Рецепторы и вторичные посредники

Гормоны действуют через рецепторы, расположенные в мембране клетки или внутри неё 12.

Рецептор инсулина обладает тирозинкиназной активностью: его β-субъединицы фосфорилируют друг друга, а затем белки IRS, которые присоединяют фосфоинозитид-3-киназу 3. Её продукт — липидный вторичный посредник PIP3 — активирует PDK1 и AKT 34.

Рецепторы, сопряжённые с G-белками, образуют самое многочисленное семейство мембранных белков; их полипептидная цепь пересекает мембрану семь раз 1. Рецепторы глюкагона, ГПП-1 и ТТГ, а также β-адренорецепторы стимулируют аденилатциклазу, которая образует циклический АМФ (цАМФ) 45. цАМФ активирует протеинкиназу A, а фосфодиэстеразы его расщепляют 13. Рецептор грелина активирует Gq и фосфолипазу C, которая образует диацилглицерол и инозитол-1,4,5-трисфосфат; последний открывает кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума 4.

Кортизол и T3 связываются с ядерными рецепторами — факторами транскрипции, зависимыми от лиганда 24. Рецептор T3 образует на ДНК пару с RXR; при связывании T3 корепрессор сменяется коактиватором 6. Рецептор лептина, относящийся к цитокиновым рецепторам I типа, передаёт сигнал через киназу JAK2 и STAT3 4.

Инсулин и глюкагон

Инсулин, который образуют β-клетки поджелудочной железы, снижает уровень сахара в крови, а глюкагон, образуемый α-клетками, повышает его 4.

Высокая концентрация глюкозы и инсулин подавляют выделение глюкагона, а низкая концентрация глюкозы его стимулирует 4. В мышцах AKT способствует перемещению переносчика глюкозы GLUT4 в плазматическую мембрану 34. В гепатоцитах глюкагон повышает концентрацию цАМФ; затем протеинкиназа A инактивирует гликогенсинтазу и через киназу фосфорилазы активирует гликогенфосфорилазу 7. Метформин действует главным образом за счёт подавления глюконеогенеза в печени 7.

Адреналин и кортизол

Адреналин учащает сердцебиение и расширяет дыхательные пути, а кора надпочечников выделяет кортизол в суточном ритме и при стрессе 452.

β1-Адренорецепторы стимулируют сокращение сердечной мышцы, а β2-адренорецепторы через цАМФ расслабляют гладкие мышцы дыхательных путей 45.

Передача сигнала β2-адренорецептора в гладких мышцах дыхательных путейГладкомышечная клетка дыхательных путей
  1. АТФ
  2. АденилатциклазаMg2+Активируется субъединицей Gsα связавшего агонист β2-адренорецептора
  3. Циклический АМФ
  4. Протеинкиназа A (голоэнзим)цАМФ связывается с регуляторными субъединицами, высвобождая каталитические
  5. Свободные каталитические субъединицы протеинкиназы A
  6. Каталитическая субъединица протеинкиназы AАТФ, Mg2+Другие субстраты фермента — KCa-каналы и белок теплового шока 20
  7. Фосфорилированная киназа лёгких цепей миозина
  8. несколько стадийСнижается фосфорилирование регуляторной лёгкой цепи миозина
  9. Расслабленная гладкая мышца дыхательных путей

β2-селективные агонисты, например сальбутамол, пришли на смену неселективным — таким как адреналин, который вызывал тахикардию и тремор 5. При астме или хронической обструктивной болезни лёгких с обратимой обструкцией кардиоселективные бета-адреноблокаторы, применявшиеся от 3 до 28 дней, объём форсированного выдоха за первую секунду не изменяли (−0,42% от исходного значения, 95% ДИ от −3,74 до 2,91), тогда как однократная доза снижала его на 7,46% (5,59–9,32) по сравнению с плацебо 8.

Кортикотропин-рилизинг-гормон гипоталамуса стимулирует выделение АКТГ передней долей гипофиза, АКТГ стимулирует образование глюкокортикоидов, а глюкокортикоиды подавляют оба процесса по механизму отрицательной обратной связи 2.

Гормоны щитовидной железы

Щитовидная железа образует йодсодержащие гормоны; ТТГ — гормон гипофиза — стимулирует их образование, а они подавляют секрецию ТТГ 6.

Синтез и активация гормонов щитовидной железыФолликул щитовидной железы, затем ткани-мишени
  1. Йодид в плазме крови
  2. Натрий-йодидный симпортер (SLC5A5)2 Na+ПерхлоратТиреотропный гормон (ТТГ) усиливает экспрессию симпортера
  3. Йодид в фолликуле щитовидной железы
  4. Тиреоидная пероксидаза (TPO)Гем b, H2O2, образуемая двойной оксидазой 2 (DUOX2)Моно- и дийодтирозильные остатки образуются в полости фолликула
  5. Йодтирозильные остатки тиреоглобулина
  6. Тиреоидная пероксидаза (TPO)H2O2Два дийодтирозила соединяются, остаётся дегидроаланин; образуется и немного T3
  7. Тироксиновые остатки тиреоглобулина
  8. Катепсины B, K и LПротеолиз тиреоглобулина в полости фолликула и после эндоцитоза
  9. Тироксин (T4)
  10. Йодтирониндейодиназы 1 и 2 (DIO1, DIO2)Дейодирование наружного кольца; у человека DIO2 образует большую часть T3 крови
  11. Трийодтиронин (T3)
  12. Йодтирониндейодиназа 3 (DIO3)Дейодирование внутреннего кольца инактивирует T3; из T4 DIO3 даёт реверсивный T3
  13. 3,3′-Дийодтиронин

T4 — прогормон; у человека циркулирующий T3 образуется преимущественно при участии дейодиназы 2-го типа 6. Обратную связь опосредует β-рецептор тиреоидных гормонов: у мальчика и его отца, гетерозиготных по варианту, который лишил этот рецептор способности связывать T3, концентрация T4 в сыворотке составляла 24,7 и 17,9 µg/dl (норма 5,0–12,0) при нормальном уровне ТТГ 96.

Лептин, грелин и ГПП-1

Жировая ткань, желудок и кишечник выделяют гормоны, которые изменяют аппетит и секрецию инсулина 4.

Лептин жировой ткани уменьшает потребление пищи, действуя через гипоталамус; наследственное отсутствие лептина или его рецептора вызывает тяжёлое ожирение с раннего возраста 4. Грелин желудка усиливает аппетит, а для активации его рецептора необходимо октаноилирование, которое осуществляет MBOAT4 4. ГПП-1, выделяемый L-клетками кишечника, стимулирует глюкозозависимое выделение инсулина и снижает концентрацию глюкагона в плазме 4.