Механизъм на действие на хормоните

Хормоните са биологично активни вещества, които се секретират от ендокринните жлези или от други клетки с еднокринна функция. Те действат само върху определени клетки, които притежават рецептори за тях. Тези клетки се наричат прицелни. За осъществяването на специфичното действие на хормоните, е необходимо те да се свържат с определени рецептори, които са специфични за точно определено физиологично активно вещество. В зависимост от химичната им структура, хормоните притежават различни механизми на действие.

Механизъм на действие на пептидните хормони и катехоламините

Пептидните хормони и катехоламините осъществяват своето действие посредством три различни системи: система на цикличния аденозинмонофосфат (цАМФ) и цикличния гуанозинмонофосфат (цГМФ); калций-калмодулинова система и фосфолипидната мембранна система.

Система на цАМФ и цГМФ

За тази система са характерни три начина на осъществяване на ефектите й върху прицелните клетки:

1. Хормонът се свързва със специфичен за него мембранен рецептор (представляващ гликопротеин);
2. Образуваният комплекс хормон/рецептор повлиява мембранни G-протеини. G-протеинът се намира в две форми – потискаща (Gi) и стимулираща (Gs). Ефектите се различават в зависимост от това, дали даден пептиден хормон активира потискащата или стимулиращата форма. В първия случай се потиска, а във втория - стимулира образуването и активността на мембранната аденилатциклаза. Разграждането на АТФ зависи от това какъв ще бъде ефектът върху мембранната аденилатциклаза. Когато взаимодейства с различни мембранни рецептори, един и същ хормон може да има противоположни ефекти. В единия случай комплексът хормон/рецептор благоприятства за активирането на Gi-протеина, а в други на Gs-протеина.
3. Gs-протеинът повлиява мембранната аденилатциклаза, като клетъчният АТФ се разгражда и се образува цАМФ, който играе роля на втори посредник.

Активността на ензима гуанилатциклаза се регулира от други мембранни рецептори. Гуанилатциклазата контролира образуването или потискането на друг вид втори посредник – т.нар. цикличен гуанозинмонофосфат (цГМФ).

Цикличният аденозинмонофосфат (цАМФ) осъществява своите клетъчни ефекти чрез специфични протеинкинази. Ефектите на цАМФ се изразяват с: влияние върху синтезата и секрецията на специфични клетъчни продукти, промени в пропускливостта на клетъчната мембрана, промени в контрактилитета на мускулите, както и с различни метаболитни въздействия.

Калций-калмодулинова система

Отварянето на калциеви каналчета се осъществява, когато хормонът се свърже със специфичен мембранен рецепторен протеин, като при отварянето на каналчето в клетката навлиза екстрацелуларен Ca²⁺. Увеличеното количество на калциевите йони, които се намират в цитозола, се свързва с протеинът калмодулин. Така образуваният комплекс играе ролята на втори посредник, чието действие е да потиска или стимулира активността на протеинкиназата и на различни калмодулин-зависими ензими.

Фосфолипидна мембранна система

Тази система се състои от комплекс на хормон с мембранен рецептор, при което един G-протеин активира клетъчната фосфолипаза С. От мембранния фосфатидилинозитол дифосфат, клетъчната фосфолипаза С образува два втори посредника – диацилглицерол (ДАГ) и инозитолтрифосфат (ИТФ). От взаимодействията на вторите посредници зависи мобилизирането на Ca²⁺ от ендоплазмения ретикулум и активирането на протеинкиназа С.

Чрез едновременното или отделното активиране на тези механизми на повлияване, може да се постигне един и същ краен ефект върху дадена прицелна клетка. С пълна сила важи също, че един и същ хормон може да предизвика изцяло противоположни ефекти, повлиявайки различни мембранни рецептори в дадена прицелна клетка.

За пример може да послужи адреналинът и ефектите, които предизвиква едновременно върху алфа- и бета-адренорецепторите в гладкомускулните клетки на кръвоносните съдове. При взаимодействието на алфа-адренорецепторите се отварят Са²⁺ каналчета и екстрацелуларните калциеви йони навлизат вътре в клетката, при което настъпва вазоконстрикция. При свързването на адреналина с бета-адренорецепторите се активира клетъчната аденилатциклаза и се образува цАМФ. Той от своя страна активира протеинкиназата и излизането извън клетката на вътреклетъчните калциеви йони, което предизвиква вазодилатация.

Механизъм на действие на стероидните хормони

В плазмата стероидните хормони са свързани с протеини. С тях те образуват водно-разтворим комплекс, посредством който хормоните биват пренасяни до клетъчната мембрана. След като преминат свободно през нея в цитоплазмата, стероидните хормони се свързват със специфични белтъци. Така образуваният комплекс хормон/белтък навлиза в клетъчното ядро и взаимодейства с ядрената ДНК.

Формира се информационна РНК (иРНК), която е носител на кода за синтеза на белтъци. Тя достига до рибозомите, в които се осъществява синтезата на структурните и функционалните белтъци (ензими). Белтъчната синтеза се осъществява в рибозомите в зависимост от предадената им информация от иРНК, която съдържа закодирана последователността на аминокиселините за полипептидните им вериги.

Този механизъм позволява само една хормонална молекула да предизвика образуване на множество иРНК-и, от които в последствие да се формират множество копия на определени белтъци и ензими. Към групата на стероидните хормони, по механизъм на действие в клетката се причисляват и тиреоидните хормони, които също свободно преминават през клетъчната и ядрените мембрани.