Mekanisme kerja dari hormon-hormon pituitari dan hipotalamus

Regulasi hormonal dimulai dengan proses sintesis dan sekresi hormon dalam kelenjar sekresi internal. Mereka secara fungsional saling terkait dan mewakili keseluruhan tunggal. Proses biosintesis hormon, dilakukan di sel khusus, berlangsung spontan dan tetap genetis. Kontrol genetik dari biosintesis paling protein dan peptida hormon, terutama adenogipofizotropnyh dilakukan paling langsung di polysomes hormon prekursor, atau pada tingkat mRNA dari pembentukan hormon, sedangkan biosintesis hormon hipotalamus dicapai dengan pembentukan mRNA dari enzim yang mengatur berbagai langkah pembentukan hormon, t e., sintesis ekstra-bisomal terjadi. Pembentukan struktur utama dari peptida protein-hormon - akibat langsung dari penjabaran urutan nukleotida mRNA masing disintesis di daerah aktif dari genom sel penghasil hormon. Struktur sebagian besar hormon protein atau prekursornya terbentuk di polisom sesuai skema umum biosintesis protein. Perhatikan bahwa kemungkinan sintesis dan translasi mRNA hormon tertentu atau prekursornya spesifik untuk perangkat nuklir dan polisom dari jenis sel tertentu. Dengan demikian, hormon pertumbuhan disintesis di hipofisis prolaktin eosinofil anterior kecil - di eosinophilic besar, dan gonadotropin - di sel basofil tertentu. Biosintesis TRH dan LH-RG dalam sel hipotalamus agak berbeda. Peptida ini tidak terbentuk dalam matriks pada polysomes mRNA dan bagian larut sitoplasma di bawah pengaruh sistem sintetase yang tepat.

Terjemahan langsung materi genetik dalam kasus isolasi sebagian besar hormon polipeptida sering menyebabkan pembentukan prekursor aktivitas rendah - prefaktan polipeptida (prehormon). Biosintesis hormon polipeptida terdiri dari dua tahap yang berbeda: sintesis ribosom dari prekursor tidak aktif pada matriks mRNA dan pembentukan post-translasi hormon aktif. Tahap pertama berlangsung dalam sel adenohipofisis, yang kedua juga bisa dilakukan di luarnya.

Aktivasi pasca-translasi prekursor hormon mungkin dalam dua cara: dengan multi-stage molekul degradasi enzimatik disiarkan krupnomolekulyarnyh prekursor dengan menurunnya ukuran molekul dan hormon-diaktifkan karena asosiasi nonenzimatik subunit pro-hormon molekul ukuran pembesaran hormon activatable.

Pada kasus pertama, aktivasi posttranslasional adalah karakteristik untuk ACTH, beta-lipotropin, dan pada kasus kedua untuk hormon glikoprotein, khususnya gonadotropin dan TSH.

Aktivasi sekuensial hormon protein-peptida memiliki arti biologis langsung. Pertama, sambil membatasi efek hormonal di tempat pendidikan; Kedua, kondisi optimal disediakan untuk manifestasi efek peraturan polifungsional dengan penggunaan bahan genetik dan bangunan minimal, dan juga transpor seluler hormon yang difasilitasi.

Pelepasan hormon terjadi, sebagai aturan, secara spontan, dan tidak terus menerus dan merata, namun impulsif, dalam bagian terpisah yang terpisah. Hal ini disebabkan, tampaknya, dengan sifat siklis proses biosintesis, pengendapan intraselular dan pengangkutan hormon. Dalam kondisi fisiologis, proses sekretori harus memberikan tingkat hormonal tertentu dalam sirkulasi cairan. Proses ini, seperti biosintesis, dikendalikan oleh faktor-faktor tertentu. Sekresi hormon hipofisis terutama ditentukan oleh hormon pelepas hipotalamus yang sesuai dan tingkat hormon sirkulasi dalam darah. Pembentukan hormon pelepas hipotalamus itu sendiri bergantung pada efek neurotransmiter dari sifat adrenergik atau kolinergik, serta konsentrasi hormon target dalam darah.

Biosintesis dan sekresi saling terkait erat. Sifat kimiawi hormon dan mekanisme spesifik sekresinya menentukan tingkat konjugasi proses ini. Jadi, indikator ini maksimal dalam hal sekresi hormon steroid, yang berdifusi relatif bebas melalui membran sel. Besarnya konjugasi biosintesis dan sekresi hormon peptida protein dan katekolamin sangat minim. Hormon ini dilepaskan dari butiran sekretor seluler. Posisi intermediet pada indikator ini ditempati oleh hormon tiroid, yang disekresikan dengan melepaskannya dari bentuk protein terikat.

Jadi, perlu ditekankan bahwa sintesis dan sekresi hormon hipofisis dan hipotalamus dilakukan sampai batas tertentu secara terpisah.

Elemen struktural dan fungsional utama dari proses sekresi hormon peptida protein adalah butiran sekretoris atau vesikula. Ini adalah formasi morfologi khusus bentuk ovoid dengan berbagai ukuran (100-600 nm), dikelilingi oleh membran lipoprotein tipis. Butir sekretor dari sel penghasil hormon muncul dari kompleks Golgi. Unsur-unsurnya mengelilingi hormon prohormon atau hormon, berangsur-angsur membentuk butiran, yang melakukan sejumlah fungsi yang saling terkait dalam sistem proses yang bertanggung jawab atas sekresi hormon. Mereka bisa menjadi tempat aktivasi prohormon peptida. Fungsi kedua yang dilakukan butiran adalah penyimpanan hormon di dalam sel sampai rangsangan sekretor tertentu terpapar. Membran granule membatasi pelepasan hormon ke dalam sitoplasma dan melindungi hormon dari tindakan enzim sitoplasma yang dapat melumpuhkannya. Zat dan ion spesifik yang terkandung dalam butiran memiliki arti penting dalam mekanisme deposisi. Ini termasuk protein, nukleotida, ion, tujuan utamanya adalah pembentukan kompleks non-kovalen dengan hormon dan pencegahan penetrasi melalui membran. Butir sekretori memiliki kualitas lain yang sangat penting - kemampuan untuk bergerak ke pinggiran sel dan mengangkut hormon yang tersimpan di dalamnya ke membran plasma. Gerakan butiran dilakukan di dalam sel dengan keikutsertaan organel sel - mikrofilamen (diameternya 5 nm), dibangun dari protein aktin, dan mikrotubulus berongga (diameter 25 nm), terdiri dari kompleks protein kontraktil tubulin dan dynein. Dalam kasus kebutuhan untuk memblokir proses sekretori, obat yang menghancurkan mikrofilamen atau memisahkan mikrotubulus (sitokrinum B, colchicine, vinblastine) biasanya digunakan. Pengangkutan granul intraseluler memerlukan pengeluaran energi dan adanya ion kalsium. Membran butiran dan membran plasma dengan partisipasi kalsium saling bersentuhan satu sama lain, dan rahasianya dilepaskan ke ruang ekstraselular melalui "pori-pori" yang terbentuk di membran sel. Proses ini disebut exocytosis. Butiran yang hancur dapat dalam beberapa kasus direkonstruksi dan dikembalikan ke sitoplasma.

Titik awal sekresi hormon peptida protein adalah peningkatan pembentukan AMP (cAMP) dan peningkatan konsentrasi intraselular ion kalsium yang menembus membran plasma dan merangsang perpindahan butiran hormon ke membran sel. Proses yang dijelaskan di atas diatur baik secara intraseluler dan ekstraseluler. Jika regulasi intraselular dan pengaturan diri fungsi penghasil hormon sel pituitari dan hipotalamus sangat terbatas, mekanisme kontrol sistemik memastikan aktivitas fungsional hipofisis dan hipotalamus sesuai dengan keadaan fisiologis organisme. Pelanggaran proses regulasi dapat menyebabkan patologi fungsi kelenjar yang serius dan, akibatnya, dari keseluruhan organisme.

Pengaruh regulasi dapat dibagi menjadi stimulasi dan penghambatan. Inti dari semua proses regulasi adalah prinsip umpan balik. Tempat utama dalam pemesanan fungsi hormon kelenjar pituitary adalah struktur struktur saraf pusat, dan di tempat pertama ke hipotalamus. Dengan demikian, mekanisme fisiologis yang mengendalikan aktivitas kelenjar pituitary dapat dibagi menjadi saraf dan hormonal.

Mengingat proses regulasi sintesis dan sekresi hormon hipofisis, pertama-tama kita harus menunjukkan hipotalamus dengan kemampuannya untuk mensintesis dan mensekresi neurohormon - melepaskan hormon. Seperti yang ditunjukkan, regulasi hormon adenohypophyseal dilakukan dengan bantuan pelepasan hormon yang disintesis pada inti nukleus hipotalamus tertentu. Unsur-unsur sel kecil dari struktur hipotalamus ini memiliki jalur konduktif yang menghubungkan pembuluh-pembuluh dari jaringan kapiler primer, dimana hormon pelepasnya bekerja, mencapai sel adenohypophyseal.

Mengingat hipotalamus sebagai pusat neuroendokrin, t. E. Sebagai tempat transformasi di impuls saraf sinyal hormonal tertentu, pembawa yang melepaskan hormon, para ilmuwan mengeksplorasi kemungkinan mempengaruhi sistem mediator yang berbeda secara langsung pada proses sintesis dan hormon sekresi adenogipofizarnyh. Dengan bantuan teknik instruksional canggih, para peneliti menemukan, misalnya, peran dopamin dalam regulasi sekresi dari sejumlah hormon tropik dari adenohypophysis tersebut. Dalam hal ini, dopamin bertindak tidak hanya sebagai neurotransmitter, memesan fungsi hipotalamus, tetapi juga sebagai releasing hormone yang terlibat dalam regulasi fungsi hipofisis anterior. Data serupa diperoleh untuk norepinephrine, yang terlibat dalam pengendalian sekresi ACTH. Fakta pengendalian ganda sintesis dan sekresi hormon adeno-hipofisis sekarang terbentuk. Titik utama penerapan berbagai neurotransmitter dalam sistem regulasi hormon pelepas hipotalamus adalah struktur hipotalamus di mana mereka disintesis. Saat ini, spektrum zat aktif fisiologis yang terlibat dalam regulasi neurohormon hipotalamus cukup luas. Neurotransmitter klasik adrenergik dan kolinergik alam ini, sejumlah asam amino, zat morfin-seperti tindakan - endorfin dan enkephalins. Zat ini adalah penghubung utama antara sistem saraf pusat dan sistem endokrin, yang pada akhirnya memastikan kesatuan mereka di tubuh. Aktivitas fungsional sel neuroendokrin hipotalamus dapat dikendalikan secara langsung oleh berbagai bagian otak dengan bantuan impuls saraf yang datang melalui berbagai cara aferen.

Baru-baru ini, masalah lain muncul pada neuroendokrinologi: studi tentang peran fungsional hormon pelepasan yang dilokalisasi di struktur lain sistem saraf pusat, di luar hipotalamus dan tidak terkait langsung dengan regulasi hormon fungsi adenohipofisis. Telah dipastikan eksperimental bahwa keduanya dapat dianggap sebagai neurotransmitter dan sebagai neuromodulator dari sejumlah proses sistemik.

Di hipotalamus, hormon pelepas dilokalisasi di daerah atau nukleus tertentu. Sebagai contoh, LH-RH dilokalisasi di hipotalamus anterior dan mediobasal, TRH - di hipotalamus tengah, KRG - terutama di daerah posteriornya. Ini juga tidak mengecualikan distribusi difus di kelenjar neurohormon.

Fungsi utama hormon adenohypophyseal adalah mengaktifkan sejumlah kelenjar endokrin perifer (korteks adrenal, kelenjar tiroid, gonad). Hormon tropis pituitari - ACTH, TTG, LH dan FSH, STH - menyebabkan respons spesifik. Dengan demikian, penyebab pertama pertumbuhan (hipertrofi dan hiperplasia) zona bundel korteks adrenal dan peningkatan selnya dalam sintesis glukokortikoid; Yang kedua adalah pengatur utama morfogenesis aparatus folikular kelenjar tiroid, berbagai tahap sintesis dan sekresi hormon tiroid; LH adalah stimulator utama ovulasi dan pembentukan tubuh kuning di ovarium, pertumbuhan sel interstisial pada testis, sintesis estrogens, progestin dan androgen gonad; FSH menyebabkan percepatan pertumbuhan folikel ovarium, membuat mereka peka terhadap aksi LH, dan juga mengaktifkan spermatogenesis; STG, yang bertindak dengan cara merangsang sekresi somatominsin hati, menentukan pertumbuhan linier tubuh dan proses anabolik; LTG mempromosikan manifestasi aksi gonadotropin.

Perlu juga dicatat bahwa hormon tropik kelenjar pituitari, yang menunjukkan pengaruhnya sebagai pengatur fungsi kelenjar endokrin perifer, seringkali dapat memiliki efek langsung. Jadi, misalnya, ACTH sebagai pengatur utama sintesis glukokortikoid memberikan sejumlah efek ekstradrenal, khususnya stimulasi lipolitik dan melanosit.

Hormon asal hipotalamus-hipofisis, yaitu protein-peptida, sangat cepat hilang dari darah. Masa paruh waktu mereka tidak melebihi 20 menit dan dalam kebanyakan kasus berlangsung 1-3 menit. Hormon protein-peptida cepat terakumulasi di hati, di mana mereka secara intensif terdegradasi dan tidak aktif oleh peptidase spesifik. Proses ini bisa diamati di jaringan lain, begitu juga di dalam darah. Metabolit hormon protein peptida tampaknya diturunkan terutama dalam bentuk asam amino bebas, garam dan peptida kecilnya. Mereka diekskresikan di tempat pertama dengan air kencing dan empedu.

Hormon sering memiliki tropisme tindakan fisiologis yang cukup jelas. Sebagai contoh, ACTH bekerja pada sel-sel korteks adrenal, jaringan adiposa, jaringan saraf; gonadotropin - pada sel-sel gonad, hipotalamus dan sejumlah struktur lainnya, yaitu organ, jaringan, dan sel target. Hormon pituitari dan hipotalamus memiliki berbagai efek fisiologis pada sel-sel dari berbagai jenis dan pada berbagai reaksi metabolik pada sel yang sama. Struktur tubuh sesuai dengan tingkat ketergantungan fungsi mereka pada tindakan hormon ini atau lainnya terbagi menjadi hormon yang bergantung dan peka hormon. Jika yang pertama benar-benar dikondisikan oleh adanya hormon dalam proses diferensiasi dan fungsi penuh, sel-sel sensitif hormon dengan jelas menampilkan tanda fenotipik mereka dan tanpa hormon yang sesuai, tingkat manifestasi mereka dimodulasi dengan itu dalam rentang yang berbeda dan ditentukan oleh adanya reseptor khusus di sel.

Interaksi hormon dengan protein reseptor yang sesuai dikurangi menjadi ikatan molekul hormon dan reseptor non kovalen dan reversibel, yang menghasilkan pembentukan kompleks protein-ligan spesifik yang dapat mencakup banyak efek hormonal dalam sel. Jika protein reseptor tidak ada di dalamnya, maka resistan terhadap aksi konsentrasi fisiologis hormon. Reseptor adalah perwakilan periferal yang diperlukan dari fungsi endokrin yang sesuai, yang menentukan kepekaan fisiologis awal dari sel yang bereaksi terhadap hormon, yaitu kemungkinan dan intensitas penerimaan, pelaksanaan dan realisasi sintesis hormonal dalam sel.

Efektivitas regulasi hormon metabolisme sel ditentukan baik oleh jumlah hormon aktif yang memasuki sel target dan oleh tingkat kandungan reseptor di dalamnya.