ГОРМОНЫ

ГОРМОНЫ (греч. hormaino приводить в движение, побуждать) — биологически активные соединения, выделяемые железами внутренней секреции. Это важнейшие биологические регуляторы обмена веществ и функций человека.

Термин «гормоны» впервые введен англ. физиологами Бейлиссом (W. М. Bayliss) и Э. Старлингом в 1902 г. для известного в то время биологически активного соединения секретина. Известно ок. 40 гормонов.

По химической природе Гормоны можно разделить на 3 группы.

1. Стероидные Гормоны, производные холестерина, к ним относят все Гормоны коры надпочечников и половых желез (см. Стероидные гормоны).

2. Полипептидные и белковые Гормоны, к ним относят АКТГ, гормон роста, инсулин, фолликулостимулирующий и др. (см. Белково-пептидные гормоны).

3. Производные аминокислоты тирозина, к ним относят адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин.

Гормоны образуются в Адаптация). Скорость выделения Г. меняется в течение суток. Для многих из них она повышена в утренние часы и снижена в вечерние (суточные ритмы). Изменяется скорость выделения Г. и в различные периоды года: больше Г. выделяется в зимние месяцы и меньше — в летние. Имеются возрастные особенности выделения Г. Сложная перестройка в деятельности эндокринных желез наблюдается и в период беременности.

Выделение Гормонов может измениться в любом возрасте, даже на стадии эмбриогенеза, что приводит к нарушению обмена веществ и развитию патологии. Напр., недостаточное выделение Г. щитовидной железы приводит к кретинизму или микседеме. Избыточное выделение этого Г. ведет к развитию заболевания, известного как зоб диффузный токсический. Недостаточное выделение инсулину (см.), избыток и недостаток к-рого сопровождается тяжелыми патологическими процессами (гиперинсулинизм, сахарный диабет).

Действие Г. на обмен веществ осуществляется путем изменения скорости превращения веществ, гл. обр. путем изменения действия биол, катализаторов-ферментов. Это действие Г. связано с реакциями биосинтеза белков ферментов и проявляется как на стадии транскрипции, так и на стадии трансляции. Открытие возможности действия Г. на генетический аппарат и, в частности, на биосинтез специфических РНК привлекает внимание исследователей к Г. как важнейшим биол, регуляторам обмена веществ и важнейших функций организма. Действие Г. может тормозиться различными соединениями, которые иногда называют антигормонами (см.).

Поступление Г. в кровь регулируется несколькими механизмами, в первую очередь нервной системой, к-рая осуществляет контроль секреции гормонов с помощью хим. сигналов из гипоталамуса, именуемых ри лизинг-факторами. Эти вещества стимулируют выделение гипофизарных Г., которые регулируют функцию периферических желез. Напр., тиреотропинрилизинг-фактор стимулирует выделение тиреотропного Г. гипофиза, а этот последний стимулирует выделение Г. щитовидной железой. Второй путь регуляции — механизм обратной связи, сущность к-рого заключается в том, что избыточное содержание Г. в крови приводит к торможению выделения соответствующего Г. железой, а недостаточное количество — к стимуляции его выделения. И третий механизм — ауторегуляция. Напр., избыточное содержание глюкозы в крови приводит к повышению выделения инсулина, обеспечивающего метаболизм глюкозы; недостаточное содержание в организме солей натрия приводит к выделению Г. альдостерона, обеспечивающего задержку солей натрия. Этот механизм широко распространен.

Методы исследования

Биохимические методы — см. в статьях, посвященных отдельным гормонам, напр. Глюкокортикоидные гормоны и др.

Радиоиммунологический метод является наиболее точным, а для некоторых Г. единственно возможным способом их количественного определения в биол, жидкостях организма.

В основе метода лежит специфическая иммунол, реакция антиген + антитело (см. Антиген—антитело реакция). Принцип метода заключается в конкурирующей способности Г. биожидкости и аналогичного меченого Г. вступать в соединение с ограниченным количеством антител в исследуемом материале. Обладая одинаковой способностью связываться с антителами, меченый и искомый Г. включаются в комплекс гормон — антитело пропорционально их количеству в реакционной смеси. С помощью радиоиммунол. метода определяют в крови практически все известные Г.

Схематически радиоиммунол. метод состоит из двух предварительных этапов — выработка антител и йодирование гормона и двух основных этапов — реакция антиген + антитело и разделение комплекса на гормон — антитело и свободный гормон.

Приготовление реактивов.

1. Выработка антител. Антитела к Г. получают путем иммунизации животных (чаще морских свинок или кроликов) по определенным схемам. В качестве наполнителя, пролонгирующего действие Г. и стимулирующего ответную реакцию организма, используют адъювант Фрейнда (см. Адъюванты). Получаемую антисыворотку необходимо хранить при t°—20°. Сложнее выработать антитела к низкомолекулярным Г. Для получения антисыворотки с высоким титром приходится значительно удлинять время иммунизации, стимулировать образование антител предварительным связыванием Г. с сывороточным альбумином и т. д. 2. Йодирование гормона. Наиболее распространенным методом йодирования Г. является хлораминовый, предложенный Хантером и Гринвудом (W. Hunter, F. С. Greenwood). В реакцию вводят максимально очищенный препарат Г. йод-125 с удельной радиоактивностью 50—100 мкюри/мг, хлорамин Т, метабисульфат натрия. Меченый Г. отделяют от радиоактивных примесей, возникающих во время реакции, с помощью гель-фильтрации на сефадексе, на полиакриламидном или крахмальном геле (см. Гель-фильтрация) или другими способами. Лучшую фракцию очищенного меченого Г. разводят буфером до рабочей концентрации и хранят при t° — 20°. 3. Приготовление стандарта гормона проводится в соответствии с инструкцией, прилагаемой к наборам.

Методика исследования. Предварительно или одновременно с определением Г. строят стандартную кривую: составляется ряд пробирок со следующими компонентами: 1) стандарт препарата Г., разведенный в физиологической концентрации (напр., для Г. роста от 0,5 до 32 нг/мл); 2) антисыворотка известного титра; 3) меченый. Г. После периода инкубации, различного для каждого Г., отделяют комплекс гормон — антитело от свободного Г. с последующим определением радиоактивности комплекса.

Существует несколько методов отделения комплекса от других продуктов реакции: форез на бумаге, адсорбция на порошке талька, гель-фильтрация на сефадексе (см. Молекулярные сита), ферментативный метод. Наиболее распространенные способы разделения: 1) метод двойных антител: комплекс гормон — антитело осаждается антителами второго порядка, выработанными против 7-глобулина животного, у к-рого получали антитела к Г.; 2) «твердофазный» метод: антитела фиксируются на стенках пробирки из полимеров (полистерин, политетрафторэтилен); 3) использование специальных фильтров, задерживающих комплекс гормон—антитело.

Для клин, целей готовятся специальные наборы, включающие в себя меченый Г., антитела к нему и специальные фильтры. Использование таких наборов делает доступным радиоиммунологический метод определения Г. для большинства леч. учреждений. Зависимость включения меченого Г. в комплекс от количества стандартного препарата Г. носит линейный характер в полулогарифмическом масштабе.

В рабочей реакции вместо гормона-стандарта в реакционную смесь вводят исследуемую плазму крови. Количество Г. в исследуемой биожидкости вычисляют сопоставлением радиоактивности комплекса гормон — антитело с показателями стандартной кривой.

Гормоны меченые. Для получения меченых Г. преимущественно используют радиоактивные изотопы (см. Изотопы, радиоактивные), реже дейтерий или флюоресцирующие соединения.

Белковые и полипептидные Г. обычно метят радиоизотопами йода— 125I или 131I. Обработке подвергается интактная молекула Г., причем йодирование происходит по тирозиновому кольцу. Стероидные Г. чаще метят изотопом углерода — ¹⁴C, при этом углерод вводят в циклический скелет молекулы в процессе хим. синтеза гормона. В качестве метки стероидных Г. применяют также радиоактивный изотоп водорода — тритий ³H.

Наиболее интенсивно используют меченые Г. как компоненты радиоиммунологического метода и метода конкурентного связывания белками. Оба метода являются высокочувствительными приемами определения Г. в крови и других биологических жидкостях. Меченые Г. выступают в них как конкуренты аналогичным определяемым Г. в реакции связывания с антителами, тканевыми гормональными рецепторами или специфическими белками плазмы; это методы количественного определения Г., которые в комбинации со специфическими нагрузками составляют группу основных тестов для оценки функционального состояния эндокринных желез при диагностике эндокринных заболеваний.

Для оценки функциональных возможностей эндокринных желез используют также принцип разведения метки. Меченый Г. вводят в кровь и по удельной радиоактивности его метаболитов в моче вычисляют скорость секреции эндогенного Г. Иногда, напр, при функциональной диагностике заболеваний щитовидной железы, в кровь вводят радиоактивный йод, а мечение гормональных продуктов происходит непосредственно в железе. Последующее введение тиреотропного гормона гипофиза — стимулятора секреции тиреоидных Г.— в норме должно сопровождаться адекватным уменьшением радиоактивности над железой. По скорости исчезновения экзогенного меченого Г. из кровотока судят о «полупериоде жизни Г.»— важном показателе гормонального баланса в организме. Наконец, меченые Г. применимы для исследования антител, появляющихся у некоторых больных в ответ на длительное лечение гормональными препаратами.

Кроме того, в экспериментальных работах с помощью меченых Г. проводят исследования процессов биосинтеза, метаболизма и механизма действия Г. Так, с помощью меченых предшественников удалось довольно подробно изучить многочисленные этапы биосинтеза стероидных Г. Современные приемы выделения, очистки и идентификации меченых метаболитов позволяют детально исследовать превращения Г. в различных периферических тканях экспериментальных животных. Введение в организм или инкубационную среду меченых Г. и последующее выделение мембранных, ядерных и цитоплазматических гормональнобелковых комплексов дает возможность охарактеризовать клеточные гормональные рецепторы и проследить первые этапы передачи гормональной информации в клетках органов-мишеней.

Гистохимические методы определения гормонов в тканях. Существует три метода гистохимического выявления Г. в тканях: а) в срезах эндокринных желез путем идентификации химически активных групп и ферментов, связанных с образованием гормонов; б) в тканях путем использования экзогенных меченных радиоактивными изотопами Г. с помощью гистоавторадиографии (см. Авторадиография); в) иммуногистологическое выявление белковых Г. в клеточных структурах с помощью антисывороток.

Для выявления Г. задней доли гипофиза (окситоцина и вазопрессина) предложены классические методики с окрашиванием срезов хромовым гематоксилином с флоксином и альдегидфуксином. Методы нельзя считать специфичными. Изменения в интенсивности окраски срезов определяют с помощью цитофотометрии (см.) и сопоставляют с данными биологического тестирования Г.

По выявлению сульфгидрильных и дисульфидных групп в секреторных клетках передней доли гипофиза и островков поджелудочной железы можно косвенно судить об образовании пептидных Г.

Содержание в молекуле тропных Г. гипофиза (ТТГ, ЛГ и ФСГ) углеводного компонента позволило использовать ШИК-реакцию + оранжевый С и докраску срезов альциановым синим для дифференцированного выявления секреторных гранул в различных типах клеток аденогипофиза.

Для избирательного выявления триптофана в секреторных гранулах альфа-клеток островков поджелудочной железы применяют бензидиновую реакцию с последующим азосочетанием. Ферментные реакции на кислую фосфатазу и эстеразную активность выявляют селективно бета-клетки и альфа-клетки островков поджелудочной железы. Гистоэнзиматические методики позволяют в определенной степени судить о гормонообразовании в железе. Определение активности фермента 3-бета-ол дегидрогеназы на срезах, полученных при низких температурах в криостате, служит показателем уровня образования стероидных Г. в ретикулярной зоне коры надпочечников, в гландулоцитах (клетках Лейдига) яичек и в тека-клетках оболочки фолликулов яичника. Выявление Г. мозгового слоя надпочечников (адреналина и норадреналина) проводится на нефиксированной ткани с помощью качественной хромаффинной реакции. Количественно норадреналин определяется на замороженных срезах надпочечников по интенсивности желто-зеленого свечения в люминесцентном микроскопе.

В практике научных исследований по определению Г. в различных органах и тканях широко используется метод гистоавторадиографического обнаружения экзогенных Г., меченных радиоактивными изотопами ³H, ¹⁴C, ¹²⁵I, ¹³¹I. Метод гистоавторадиографии специфичен и позволяет проводить количественные подсчеты. При этом удалось детально изучить обмен и локализацию эндогенных тиреоидных Г., показать включение экзогенного ¹³¹I -тироксина в гипофиз и гипоталамическую область мозга, выявить меченый ¹³¹I-АКТГ на срезах надпочечников и щитовидной железы, определить меченый Пролактин в желтом теле яичников, а 3H-эстрогены в эндометрии матки, в гипофизе и промежуточном мозге. Для уточнения механизма действия Г. на субклеточном уровне используются высокочувствительные ядерные эмульсии.

Перспективен иммуногистологический метод выявления пептидных Г. в тканях. Сущность его заключается в предварительном получении специфических сывороток, содержащих антитела к определенному белковому Г., в обработке такой антисыворотки (маркировка) и нанесении меченой антисыворотки на срез ткани содержащий антиген (пептидный Г.). Под микроскопом определяют локализацию в клетках маркированного комплекса антитело + антиген. Для маркировки антисывороток применяются флюорохромы, радиоактивные изотопы йода и ферменты (Пероксидаза хрена). Все иммуногистологические методики высокоспецифичны и чувствительны.

Прогресс в иммуногистологической технике позволил выявлять меченые тройные Г. гипофиза не только на световом уровне, но и под электронным микроскопом на ультратонких срезах клеток аденогипофиза, инсулин в бета-клетках островков поджелудочной железы и кальцитонин в специфических гранулах C-клеток щитовидной железы.

См. также Яичник и статьи, посвященные гормонам.

Библиография Биохимия гормонов и гормональная регуляция, под ред. Н. А. Юдаева, М., 1976; Гроллман А. Клиническая эндокринология и ее физиологические основы, пер. с англ., М., 1969; Пирс Э. Гистохимия, пер. с англ., М., 1962; Современные вопросы эндокринологии, под ред. Н. А. Юдаева, в. 1—4, М., 1969—1972; Современные методы определения стероидных гормонов в биологических жидкостях, под ред. Н. А. Юдаева, с. 5, М., 1968, библиогр.; Физер Л. и Физер М. Стероиды, пер. с англ., с. 618, М., 1964; Эскин И. А. Основы физиологии эндокринных желез, М., 1975; Biochemical actions of hormones, ed. by G. Litwack, v. 1—2, N. Y.—L., 1970—1972; Cur-tis-Prior P. B. Prostaglandins, Amsterdam, 1976; G.u.rpide E. Tracer methods in hormone research, B., 1975; Labhart A. Klinik der inneren Sekretion, B. u. a., 1971; MalkinsonA. M. Hormone action, L., 1975; Methods of hormone radioimmunoassay, ed. by В. M. Jaffe a. H. R. Behrman, N. Y., 1974; Neuro-physins carriers of peptide hormones, ed. by R. Walter, N. Y., 1975; Jalow R. S. a. Berson S. A. Immunoassay of endogenous plasma insulin in man, J. clin. Invest., v. 39, p. 1157, 1960; Prostaglandins, physiological, pharmacological and pathological aspects, N. Y., 1976.

H. A. Юдаев; А. П. Попов (пат. ан.), В. П. Федотов (рад.).