14.10. Гормони

Важливе значення для життєдіяльності людського організму має й інший клас речовин — гормони, які правлять ніби за посланців від однієї частини тіла до іншої, переміщуючись із течією крові. Гормони керують певними фізіологічними процесами. Так, коли людина злякалася, її надниркові залози виділяють речовину, яку називають адреналіном (її називають також епінефрином); надниркові залози — це невеликі залози внутрішньої секреції, розташовані над нирками.

Потрапляючи в кров, адреналін спричиняє почастішання серцебиття та скорочення кровоносних судин, що призводить до підвищення кров'яного тиску та вивільнення в клітинах глюкози, яка править за джерело додаткової енергії.

Гормони характерні для багатоклітинних організмів. Одноклітинні організми в них не потребують. Завдяки гормонам здійснюється взаємодія клітин, розташованих у різних частинах тіла, що забезпечує їхню узгоджену роботу.

Тироксин — гормон, який виробляє щитоподібна залоза, — регулює процес обміну речовин. Нижче наведено структурну формулу тироксину

(це амінокислота). Він синтезується в щитоподібній залозі і, потрапляючи в струм крові, сполучається з білком (тироксинзв'язувальним глобуліном; його молекулярна маса приблизно 45 000) та переноситься в клітини, де й прискорює обмін речовин. У районах, де ґрунт і питна вода містять недостатню кількість йоду, населення може страждати на гіпотиреоз, або кретинізм (гостра форма гіпотиреозу), що супроводжуються затримкою росту й розумового розвитку. У 1820 р., лише через дев'ять років після відкриття елемента йоду, було виявлено, що добове вживання всього кількох міліграмів йоду запобігає розвитку кретинізму, а невдовзі було вироблено рекомендацію додавати з цією метою невелику кількість натрій йодиду до кухонної солі. Проте проти цього заперечували медики на тій підставі, що такі добавки можуть бути небезпечними, оскільки йод у великих кількостях отруйний (летальна доза становить 2—3 г). Це призвело до того, що на 100 років було затримано використання солі, збагаченої йодом.

Білок інсулін (підрозд. 14.3) є гормоном, який виробляє підшлункова залоза і який виділяється безпосередньо в кров. Він стимулює перенесення глюкози та деяких інших цукрів, так само як і вітаміну C, через клітинні мембрани.

Статеві гормони — стерини. До найважливіших жіночих статевих гормонів, естрогенів, належать естрадіол, естрон та естріол. Естрадіол має структуру 

Два інші гормони мають аналогічну будову з тією лише різницею, що замість кільця  вони містять  (естрон) і  (естріол). Стильбестрол (діетилстильбестрол) — сполука, одержана синтетичним шляхом і така, що не належить до стероїдів, — має естрогенні властивості. Ця сполука має таку будову

Видається цілком імовірним, що естрогенна активність розглядуваних гормонів і стильбестролу (діетилстильбестролу) пов'язана з наявністю в їхніх молекулах двох гідроксильних груп, які розташовані приблизно на відстані 1200 пм; можливо, вони утворюють водневі зв'язки з якимось специфічним білком.

Естрадіол — гормон, який виробляють клітини фолікул у яєчниках, що містять дозрілі яйцеклітини. Інтерстиціальні клітини сім'яників виробляють один із чоловічих статевих гормонів — тестостерон. Він перетворюється на андростерон. Ці сполуки мають формули

Їх утворення спричиняє появу вторинних чоловічих статевих ознак.

Кортизон — важливий стероїдний гормон, який синтезує кора надниркових залоз. Його формула

Кортизон використовують у медицині як потужний протизапальний і протиалергійний засіб, проте за тривалого приймання він справляє сильну побічну дію. У медицині застосовують і багато інших споріднених із ним сполук (кортикостероїдів). Адренокортикотропний гормон (АКТГ) — білковий гормон, що стимулює вироблення кортикостероїдів корою надниркових залоз. Молекулярна маса цього гормону 3500; АКТГ великої рогатої худоби містить 39 амінокислотних залишків. І цей гормон використовують у медицині.

Значний внесок у з'ясування механізму дії гормонів зробив американський біохімік Ерл Вілбур Сазерленд (1915—1973) своїми роботами з вивчення циклічної аденозинмонофосфатної кислоти (ЦАМФ). У процесі дослідження дії гормону адреналіну на клітини печінки та м'язів він виявив нову хімічну речовину, що діє як посередник між гормоном і клітиною, передаючи інструкцію від гормону до відповідного ферментативного механізму клітини. Він назвав цю речовину «другим посередником» та ідентифікував її як ЦАМФ такої будови:

Вона дуже схожа на АМФ, на відміну від якої має другий зв'язок між фосфатною групою й цукром, що замикає кільце. Ця речовина утворюється з АТФ під каталітичною дією специфічного ферменту аденілатциклази. У 1965 р. Сазерленд показав, що цього ферменту немає ні всередині клітини, ні поза нею, а локалізований він у клітинній мембрані. Сам по собі він не виявляє активності, але стає активним, сполучаючись із молекулою адреналіну. Активний фермент перетворює АТФ на ЦАМФ, яка вивільняється в клітині, чинячи на неї різного роду стимулювальні дії. Таким чином, сам гормон адреналін у клітину не проникає. Пізніше ЦАМФ перетворюється ферментативним шляхом на АМФ.

Було показано, що ЦАМФ, окрім вивільнення глюкози, бере участь, схоже, як другий посередник більш ніж у сорока клітинних процесах. Вона, зокрема, підвищує скоротливість серцевого м'яза, збільшує виділення хлоридної кислоти залозами слизової оболонки шлунка, знижує аглютинацію тромбоцитів крові, посилює або знижує утворення низки ферментів. Подальше вивчення циклічної АМФ, а можливо й інших других посередників, дасть змогу одержати значно повнішу інформацію про те, яким чином клітини організму взаємодіють між собою.