При недостаточном синтезе инсулина возникает инсулинзависимый диабет или диабет первого типа. Уровень глюкозы в крови увеличивается (гипергликемия), глюкоза появляется в моче (глюкозурия), повышается содержание в крови гликозилированного гемоглобина. В связи с этим у больных сахарным диабетом появляются следующие симптомы: полиурия (частое мочеиспускание), так как глюкоза повышает осмотическое давление крови; полидипсия (жажда, сухость во рту); полифагия (частое употребление пищи, голод), так как глюкоза не окисляется и возникает дефицит энергии.
Гормон глюкагон, состоящий из 29 аминокислотных остатков, секретируется б-клетками поджелудочной железы. Он образуется из предшественника - проглюкагона, который в процессе частичного протеолиза превращается в глюкагон. Глюкагон вырабатывается, когда уровень глюкозы в крови уменьшается (гипогликемия). Глюкагон повышает уровень глюкозы в крови за счет распада гликогена, активируя фермент фосфорилазу по механизму срочной регуляции (аденилатциклазная система). Кроме того, глюкагон стимулирует образование глюкозы из аминокислот путем индукции синтеза ферментов глюконеогенеза.
12.1.6 Гормоны мозгового вещества надпочечников: адреналин, норадреналин, химическое строение, влияние на обменные процессы
В мозговом веществе надпочечников вырабатываются гормоны - адреналин, норадреналин. Они синтезируются из аминокислоты тирозина.
Адреналин, норадреналин относятся к катехоламинам, т.е. к классу органических веществ, обладающих сильным биологическим действием.
Адреналин повышает уровень глюкозы в крови за счет распада гликогена, активируя фермент фосфорилазу по механизму срочной регуляции (аденилатциклазная система). Кроме этого, адреналин и норадреналин оказывают мощное сосудосуживающее действие, вызывая повышение артериального давления и увеличение частоты сердечных сокращений.
12.2 Лабораторно-практические работы
12.2.1 Методика определения адреналина
а) помещают каплю раствора адреналина в пробирку, добавляют каплю 2% соляной кислоты, каплю нитритно-молибдатного реактива и перемешивают стеклянной палочкой. Наблюдают появление желто-оранжевой окраски;
б) добавляют 1 каплю 4% раствора щелочи, окраска становится малиново-красной;
в) прибавляют 2-3 капли 2% раствора соляной кислоты, окраска переходит в лимонно-желтую.
12.2.2 Методика определения инсулина (реакция Геллера)
К 10 каплям концентрированной азотной кислоты осторожно по стенке пробирки приливают равный объем (10 капель) раствора инсулина. Пробирку наклоняют под углом 45? так, чтобы жидкости на смешивались. На границе двух жидкостей образуется белый аморфный осадок в виде небольшого кольца.
Практическое занятие № 13
Задание к занятию № 13
Тема: Гормоны.
Учебные и воспитательные цели:
- Общая цель: привить знания о влиянии на обмен веществ гормонов гипофиза, щитовидной железы, коры надпочечников, половых гормонов, о клинических проявлениях заболеваний, связанных с гипо-, гиперфункций данных гормонов, а также применении гормонов в качестве лечебных препаратов.
- Частные цели: уметь определять наличие кортикостерона и гидрокортизона в сыворотке крови.
13.1 Основные вопросы темы
13.1.1 Гормоны гипофиза, химическое строение, влияние на обмен веществ
13.1.2 Гормоны коры надпочечников (глюкокортикоиды, минералокортикоиды), строение и влияние на обменные процессы. Гипо- и гиперфункция, клинические проявления
13.1.3 Гормоны щитовидной железы, строение. Влияние на обмен веществ. Клинические проявления при гипотиреозе, гипертиреозе. Эндемический зоб. Причины возникновения патологии и способы предупреждения
13.1.4 Гормон паращитовидной железы, химическое строение, влияние на обмен веществ.
13.1.5 Половые гормоны, химическое строение, влияние на обмен веществ
13.1.6 Применение гормонов в качестве лечебных препаратов
13.2 Лабораторно-практические работы.
13.2.1 Методика обнаружения кортикостерона и гидрокортизона в сыворотке крови
13.1 Основные вопросы темы
13.1.1 Гормоны гипофиза, химическое строение, влияние на обмен веществ
В гипофизе различают три доли: переднюю - аденогипофиз, среднюю - железистую и заднюю долю или нейрогипофиз.
В передней доле гипофиза образуются следующие гормоны: соматотропный гормон (СТГ), адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиреотропный гормон (ТТГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), лютеинизирующий гормон (ЛГ), пролактин.
Соматотропный гормон состоит из 191 аминокислотного остатка, содержит две дисульфидные связи. СТГ регулирует процессы роста и развитие всего организма. Гипофункция СТГ - гипофизарная карликовость с пропорциональным недоразвитием всего тела, в том числе скелета. Гиперфункция СТГ в детском возрасте - гигантизм с пропорциональным увеличением скелета. Гиперфункция СТГ во взрослом состоянии - акромегалия - непропорционально интенсивный рост отдельных частей тела (рук, ног, подбородка, надбровных дуг, носа, языка). Под влиянием соматотропного гормона в поджелудочной железе вырабатываются инсулин, глюкагон. Наибольшая концентрация СТГ наблюдается у новорождённых и детей до года, это объясняется их усиленным ростом в этот период жизни.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ) состоит из 39 аминокислотных остатков. Он стимулирует синтез и секрецию гормонов коры надпочечников, обладает жиромобилизующей и меланоцитстимулирующей активностью.
АКТГ особенно интенсивно секретируется в последние недели пренатального периода у плода. Достаточно высокий уровень этого гормона не меняется до 12-летнего возраста.
Тиреотропный гормон (ТТГ) состоит из двух б и в-субъединиц, б-субъединица содержит 96 аминокислотных остатков, в-субъединица - 112 аминокислотных остатков. Это сложный белок - гликопротеин. Под его влиянием в щитовидной железе вырабатываются гормоны. Содержание ТТГ особенно велико у новорождённых, в дальнейшем концентрация его снижается в 15-20 раз.
Фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ) гормоны являются сложными белками - гликопротеинами. ФСГ регулирует рост и созревания фолликул у женщин и сперматогенез у мужчин. ЛГ регулирует окончательное созревание фолликул, а также овуляцию и преобразование фолликул в желтое тело. У мужчин ЛГ стимулирует секрецию андрогенов.
Пролактин стимулирует рост молочных желез. Содержание пролактина в крови резко увеличивается в последние месяцы беременности.
Гормоны задней доли гипофиза синтезируются в особых нейронах гипоталамуса, откуда переносятся нейронами в заднюю долю гипофиза. К ним относится вазопрессин, состоящий из 9 аминокислотных остатков. Он стимулирует сокращение гладкой мускулатуры сосудов, вызывая сильное вазопрессорное действие. Кроме того, он обладает антидиуретическим действием - стимулирует обратное всасывание воды через мембраны почечных канальцев. При недостатке вазопрессина возникает заболевание - несахарный диабет, основным проявлением которого является полиурия, т.е. выделение большого количества мочи (до 10-20-литров в сутки) низкой плотности. Другой гормон задней доли гипофиза окситоцин также состоит из 9 аминокислотных остатков. Он стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки.
13.1.2 Гормоны коры надпочечников (глюкокортикоиды, минералокортикоиды), строение и влияние на обменные процессы. Гипо- и гиперфункция, клинические проявления
У 2-х месячного эмбриона масса надпочечников равна массе почки и представлена в основном корой, продуцирующей андрогены (фетальная кора). Мозговое вещество еще не выявляется. После рождения и до года жизни идет уменьшение массы надпочечников до 4-3,5 г. После 1 года жизни вновь начинается увеличение массы надпочечников и к 10-15 годам их масса достигает 8-9 г. Фетальная кора полностью исчезает к 3-4 годам.
Функциональная активность коры надпочечников в различные периоды жизни неодинакова. С мочой в первые два - три дня у новорождённого выводятся в основном метаболиты материнских гормонов. К 4-му дню жизни ребенка происходит снижение экскреции и продукции стероидов. В это время возможно проявление клинических признаков недостаточности надпочечников. Но уже к 10-му дню жизни происходит активация синтеза гормонов коры надпочечников и улучшение общего состояния ребенка.
Общим предшественником всех кортикостероидов служит холестерин. При его синтезе образуется более 40 метаболитов, различающихся по структуре и биологической активности. Основными кортикостероидами, обладающими выраженной гормональной активностью, являются кортизол - глюкокортикоид, альдостерон - минералокортикоид и андрогены. Стероидные гормоны транспортируются кровью в комплексе со специфическими транспортными белками. Скорость синтеза и секреции кортизола регулируется гипоталамо-гипофизарной системой по механизму обратной связи.
Глюкокортикоиды повышают уровень глюкозы в крови, по механизму хронической регуляции способствуют синтезу ферментов глюконеогенеза. Минералокортикоиды - задерживают ионы Na+, ClЇ и воду в организме ( увеличивая обратное всасывание) и способствуют выведению из организма ионов К+.
Катаболизм гормонов коры надпочечников происходит прежде всего в печени. Здесь протекают реакции гидроксилирования, окисления и восстановления гормонов. Продукты катаболизма кортикостероидов (кроме кортикостерона и альдостерона) выводятся с мочой в форме 17-кетостероидов. Эти продукты метаболизма выделяются преимущественно в виде коньюгатов с глюкуроновой и серной кислотами.
У мужчин 2/3 кетостероидов образуется за счет кортикостероидов и 1/3 - за счет тестостерона (всего 12-17 мг/сут). У женщин 17-кетостероиды образуются преимущественно засчет кортикостероидов (12-17 мг/сутки).
Гипофункция гормонов коры надпочечников (гипокортицизм) - болезнь Аддисона или бронзовая болезнь развивается в результате туберкулезного или аутоиммунного повреждения. Клинические проявления: гипогликемия, выделение из организма большого количества ионов Na+, ClЇ и воды (поносы), обезвоживание, гипотония (понижение артериального давления), задержка в организме ионов К+. При этом наблюдается усиленная пигментация кожи. Это связано с тем, что по механизму обратной связи в гипофизе вырабатывается много АКТГ, который стимулирует выработку пигмента кожи меланина.
Гиперфункция гормонов коры надпочечников (гиперкортицизм) - болезнь Иценко-Кушинга или стероидный диабет, сопровождающийся гипергликемией, глюкозурией, в организме в большом количестве задерживаются ионы Na+, ClЇ и воды. Это приводит к отекам (лунообразное лицо), к повышению артериального давления.
13.1.3 Гормоны щитовидной железы, строение. Влияние на обмен веществ. Клинические проявления при гипотиреозе, гипертиреозе
Зачаток щитовидной железы выявляется у плода уже к концу первого месяца беременности. Фолликулы в ткани железы отмечается на 6-7 недели развития зародыша. С 9-11 недели в фолликулах уже появляются капли коллоида и с этого момента железа способна задерживать йод. Щитовидная железа новорожденного имеет массу 1-5 г. До 6 месячного возраста масса щитовидной железы уменьшается, а затем до 5-6 летнего возраста начинается бурное её увеличение. Затем рост щитовидной железы вновь замедляется вплоть до препубертатного периода. В это время рост её снова ускоряется. Окончательное развитие железы заканчивается к 15 годам.
Щитовидная железа состоит из множества полостей - фолликулов, заполненных вязким секретом - коллоидом. В этих фолликулах из аминокистоты-тирозина и свободного йода, поступающего с пищей и водой, синтезируются йодтиронины, входящие в составе белка тиреоглобулина. Тиреоглобулин-гликопротеин содержит 115 остатков - тирозина, синтезируется в базальной части клетки и хранится во внеклеточном коллоиде, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов.
Под действием тиреопероксидазы окисленный йод реагирует с остатками тирозина с образованием монойодтиронинов (МИТ) и дийодтиронинов (ДИТ). Две молекулы ДИТ конденсируются с образованием тироксина (Т4), а МИТ и ДИТ - с образованием трийодтиронина (Т3). Йодтиреоглобулин транспортируется в клетку путем эндоцитоза и гидролизуется ферментами лизосом с освобождением Т3 и Т4.
Синтез йодтиронинов стимулируется ТТГ гипофиза.
Йодтиронины регулируют:
рост, развитие и дифференцировку тканей;
энергетический обмен;
обмен углеводов;
обмен липидов;
обмен белков;
водно-электролитный обмен и др.
Гипофункция щитовидной железы в раннем возрасте приводит к развитию кретинизма (остановка роста, уродливое непропорциональное строение тела, умственная отсталость).
Гипофункция щитовидной железы во взрослом состоянии - микседема (слизистый отек). Клинические проявления: отеки (нарушается водно-электролитный обмен), патологическое ожирение, выпадение волос, зубов. Основной обмен при этом понижен.