Гормоны и эндокринная сигнализация

Что такое гормоны, к каким химическим классам они относятся и как они передают инструкции клеткам через поверхностные и внутриклеточные рецепторы.

Definition

Гормон — это химический мессенджер, секретируемый клетками в жидкости организма, который действует на клетки-мишени, несущие специфические рецепторы, а эндокринная сигнализация — это процесс, посредством которого такой гормон связывается со своим рецептором и запускает клеточный ответ, при этом механизм действия определяется тем, действует ли гормон на поверхности клетки или внутри нее.

Scope

Эта тема охватывает природу и действие гормонов: основные химические классы — пептиды и белки, амины и стероиды — и то, как их растворимость определяет их механизм действия; рецепторы и пути передачи сигнала, посредством которых действуют водорастворимые и жирорастворимые гормоны; а также регуляцию синтеза, транспорта и клиренса гормонов. В ней рассматривается разнообразие гормонов у животных и общая логика рецептор-опосредованной сигнализации. Охват является сравнительным и механистическим.

Core questions

• К каким химическим классам относятся гормоны и почему это важно?
• Как водорастворимые гормоны действуют на свои клетки-мишени?
• Как стероидные и тиреоидные гормоны изменяют поведение клеток?
• Как контролируются уровни гормонов в крови?

Key theories

Действие водорастворимых гормонов через вторичные мессенджеры

Пептидные и аминные гормоны не могут пересекать клеточную мембрану и вместо этого связываются с поверхностными рецепторами, которые генерируют внутриклеточные вторичные мессенджеры, усиливая сигнал и вызывая быстрые клеточные ответы.

Геномное действие стероидных и тиреоидных гормонов

Жирорастворимые стероидные и тиреоидные гормоны диффундируют в клетки и связываются с внутриклеточными рецепторами, которые регулируют транскрипцию генов, вызывая более медленные, но более длительные изменения в функции клеток.

Mechanisms

Гормоны делятся на химические классы, которые определяют их способ перемещения и действия. Пептидные и белковые гормоны, а также большинство аминов являются водорастворимыми, свободно растворяются в крови и связываются с рецепторами на поверхности клеток-мишеней; эти рецепторы активируют пути передачи сигнала и вторичные мессенджеры, которые быстро изменяют активность ферментов и поведение клеток, с усилением на каждом этапе. Стероидные гормоны и тиреоидные гормоны являются жирорастворимыми, переносятся связанными с транспортными белками и проходят через клеточную мембрану, связываясь с внутриклеточными рецепторами, которые действуют как факторы транскрипции, изменяя экспрессию генов и вызывая более медленные, устойчивые эффекты. Действие гормонов зависит от наличия рецепторов, поэтому один и тот же гормон может оказывать различное действие в разных тканях. Циркулирующие уровни устанавливаются балансом регулируемого синтеза и секреции по отношению к транспорту, деградации и экскреции, что обеспечивает точный контроль сигнализации.

Clinical relevance

Принципы классов гормонов и рецептор-опосредованного действия, установленные в сравнительной эндокринологии, лежат в основе понимания эндокринной функции и действия гормональных и рецептор-таргетных агентов. Эта статья является образовательным справочным материалом, а не медицинским руководством.

History

Название «гормоны», предложенное Старлингом, последовало за открытием секретина, а идентификация циклического АМФ Сазерлендом показала, как водорастворимые гормоны действуют через вторичные мессенджеры. Работа Дженсена по стероидным рецепторам продемонстрировала, как жирорастворимые гормоны регулируют гены, в то время как радиоиммуноанализ Ялоу и Берсона сделал возможным точное измерение гормонов.

Key figures

• Ernest Starling
• Earl Sutherland
• Elwood Jensen
• Rosalyn Yalow

Seminal works

• norris2013
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

Почему стероидные гормоны действуют медленнее, чем пептидные гормоны?

Стероиды действуют, проникая в клетки и изменяя экспрессию генов, что требует времени для изменения уровней белков, тогда как пептидные гормоны действуют на поверхности клетки через быстрые пути вторичных мессенджеров.

Почему один гормон влияет на одни ткани, но не на другие?

Гормон действует только на те клетки, которые несут соответствующий рецептор, поэтому его эффекты ограничены тканями, экспрессирующими этот рецептор, даже если гормон циркулирует по всему организму.