erfordert den Energieaufwand und die Anwesenheit von Calciumionen. Membranen von Granula und Plasmamembranen unter Beteiligung von Kalzium kommen miteinander in Kontakt, und das Geheimnis wird durch die "Poren", die in der Zellmembran gebildet werden, in den extrazellulären Raum freigesetzt. Dieser Prozess wird Exozytose genannt. Zerstörte Granula können in einigen Fällen rekonstruiert und in das Cytoplasma zurückgeführt werden.

Ausgangspunkt im Prozess der Sekretion von Protein und Peptidhormonen erhöht Bildung von AMP (cAMP), und den intrazelluläre Konzentrationen von Calciumionen erhöht, die durch die Plasmamembran durchdringen und hormonelle Granula zur Zellmembran stimuliert übergehen. Die oben beschriebenen Prozesse werden sowohl intrazellulär als auch extrazellulär reguliert. Wenn die intrazellulären Regulation und Selbstregelung gormonprodutsiruyuschei Funktion der Hypophyse und Hypothalamus Zellen weitgehend eingeschränkt ist, kann das System steuert der funktionelle Aktivität des Hypophyse und den Hypothalamus in Übereinstimmung mit dem physiologischen Zustand des Organismus. Die Verletzung regulatorischer Prozesse kann zu einer schwerwiegenden Pathologie der Drüsenfunktionen und damit des gesamten Organismus führen.

Regulatorische Einflüsse können in stimulierende und hemmende Faktoren unterteilt werden. Im Mittelpunkt aller Regulierungsprozesse steht das Prinzip der Rückmeldung. Der führende Platz in der Ordnung der hormonellen Funktionen der Hypophyse gehört zu den Strukturen des Zentralnervensystems und in erster Linie zum Hypothalamus. Somit können die physiologischen Mechanismen, die die Aktivität der Hypophyse steuern, in Nerven und Hormone unterteilt werden.

In Anbetracht der Prozesse der Regulation der Synthese und Sekretion von Hypophysenhormonen sollten wir zunächst auf den Hypothalamus mit seiner Fähigkeit zur Synthese und Sekretion von Neurohormonen - freisetzenden Hormonen - hinweisen. Wie angegeben, erfolgt die Regulierung von Adenohypophysenhormonen mit Hilfe von in bestimmten Kernen des Hypothalamus synthetisierten Hormonen. Die kleinen Zellelemente dieser hypothalamischen Strukturen haben leitfähige Pfade, die die Gefäße des primären Kapillarnetzwerkes kontaktieren, durch die die freisetzenden Hormone wirken und die adenohypophysären Zellen erreichen.

In Anbetracht des Hypothalamus als neuroendokrinen Zentrum, t. E. Da der Ort der Transformation in Nervenimpulse spezifischen hormonellen Signal, einem Träger, der Hormone freisetzende, erforschen Wissenschaftler die Möglichkeit, verschiedene Mediatorsysteme beeinflussen direkt auf Syntheseverfahren und Hormone Sekrete adenogipofizarnyh. Mit Hilfe von modernen Lehr-Techniken, fanden die Forscher zum Beispiel die Rolle von Dopamin bei der Regulierung der Sekretion von einer Reihe von tropischen Hormone der Adenohypophyse. In diesem Fall wirkt Dopamin nicht nur als Neurotransmitter, hypothalamischen Funktion der Einrichtung, sondern auch als hormonfreisetzenden, die in der Regulation der vorderen Hypophysen-Funktion beteiligt ist. Ähnliche Daten wurden für Norepinephrin erhalten, das an der Kontrolle der ACTH-Sekretion beteiligt ist. Die Tatsache einer doppelten Kontrolle der Synthese und Sekretion von Adeno-Hypophysen-Hormonen ist jetzt etabliert. Der Hauptanwendungsort verschiedener Neurotransmitter in dem System der Regulation von hypothalamisch freisetzenden Hormonen sind die Strukturen des Hypothalamus, in denen sie synthetisiert werden. Gegenwärtig ist das Spektrum der physiologisch aktiven Substanzen, die an der Regulierung hypothalamischer Neurohormone beteiligt sind, ziemlich breit. Diese klassischen Neurotransmitter adrenergen und cholinergen Natur, eine Reihe von Aminosäuren, Substanzen mit Morphin-ähnlicher Wirkung - Endorphine und Enkephaline. Diese Substanzen sind das Hauptverbindungsglied zwischen dem zentralen Nervensystem und dem endokrinen System, das letztendlich ihre Einheit im Körper sicherstellt. Funktionelle Aktivität der hypothalamischen neuroendokrinen Zellen kann direkt von verschiedenen Teilen des Gehirns mit Hilfe von Nervenimpulsen gesteuert werden, die durch verschiedene afferente Wege kommen.

Kürzlich in Neuroendokrinologie gibt es ein weiteres Problem - die Untersuchung der funktionellen Rolle der Releasing-Hormone, die in anderen ZNS-Strukturen lokalisiert sind, außerhalb des Hypothalamus, und nicht direkt auf die hormonelle Regulation adenogipofizarnyh Funktionen im Zusammenhang. Es wurde experimentell bestätigt, dass sie sowohl als Neurotransmitter als auch als Neuromodulatoren einer Reihe von systemischen Prozessen betrachtet werden können.

Im Hypothalamus sind die freisetzenden Hormone in bestimmten Regionen oder Kernen lokalisiert. Zum Beispiel ist LH-RG im anterioren und mediobasalen Hypothalamus lokalisiert, TRH - im mittleren Hypothalamus, KRG - hauptsächlich in seinen hinteren Regionen. Dies schließt auch nicht die diffuse Verteilung von Neurohormonen in der Drüse aus.

Die Hauptfunktion von Adenohypophysenhormonen besteht darin, eine Anzahl von peripheren endokrinen Drüsen (Nebennierenrinde, Schilddrüse, Gonaden) zu aktivieren. Tropische Hormone der Hypophyse - ACTH, TTG, LH und FSH, STH - verursachen spezifische Reaktionen. So verursacht das erste das Wachstum (Hypertrophie und Hyperplasie) der Bündelzone der Nebennierenrinde und die Verstärkung seiner Zellen der Synthese von Glucocorticoiden; der zweite ist der Hauptregulator der Morphogenese des Follikelapparats der Schilddrüse, verschiedener Stadien der Synthese und Sekretion von Schilddrüsenhormonen; LH ist der Hauptstimulator des Eisprungs und der Bildung des gelben Körpers in den Eierstöcken, des Wachstums der interstitiellen Zellen in den Hoden, der Synthese von Östrogenen, Gestagenen und gonadalen Androgenen; FSH bewirkt eine Beschleunigung des Wachstums von Ovarialfollikeln, sensibilisiert sie für die Wirkung von LH und aktiviert auch die Spermatogenese; STG, stimulierend für die Lebersekretion von Somatomedinen, bestimmt das lineare Wachstum des Körpers und anabole Prozesse; LTG fördert die Manifestation der Wirkung von Gonadotropinen.

Es sollte auch angemerkt werden, dass die tropischen Hormone der Hypophyse, die ihre Wirkung als Regulatoren der Funktionen der peripheren endokrinen Drüsen zeigen, oft in der Lage sind, eine direkte Wirkung zu haben. So zum Beispiel ACTH als Hauptregulator der Synthese von Glukokortikoiden gibt eine Reihe von extradrenalen Wirkungen, insbesondere lipolytischen und Melanozyten-stimulierenden.

Hormone hypothalamisch-hypophysären Ursprungs, d.h. Protein-Peptid, verschwinden sehr schnell aus dem Blut. Die Halbwertszeit beträgt nicht mehr als 20 Minuten und dauert in den meisten Fällen 1-3 Minuten. Protein-Peptid-Hormone reichern sich schnell in der Leber an, wo sie durch spezifische Peptidasen intensiv abgebaut und inaktiviert werden. Dieser Prozess kann in anderen Geweben sowie im Blut beobachtet werden. Metabolite von Protein-Peptid-Hormonen sind offenbar hauptsächlich in Form von freien Aminosäuren, ihren Salzen und kleinen Peptiden abgeleitet. Sie werden in erster Linie mit Urin und Galle ausgeschieden.

Hormone haben oft einen ziemlich ausgeprägten Tropismus der physiologischen Wirkung. Zum Beispiel wirkt ACTH auf Zellen der Nebennierenrinde, Fettgewebe, Nervengewebe; Gonadotropine - auf den Zellen der Gonaden, des Hypothalamus und einer Anzahl anderer Strukturen, d. H. Organe, Gewebe und Zielzellen. Hormone der Hypophyse und des Hypothalamus haben eine breite Palette von physiologischen Wirkungen auf Zellen verschiedener Art und auf verschiedene metabolische Reaktionen in den gleichen Zellen. Die Struktur des Körpers nach dem Grad der Abhängigkeit ihrer Funktionen von der Wirkung dieser oder anderer Hormone sind in Hormon-abhängige und Hormon-sensibel unterteilt. Wenn die ersten vollständig aufgrund der Anwesenheit von Hormonen während der vollständigen Differenzierung und Funktion der Zellen gormonchuvstvitelnye zeigen deutlich ihre phänotypischen Eigenschaften und ohne eine entsprechende Hormon, der Grad der Manifestation davon wird von ihnen in einem anderen Bereich moduliert wird, und wird durch das Vorhandensein von spezifischen Rezeptoren in den Zellen bestimmt.

Die Wechselwirkung von Hormonen mit den entsprechenden Rezeptorproteinen wird auf nicht-kovalente, reversible Bindung von Hormon- und Rezeptormolekülen reduziert, was zur Bildung spezifischer Protein-Ligand-Komplexe führt, die mehrere hormonelle Wirkungen in der Zelle einschließen können. Wenn das Rezeptorprotein darin fehlt, dann ist es gegen die Wirkung von physiologischen Konzentrationen des Hormons resistent. Rezeptoren sind die notwendigen peripheren Repräsentanten der entsprechenden endokrinen Funktion, die die anfängliche physiologische Empfindlichkeit der reagierenden Zelle gegenüber dem Hormon bestimmen, d. H. Die Möglichkeit und Intensität der Aufnahme, Durchführung und Realisierung der Hormonsynthese in der Zelle.

Die Wirksamkeit der hormonellen Regulation des Zellstoffwechsels wird sowohl durch die Menge des in die Zielzelle eintretenden aktiven Hormons als auch durch die Höhe des darin enthaltenen Rezeptorgehalts bestimmt.