Хормонът е вид сигнално биологичноактивно вещество, което се образува на определено място в организма и при секрецията си то се свързва с опреледелен рецептор на клетката и започва специфичен отговор. Известни са и фитохормони с подобна роля в растенията.
Характеристики Хормоните (- движа, насърчавам, задвижвам) са биологично активни вещества от органична природа, произведени в специализирани клетки на жлезите с вътрешна секреция (ендокринни жлези), навлизайки в кръвта, свързвайки се с рецепторите на целевите клетки и упражнявайки регулаторен ефект върху метаболизма и физиологичните функции. Хормоните служат като хуморални (пренасяни по кръвен път) регулатори на определени процеси в различни органи. Има и други дефиниции, според които тълкуването на понятието „хормон“ е по-широко: „сигнални химикали, произведени от клетките на тялото и засягащи клетките на други части на тялото. Това определение изглежда за предпочитане, тъй като обхваща не само много вещества, традиционно класифицирани като хормони: хормони на животни без кръвоносна система (например екдизон на кръгли червеи и др.), хормони на гръбначни животни, които не се произвеждат в жлезите с вътрешна секреция (простагландини, еритропоетин и т.н.), растителни хормони, но подобна дефиниция включва също, например, класове вещества като ейкозаноиди, стероиди и др.
Хормоните имат дистанционен ефект: влизайки в различни органи и системи на тялото с кръвообращението, те регулират дейността на орган, разположен далеч от жлезата, която ги синтезира, докато дори много малко количество хормони могат да причинят значителни промени в дейността на органът.
Хормоните са секреторни молекули, чиято циркулация в организма позволява регулация. Те са силно специфични и могат да повлияят само на клетки, които имат рецептор за специфичния хормон. Химична сигнализация чрез хормони се осъществява от ендокринната и нервната система.
От химична гледна точка съществуват няколко групи хормони – полипептиди (амини), стероиди, стероли и липиди.
Те се отделят от някои жлези и други органи – щитовидна жлеза, панкреас, яйчници и тестиси, хипофиза, хипоталамус.
История Активното изучаване на ендокринните жлези и хормони започва от английския лекар Т. Адисън през 1855 г. Адисън е първият, който описва бронзовата болест, чийто симптом е специфично оцветяване на кожата, а причината е дисфункция на надбъбречните жлези.
Друг основоположник на ендокринологията е френският лекар К. Бернар, който изучава процесите на вътрешната секреция и съответните жлези в тялото - органи, които отделят определени вещества в кръвта.
Впоследствие друг френски лекар, C. Brown-Séquard, прави своя принос в този клон на науката, свързвайки развитието на определени заболявания с недостатъчната функция на жлезите с вътрешна секреция и показвайки, че екстракти от съответните жлези могат успешно да се използват в лечение на тези заболявания.
Според резултатите от съвременните изследвания, недостатъчният или прекомерният синтез на хормони се отразява негативно на молекулярните механизми, които са в основата на регулацията на метаболитните процеси в организма, а това от своя страна допринася за развитието на почти всички заболявания на жлезите с вътрешна секреция.
Всъщност терминът "хормон" е използван за първи път в трудовете на английските физиолози У. Бейлис и Е. Старлинг през 1902 г.
Изследователите го въведоха, докато изучаваха хормона секретин, който бяха открили три години по-рано. Този хормон се произвежда в дванадесетопръстника и е отговорен за интензивността на производството на определени храносмилателни сокове. В момента науката познава повече от 100 вещества, произвеждани от жлезите с вътрешна секреция, които се характеризират с хормонална активност и регулират метаболитните процеси.
Общи принципи на работа Външни или вътрешни стимули от един или друг вид въздействат на рецепторите на тялото и генерират импулси в тях, които първо влизат в централната нервна система и след това в хипоталамуса.
В тази част на мозъка се произвеждат първични активни вещества с дистанционно хормонално действие - т.нар. освобождаващи фактори, които от своя страна се изпращат до хипофизната жлеза. Тяхната характерна особеност е фактът, че транспортирането им до местоназначението се извършва не с общия кръвен поток, а през порталната съдова система.
Под въздействието на освобождаващи фактори производството и освобождаването на хипофизните тропни хормони се ускорява или забавя.
Последните, попаднали в кръвта и заедно с нея достигнали до определена ендокринна жлеза, влияят върху синтеза на необходимия хормон.
В последния етап от процеса хормонът се доставя чрез кръвоносната система до определени специализирани органи или тъкани (така наречените „мишени“) и предизвиква определени реакции в тялото, били те физиологични или например химични.
Крайният етап, свързан с ефекта на хормоните върху метаболизма в клетката, за доста дълго време беше най-малко проучен от всички компоненти на процеса, описан по-горе.
Вече е известно, че в съответните прицелни тъкани има специфични химични структури с места, предназначени за свързване на хормоните – т.нар. хормонални рецептори.
По правило въглехидратните фрагменти на гликопротеините и ганглиозидите действат като специални секции.
Свързването на хормоните от рецепторите предизвиква определени биохимични реакции, благодарение на които всъщност се осъществява крайният ефект на хормона.
Локализацията на рецепторите зависи от природата на хормона: в случай на стероидна природа, рецепторите се намират в ядрото, а в случай на протеин или пептид - на външната повърхност (плазмена мембрана). Независимо от местоположението винаги има ясно структурно и пространствено съответствие между рецептора и хормона.
Рецептори Всички хормони упражняват своето въздействие върху тялото или върху отделни органи и системи с помощта на специални рецептори за тези хормони. Хормоналните рецептори се разделят на 3 основни класа:
рецептори, свързани с йонни канали в клетката (йонотропни рецептори) рецептори, които са ензими или са свързани с протеини на сигнален преобразувател с ензимна функция (метаботропни рецептори, напр. GPCRs) рецептори за ретиноева киселина, стероидни и тиреоидни хормони, които се свързват с ДНК и регулират генната функция.
Всички рецептори се характеризират с феномена на саморегулиране на чувствителността чрез механизъм на обратна връзка - когато нивото на определен хормон е ниско, броят на рецепторите в тъканите и тяхната чувствителност към този хормон автоматично се увеличава компенсаторно - процес, наречен рецепторна сенсибилизация (сенсибилизация). Обратно, когато нивото на определен хормон е високо, настъпва автоматично компенсаторно намаляване на броя на рецепторите в тъканите и тяхната чувствителност към този хормон - процес, наречен рецепторна десенсибилизация (десенсибилизация).
Увеличаването или намаляването на производството на хормони, както и намаляването или повишаването на чувствителността на хормоналните рецептори и нарушаването на хормоналния транспорт води до ендокринни заболявания.
Механизми на действие Когато хормон в кръвта достигне целева клетка, той взаимодейства със специфични рецептори; рецепторите „разчитат съобщението“ на тялото и в клетката започват да настъпват определени промени. Всеки конкретен хормон отговаря изключително на „своите“ рецептори, разположени в определени органи и тъкани - само когато хормонът взаимодейства с тях, се образува хормон-рецепторен комплекс.
Механизмите на действие на хормоните могат да бъдат различни. Една от групите се състои от хормони, които се свързват с рецептори, разположени вътре в клетките - обикновено в цитоплазмата. Те включват хормони с липофилни свойства - например стероидни хормони (полови, глюко- и минералкортикоиди), както и хормони на щитовидната жлеза. Тъй като са мастноразтворими, тези хормони лесно проникват през клетъчната мембрана и започват да взаимодействат с рецепторите в цитоплазмата или ядрото. Те са слабо разтворими във вода, а при пренасяне през кръвта се свързват с протеини носители.
Смята се, че в тази група хормони комплексът хормон-рецептор действа като вид вътреклетъчно реле - след като се образува в клетката, той започва да взаимодейства с хроматина, който се намира в клетъчните ядра и се състои от ДНК и протеин, и по този начин ускорява или забавя работата на определени гени. Чрез селективно въздействие върху определен ген, хормонът променя концентрацията на съответната РНК и протеин и в същото време коригира метаболитните процеси.
Биологичният резултат от всеки хормон е много специфичен. Въпреки че хормоните обикновено променят по-малко от 1% от протеините и РНК в таргетната клетка, това е напълно достатъчно за получаване на съответния физиологичен ефект.
Повечето други хормони се характеризират с три характеристики:
те се разтварят във вода; не се свързват с протеини носители; започват хормоналния процес веднага щом се свържат с рецептора, който може да бъде разположен в клетъчното ядро, неговата цитоплазма или разположен на повърхността на плазмената мембрана.
Механизмът на действие на хормон-рецепторния комплекс на такива хормони задължително включва посредници, които индуцират клетъчен отговор. Най-важните от тези медиатори са сАМР (цикличен аденозин монофосфат), инозитол трифосфат и калциеви йони.
По този начин в среда, лишена от калциеви йони или в клетки с недостатъчно количество от тях, ефектът на много хормони е отслабен; при използване на вещества, които повишават вътреклетъчната концентрация на калций, възникват ефекти, идентични с ефектите на някои хормони.
Участието на калциевите йони като посредник осигурява ефекта върху клетките на хормони като вазопресин и катехоламини.
След като са изпълнили задачата си, хормоните или се разграждат в целевите клетки, или в кръвта, транспортират се до черния дроб, където се разграждат, или накрая се елиминират от тялото предимно чрез урината (напр. адреналин).
Класификация Понастоящем има доста подробна информация за химическата природа на почти всички известни на науката хормони, но общите принципи на тяхната номенклатура все още не са разработени. Структурата на дадено вещество се отразява точно от неговото химично наименование, но то обикновено е тромаво и трудно за използване и запомняне; Поради това по-често се използват тривиални имена, които показват източника (например „ инсулин “) или функцията на хормона в тялото (например пролактин). Всички хормони на хипоталамуса и някои хормони на хипофизата имат свои собствени работни имена.
По отношение на разделянето на хормоните в класове, има по-специално анатомична класификация, която свързва хормоните със специфични жлези, които извършват техния синтез. На тази основа се разграничават хормоните на хипоталамуса, хипофизната жлеза, надбъбречните жлези и др. Трябва да се отбележи обаче, че тази класификация не е напълно надеждна, тъй като хормоните могат например да се синтезират в една жлеза и да се отделят в кръвта от друг. В тази връзка е разработена алтернативна система, която разчита на химическата природа на хормоните.
Въз основа на тяхната химическа структура известните хормони се разделят на няколко основни типа:
Хормони, производни на аминокиселините Полипептиди и белтъци Стероидни хормони Хормони с друга структура - напр.циклопентанови киселини (простагландини)