15.6.1.4: Гормони гіпофіза

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5537

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Гіпофіз є горошину структури, розташованої біля основи мозку. У людини він складається з двох часток: передньої частки і задньої частки.

Гормони передньої частки

Передня частка містить шість типів секреторних клітин, всі, крім однієї, спеціалізуються на секреції лише одного з гормонів передньої частки. Всі вони виділяють свій гормон у відповідь на гормони, що надходять до них з гіпоталамуса мозку.

Тиреотропний гормон (ТТГ)

ТТГ (також відомий як тиреотропін) - глікопротеїн, що складається з бета-ланцюга 118 амінокислот і альфа-ланцюга з 92 амінокислот. Альфа-ланцюг ідентичний тому, що міститься в двох інших гормонів гіпофіза, ФСГ і ЛГ, а також в гормоні хоріонічного гонадотропіну. Таким чином, саме його бета-ланцюг надає ТТГ унікальні властивості. Секреція ТТГ стимулюється приходом тиреотропін-рилізинг-гормону (ТРГ) з гіпоталамуса і пригнічується приходом соматостатину з гіпоталамуса.

Як випливає з назви, ТТГ стимулює щитовидну залозу виділяти свій гормон тироксин (Т ₄). Робиться це шляхом зв'язування з трансмембранними G-білково-зв'язаними рецепторами (GPCR) на поверхні клітин щитовидної залози. Деякі люди виробляють антитіла проти власних рецепторів ТТГ. Коли вони зв'язують рецептори, вони «обманюють» клітину, роблячи більше T ₄, викликаючи гіпертиреоз. Стан називається тиреотоксикозом або хворобою Грейвса.

Недоліки гормонів

Дефіцит ТТГ викликає гіпотиреоз: недостатній рівень T ₄ (і, отже, T ₃). Лікарі періодично стикаються з пацієнтами, які є гомозиготними для мутантних рецепторів ТТГ або мутантних рецепторів TRH. І в тому, і в іншому випадку вони страждають від гіпотиреозу. Дефіцит ТТГ, або мутантних рецепторів ТТГ, також був залучений як причина остеопорозу. Миші, рецептори ТТГ яких були вибиті, розвивають підвищену кількість кістково-реабсорбуючих остеокластів.

Фолікулостимулюючий гормон (ФСГ)

ФСГ - гетеродимерний глікопротеїн, що складається з тієї ж альфа-ланцюга, знайденої в ТТГ (і ЛГ), і бета-ланцюга з 118 амінокислот, що надає йому його унікальні властивості. Синтез і вивільнення ФСГ викликається надходженням з гіпоталамуса гонадотропін-рилізинг-гормону (ГнРГ). Ефект ФСГ залежить від статі. У статевозрілих жінок ФСГ (за допомогою ЛГ) діє на фолікул, стимулюючи його до вивільнення естрогенів. ФСГ, вироблений за технологією рекомбінантної ДНК (Gonal-F®), доступний для сприяння овуляції у жінок, які планують пройти екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ) та інші форми допоміжних репродуктивних технологій. У статевозрілих чоловіків ФСГ діє на сперматогонію, стимулюючи (за допомогою тестостерону) вироблення сперми.

Лютеїнізуючого гормону (ЛГ)

ЛГ синтезується в межах тих же клітин гіпофіза, що і ФСГ, і під тим же стимулом (ГнРГ). Це також гетеродімерний глікопротеїн, що складається з тієї ж 92-амінокислотної альфа-субодиниці, знайденої в ФСГ і ТТГ (а також в хоріонічному гонадотропіні) і бета-ланцюга з 121 амінокислоти, яка відповідає за його властивості.

Ефекти ЛГ також залежать від статі. У статевозрілих самок сплеск ЛГ запускає завершення мейозу I яйцеклітини і її вивільнення (овуляцію) в середині менструального циклу; ЛГ також стимулює нині порожній фолікул розвиватися в жовте тіло, яке виділяє прогестерон протягом другої половини менструального циклу. Жінки з важким дефіцитом ЛГ тепер можуть лікуватися ЛГ людини (Luveris®), виробленим за технологією рекомбінантної ДНК. ЛГ у чоловіків діє на інтерстиціальні клітини (також відомі як клітини Лейдіга) яєчок, стимулюючи їх синтезувати та секретувати чоловічий статевий гормон, тестостерон. ЛГ у чоловіків також відомий як інтерстиціальний стимулюючий гормон клітин (ICSH).

Пролактин (PRL)

Пролактин - це білок 198 амінокислот. Під час вагітності це допомагає в підготовці грудей до майбутнього вироблення молока. Після народження пролактин сприяє синтезу молока. Секреція пролактину стимулюється ТРГ і пригнічується естрогенами і дофаміном. У вагітних мишей пролактин стимулює ріст нових нейронів в нюховому центрі мозку.

Гормон росту (GH)

Гормон росту людини (HGH; також називається соматотропін) є білком 191 амінокислот. GH секретування клітин стимулюється синтезувати і звільнити GH переривчастим прибуття гормону росту рилізинг гормону (GHRH) з гіпоталамуса. GH сприяє росту тіла шляхом:

зв'язування з рецепторами на поверхні клітин печінки.
Це стимулює їх випустити інсуліноподібний фактор росту 1 (IGF-1; також відомий як somatomedin)
IGF-1 діє безпосередньо на кінцях довгих кісток, сприяючи їх зростанню

Речі, які можуть піти не так:

У дитинстві
- гіпосекреція GH виробляє короткий, але нормально-пропорційний тіла.
- Затримка росту також може бути наслідком нездатності реагувати на GH. Це може бути викликано успадкуванням двох мутантних генів, що кодують рецептори для
  - GHRH або
  - GH (викликаючи синдром Ларон, форма карликовості) або
  - гомозиготність для відключення мутації в Stat5b, який є частиною процесу сигналізації «вниз за течією» після GH зв'язує його рецептор.
- гіперсекреція призводить до гігантизму
У дорослих гіперсекреція GH або GHRH призводить до акромегалії.

Гормонозамісна терапія

GH від домашніх ссавців, як корів і свиней, не працює у людини. Так протягом багатьох років єдиним джерелом ГР для терапії було те, що витягується з залоз людських трупів. Але це постачання було відключено, коли кілька пацієнтів померли від рідкісного неврологічного захворювання, пов'язаного із забрудненими залозами. Тепер, завдяки технології рекомбінантної ДНК, рекомбінантний людський GH (rHGH) доступний. Хоча користь для пацієнтів, які страждають від дефіциту GH або низького зросту, пов'язаного з синдромом Тернера, також був тиск, щоб використовувати його, щоб стимулювати зростання у молодих людей, які не мають дефіциту, але чиї батьки хочуть, щоб вони росли високими. Так, влітку 2003, США FDA схвалив використання людського гормону росту (HGH) для хлопчиків прогнозували рости не вище 5′3″ і для дівчаток, 4′11″ навіть якщо в іншому випадку абсолютно здоровий.

АКТГ — адренокортикотропний гормон

АКТГ - пептид з 39 амінокислот. Його вирізають з більшого попередника проопіомеланокортину (POMC). АКТГ діє на клітини кори надниркових залоз, стимулюючи їх виробляти

глюкокортикоїди, такі як кортизол
мінералокортикоїди, такі як альдостерон
андрогени (чоловічі статеві гормони, як тестостерон)
У плода АКТГ стимулює кору надниркових залоз синтезувати попередник естрогену під назвою дегідроепіандростерон сульфат (ДГЕА-S), який допомагає підготувати матір до пологів.

Вироблення АКТГ залежить від періодичного надходження кортикотропін-рилізинг-гормону (CRH) з гіпоталамуса. Гіперсекреція АКТГ є частою причиною синдрому Кушинга.

Альфа-меланоцитстимулюючий гормон (α-MSH)

Альфа МСГ також є продуктом розщеплення проопіомеланокортину (POMC). Насправді α-MSH ідентичний першим 13 амінокислотам на амінотерміналі АКТГ. MSH обговорюється на окремій сторінці.

Гормони задньої частки

Задня частка гіпофіза виділяє в кровообіг два гормони — синтезовані в гіпоталамусі — вазопресин і окситоцин.

вазопресин

Вазопресин - пептид з 9 амінокислот (Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly). Він також відомий як аргінін вазопресин (AVP) і антидіуретичний гормон (АДГ). Вазопресин діє на збиральні протоки нирки, щоб полегшити реабсорбцію води в кров. Таким чином він діє на зменшення обсягу утвореної сечі (даючи їй назву антидіуретичний гормон). Дефіцит вазопресину або успадкування мутантних генів для його рецептора (званого V2) призводить до надмірної втрати сечі, стану, відомого як нецукровий діабет. Найбільш тяжко постраждалі пацієнти можуть мочитися до 30 літрів (майже 8 галонів!) сечі кожен день. Захворювання супроводжується жахливою спрагою, і пацієнти повинні постійно пити воду, щоб уникнути небезпечного зневоднення.

Інший тип рецептора вазопресину (позначений V1a) знаходиться в мозку, наприклад, у полівок та мишей (гризунів) та у приматів, таких як мавпи та люди.

Чоловічі прерійні полівки (Microtus pinetorum) та мавпи marmoset мають високий рівень рецептора V1a в мозку, як правило, моногамні та допомагають у догляді за молодняком.
Чоловічі лугові полівки (Microtus montanus) та резус-мавпи мають нижчий рівень рецептора V1a в мозку, розпусні та надають мало або зовсім не допомагають доглядати за своїми молодняками.

Лугові полівки, в мозок яких були введені вектор, що спричиняє підвищену експресію рецептора V1a, стають більш схожими на прерійні полівки у своїй поведінці. (Див. Лім, М.М. та ін. , Природа, 17 Червень 2004.)

Рівень експресії гена рецептора V1a контролюється «мікросупутником» області вище за течією (5') ORF. Цей регіон містить від 178 до 190 копій повторного тетрануклеотиду (наприклад, CAGA). Прерійні полівки мають більше копій повтору, ніж лугові полівки, і вони виражають більш високий рівень рецептора в відділах мозку, пов'язаних з цією поведінкою. Подібна мікросупутникова область присутня у карликового шимпанзе або бонобо (Pan paniscus), але набагато коротша у менш ласкавих звичайних шимпанзе (Pan troglodytes).

Вазопресин і циркадний годинник

Миші ведуть нічний спосіб життя і стають активними на початку ночі. Це циркадний ритм, який зберігається деякий час навіть після того, як світло в лабораторії вимикається щодня на 8 годин раніше (як приїзд до Лондона після рейсу з Лос-Анджелеса, Каліфорнія). Лише через 8—10 днів миші долають свій «реактивний лаг», підлаштовуючись під новий темний світловий графік. (Нам також потрібно близько одного дня, щоб скинути наші циркадні ритми за кожну годину, коли наш графік день-ніч зміщується.)

Виявляється, аргінін вазопресин, впливаючи на супрахіазматичне ядро (СКН), грає роль в цій стійкості до скидання їх циркадного годинника. Миші зі своїми генами для вибитих рецепторів V1a і V1b пристосовуються набагато швидше (2—4 дні) до зміни. Яку еволюційну перевагу надає ця стійкість до скидання циркадного годинника, незрозуміло, але розуміння механізму підвищує можливість використання наркотиків для прискорення подолання реактивного відставання, а також для допомоги тим, чиї робочі зміни періодично змінюються. (Читайте про цю роботу в Yamaguchi, Y., et al. у випуску журналу «Наука» від 4 жовтня 2013 р.).

Окситоцин

Окситоцин - пептид з 9 амінокислот (Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly). Він діє на певні гладкі м'язи, стимулюючи скорочення матки в момент пологів і стимулюючи виділення молока, коли дитина починає смоктати грудьми. Окситоцин часто дають майбутнім матерям, щоб прискорити пологи.

У гризунів окситоцин також діє на ядро accumbens та мигдалину в мозку, де він посилює зв'язок між самцями та самками після того, як вони спаровуються та зв'язуються між матір'ю та її новонародженим. У мишей окситоцин діє на поперечно-смугасті стовбурові клітини м'язів, сприяючи відновленню після того, як вони отримали травму. У людини окситоцин підвищує рівень довіри до інших людей.