Hormony - podział i mechanizm działania

Komórki organizmu komunikują się ze sobą na drodze sygnalizacji nerwowej i chemicznej. Spośród substancji chemicznych o charakterze sygnałowym szczególną rolę odgrywają hormony, które po związaniu z specyficznym receptorem na powierzchni lub wewnątrz komórki wywołują kaskadę reakcji prowadzącą do modyfikacji jej funkcji.

Rodzaje sygnalizacji komórkowej

Sygnalizacja komórkowa może przybierać różne postacie, w zależności od zasięgu oddziaływania cząsteczki sygnałowej. Wyróżnia się autokrynne, parakrynne, endokrynne lub neurokrynne działanie cząsteczek sygnałowych.

Czym są hormony?

Hormon jest to substancja organiczna:

• wytwarzana przez wyspecjalizowane komórki gruczołowe gruczołów dokrewnych lub inne komórki organizmu, 

• wydzielana do krwi, limfy lub płynu zewnątrzkomórkowego,

• transportowana do komórek docelowych, gdzie łączy się ze specyficznymi receptorami i wywołuje charakterystyczne efekty fizjologiczne. 

Hormony regulują czynność różnych tkanek i narządów, przyczyniając się do zachowania stałych parametrów środowiska wewnętrznego organizmu przy ciągle zmieniającym się środowisku zewnętrznym. 

Ze względu na miejsce wydzielania wyróżnia się: 

• hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne, 

• hormony tkankowe 

• neurohormony 

Hormony mają różną budowę chemiczną. Wyróżnia się hormony steroidowe oraz niesteroidowe. Do hormonów steroidowych należą hormony płciowe i kory nadnerczy. Do hormonów niesteroidowych należą hormony będące pochodnymi aminokwasów oraz hormony białkowe i peptydowe. 

Mechanizm działania hormonów

Budowa chemiczna hormonów decyduje o sposobie ich oddziaływania z komórką docelową. Hormony steroidowe są rozpuszczalne w tłuszczach, dlatego łatwo przenikają przez błonę komórkową. Hormony takie łączą się z receptorami wewnątrzkomórkowymi (cytoplazmatycznymi lub jądrowymi). Z kolei hormony białkowe nie przenikają przez błonę komórkową i łączą się z receptorami na jej powierzchni (błonowymi). Hormony będące pochodnymi aminokwasów nie wnikają do komórek (np. adrenalina) lub przechodzą przez błonę komórkową i łączą się z receptorami wewnątrzkomórkowymi (np. tyroksyna). 

Po związaniu się z receptorem w komórce uruchamia się łańcuch reakcji, który prowadzi do określonego efektu biologicznego. Przebieg sygnalizacji hormonalnej jest odmienny dla hormonów steroidowych i niesteroidowych. 

• Hormony  niesteroidowe
• Hormony steroidowe

Hormony  niesteroidowe10

Hormony peptydowe i białkowe a także niektóre pochodne aminokwasów (np. adrenalina) są związkami nierozpuszczalnymi w tłuszczach − nie mogą zatem przenikać przez błonę do wnętrza komórki docelowej, dlatego łączą się z receptorami białkowymi na powierzchni błony komórkowej. Prowadzi to do aktywacji zlokalizowanego w błonie białka G. Białko G łączy się następnie z enzymem – cyklazą adenylowącyklaza adenylowacyklazą adenylową, prowadząc do jej aktywacji. W dalszym etapie uaktywniona cyklaza adenylowa katalizuje reakcję przemiany ATP w cykliczny AMPAMPAMP (cAMPcAMPcAMP), który pełni funkcję tzw. wtórnego przekaźnika modyfikującego aktywność enzymów komórkowych. 

R4A0QvlfAt5J8

Ilustracja przedstawia komórkę z hormonem białkowym. Komórka to żółte koło z fioletowym mniejszym kołem w środku. W błonie komórki znajduje się białkowy receptor. Owalna część receptora leży w żółtym kole, pozostała część - z zagłębieniem - jest poza kołem. W zagłębieniu receptora znajduje się hormon białkowy. Ma kształt laseczki. W środku żółtego koła od owalnej części receptora białkowego poprowadzono strzałkę do napisu "wtórny przekaźnik", a od niego jest strzałka przechodząca przez fioletowe koło. Strzałka rozgałęzia się na końcu. Tam napis "efekt fizjologiczny".

RHSN4762BMAQK

Schemat przekazywania sygnału przez receptor błonowy sprzężony z białkiem G. Hormon białkowy wiąże się z receptorem w błonie komórkowej, co aktywuje białko G i następuje wymiana GDP na GTP. Aktywne białko G pobudza cyklazę adenylanową, która przekształca ATP w cAMP. cAMP działa jako przekaźnik, wywołując specyficzną odpowiedź komórki.

Hormony steroidowe40

Hormony (i pochodne aminokwasu tyrozyny) rozpuszczają się w tłuszczach, dlatego mogą przenikać przez błony lipidowe do wnętrza komórek. Łączą się w cytoplazmie lub w jądrze z białkiem receptorowym, gdzie tworzą kompleks hormon−receptor, który oddziałuje na materiał genetyczny zmieniając aktywność genów, a tym syntezę białek komórce.

RaOFqBYFoGJX6

Ilustracja przedstawia komórkę z hormonem steroidowym. Komórka to żółte koło z fioletowym mniejszym kołem w środku. Poza komórką znajduje się białko nośnikowe - zielony kwadrat - połączone z niebieskim kołem, czyli z hormonem steroidowym. Niebieskie koło dostaje się do żółtego koła. W fioletowym kole znajduje się receptor steroidowy - to większe zielone koło połączone z mniejszym niebieskim kołem - hormonem steroidowym. Od receptora biegnie strzałka poza obręb fioletowego koła do napisu mRNA, od mRNA jedna strzałka prowadzi w lewo, w kierunku granicy żółtego koła, czyli błony komórkowej, a druga biegnie w prawo do napisu nowe białko. Od nowego białka strzałka prowadzi do napisu "efekt fizjologiczny".

Hormony tkankowe

Hormony tkankowe wydzielane są przez pojedyncze komórki lub grupy komórek w różnych narządach i tkankach. Wykazują działanie miejscowe w miejscu ich wydzielenia, głównie na drodze sygnalizacji parakrynnej. 

Ciekawostka

Erytropoetyna (EPO) jest wykorzystywana w sporcie jako środek dopingujący. Najczęściej stosują ją kolarze, biegacze oraz narciarze. Zwiększa wydolność organizmu przez wzrost ilości tlenu dostarczanego przez krew do mięśni.

RlV884VKUAlnw

Zdjęcie przedstawia kolarzy ścigających się podczas zawodów. Pochylają się nad kierownicą. Ubrani są w strój sportowy. Na głowach mają kaski, na oczach założone ciemne okulary.

Podsumowanie

• Komórki organizmu komunikują się ze sobą za pomocą cząsteczek sygnałowych, które regulują procesy metaboliczne, wzrost, rozwój i utrzymanie homeostazy. 

• W zależności od zasięgu działania, cząsteczki sygnałowe mogą działać na różne sposoby:
  - Autokrynnie – komórka wydziela substancję, która działa na nią samą.
  - Parakrynnie – substancja działa na komórki sąsiadujące, w niewielkiej odległości.
  - Endokrynnie – substancja wydzielana jest do krwi i działa na odległe narządy lub tkanki.
  - Neurokrynnie – cząsteczka sygnałowa (neuroprzekaźnik lub neurohormon) jest wydzielana przez neuron, który przekazuje impuls do innej komórki nerwowej, mięśniowej lub gruczołowej. 

• Hormony to związki chemiczne wydzielane przez gruczoły dokrewne lub komórki gruczołowe w tkankach i narządach, regulujące czynność komórek docelowych i utrzymujące równowagę wewnętrzną organizmu.

• Wyróżnia się hormony: wydzielane przez gruczoły dokrewne, hormony tkankowe oraz neurohormony.

• Mechanizm działania hormonów:
  - Hormony niesteroidowe łączą się z receptorami błonowymi, które poprzez wtórne przekaźniki modyfikują aktywność enzymów komórkowych.
  - Hormony steroidowe przenikają przez błonę komórkową i łączą się z receptorami wewnątrzkomórkowymi, wpływając bezpośrednio na ekspresję genów i syntezę białek.

Ćwiczenia utrwalające