Гормоны

Гормоны (от греческого hormao — «привожу в движение, побуждаю») — биологически активные вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции или скоплениями специализированных клеток и оказывают целенаправленное действие на другие органы и ткани организма. Термин предложен в 1905 году физиологами У. Бейлиссом и Э. Старлингом.

Для гормонов животных характерны:

Дистантность действия — они переносятся с током крови к органам-мишеням.
Высокая специфичность и биологическая активность — оказывают влияние в крайне низких концентрациях. Например, 1 грамм гормона экдизона может вызвать линьку у 2 × 10⁸ особей насекомых.
Синтез в специализированных структурах — эндокринных железах или нейросекреторных клетках.

Классификация и разнообразие

Гормоны по химической природе делят на три основные группы:

Пептидные и белковые (например, инсулин, соматотропин, гормоны гипофиза).
Производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тироксин).
Стероидные (половые гормоны — андрогены и эстрогены, а также гормоны коры надпочечников — кортикостероиды).

Помимо «классических» гормонов, в организме существуют регуляторы местного действия — гормоноиды (или тканевые гормоны). К ним относятся гистамин, брадикинин, простагландины и гастроинтестинальные гормоны. Подобные сигнальные молекулы существуют даже у микроорганизмов.

Сложные гормональные системы есть не только у животных, но и у растений (см. Фитогормоны). Хорошо развитые эндокринные железы имеются у позвоночных, а также у высокоорганизованных беспозвоночных — головоногих моллюсков, ракообразных и насекомых. У насекомых гормоны (ювенильные, экдизоны) контролируют ключевые процессы онтогенеза: рост, линьку, метаморфоз, размножение и адаптацию.

Функции и механизм действия

Гормоны контролируют практически все аспекты жизнедеятельности организма:

Рост, развитие и дифференцировку тканей.
Обмен веществ и активность генов.
Половое размножение.
Адаптацию к внешней среде и поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаз).
Поведение.

Влияние на метаболизм осуществляется главным образом через регуляцию активности ферментов.

Механизм действия зависит от химической природы гормона:

Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы проникают внутрь клетки-мишени и напрямую влияют на экспрессию генов в ядре.
Пептидные гормоны и производные аминокислот (например, адреналин) связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеточной мембраны. Их действие чаще всего опосредовано через изменение уровня вторичных посредников, таких как циклический аденозинмонофосфат (цАМФ).

Гормональная регуляция: иерархия и обратная связь

У млекопитающих эндокринные железы объединены в единую систему, которая в целом контролируется нервной системой. Ключевую роль играет гипоталамус, выступающий связующим звеном между ними.

Принцип иерархии:

Нейрогормоны гипоталамуса регулируют выделение тропных гормонов гипофиза.
Тропные гормоны гипофиза, в свою очередь, управляют активностью периферических желёз (щитовидной, коры надпочечников, половых желёз).
Гормоны периферических желёз оказывают прямое действие на органы и ткани.

Работа этой системы обеспечивается механизмом обратной связи. Например, избыток гормона в крови подавляет его дальнейшую выработку, а недостаток — стимулирует.

Значение и патологии

Гормоны — древнейшие регуляторы жизни. Показательно, что гормоны щитовидной железы млекопитающих (тироксин) обнаружены у одних из древнейших организмов — цианобактерий.

Нарушение синтеза, секреции или действия гормонов приводит к эндокринным заболеваниям (например, сахарный диабет, гипотиреоз, болезнь Иценко — Кушинга). Сбои в гормональной регуляции также играют важную роль в процессах старения, развитии сердечно-сосудистых, онкологических и других заболеваний.

Современный контекст

Современная эндокринология расширила классическое определение гормона. Теперь к ним часто относят не только вещества, выделяемые железами, но и любые сигнальные молекулы, которые разносятся кровью и действуют на отдалённые клетки-мишени, имеющие специфические рецепторы. Открыты новые классы гормоноподобных веществ, такие как адипокины (вырабатываемые жировой тканью) и цитокины иммунной системы, которые также участвуют в системной регуляции. Понимание механизмов действия гормонов на уровне рецепторов и внутриклеточных сигнальных путей позволило создать новые классы высокоэффективных лекарств для лечения эндокринных и метаболических расстройств.