Гормоны

На ранних стадиях эмбриогенеза различить пол по строению половых желез невозможно: зачаток половой железы оказывается бисексуальным. Позже появляются эпителиальные тяжи — зачатки семенных канальцев (развитие мужских особей).

1. Семенные железы. Мужские половые гормоны

В семенных железах, в извитых канальцах, имеются спермогенные клетки, в которых образуются сперматозоиды. В семенных железах образуются также гормоны. и они, следовательно, являются железами внутренней секреции. С давних пор известно, что кастрация (удаление семенных желез) у животных, а также у человека вызывает глубокие изменения в их поведении. Пересадка семенной железы кастрированным животным предохраняет их от последствий кастрации. Эти данные, с одной стороны, указывают на то, что в семенных железах образуются активные вещества, а с другой стороны, что железы являются основным органом, в котором продуцируются мужские половые гормоны. Мужские половые гормоны носят название андрогенных гормонов (греч. andros — мужчина).

Существуют биологические тесты, позволяющие обнаружить андрогены в тех или иных материалах. К ним относится тест на рост гребня у кастрированных петушков. Кастрация приводит к резкому уменьшению гребня и его кровенаполнения. Введение андрогенов кастрированным петушкам вызывает рост и кровенаполнение гребня. Установлена прямая зависимость между количеством введенного гормона и интенсивностью роста гребня. Это позволяет не только выявлять наличие андрогенов, но и судить об их количестве.

Другим биологическим тестом является проба на кастрированной рыбке горчаке. У горчака в период спаривания появляется красивый брачный наряд. После кастрации этого не наблюдается. Прибавление к поде аквариума, в котором плавают кастрированные горчаки, материала, содержащего андрогены, уже через несколько часов сказывается в появлении у рыбок брачного наряда.

Андрогенные гормоны  нерастворимы в воде, а растворимы в органических растворителях. Следовательно, они относятся к липидам. Прообразом их может служить полициклический углеводород андростан.

Из семенных желез  быка и жеребца выделен гормон, получивший название тестостерон. Химическая структура тестостерона была установлена путем его синтеза из холестерина.

Из корковой части  надпочечников выделены четыре вещества, обладающие андрогенными свойствами: андростерон; 3,17-андростендион; 3,11,17-андростендиол и 17-оксипрогестерон.

Андрогены выделяются из организма с мочой. Еще до изолирования (1935 г.) тестостерона из семенных желез, из мочи мужчин были получены (1927 г.) в кристаллическом виде андростерон и дегидроизоандростерон.

Синтетический андроген — метилтестостерон — получил  широкое применение в медицинской  практике.

   

Метилтестостерон при  введении его в организм в шесть  раз активнее тестостерона. Андрогенные  гормоны, как и экстракты, полученные из семенных желез, при введении их в организм кастрированных самцов предохраняют их от явлений кастраций. Андростероны влияют на процессы обмена веществ. У растущих организмов они сказываются на азотистом обмене, усиливая задержку организмом (ретенцию) азота (использование белков пищи для увеличения массы белков тканей).

2. Обмен андрогенных гормонов

Выделение из семенных желез  корковой части надпочечников и  из мочи мужских и женских особей андрогенных гормонов поставило к разрешению вопрос об их образовании и о взаимосвязи между ними.

При инкубации ткани  семенных желез с меченным по углероду ацетатом было установлено образование  меченного радиоактивным углеродом  тестостерона. Известно, что уксусная кислота в организме животных используется для синтеза холестерина, в составе которого имеется такой же циклический компонент — циклопентанпергидрофенантрен, как и в тестостероне. Возникает вопрос, образуется ли из уксусной кислоты в семенных железах холестерин, а затем из него — тестостерон? Иными словами, стоит ли холестерин на пути образования тестостерона из уксусной кислоты? Имеющиеся экспериментальные данные говорят о том, что синтез тестостерона из уксусной кислоты происходит без промежуточного образования холестерина.

Наиболее активен из природных андрогенных гормонов тестостерон. Из него, по-видимому, образуются иные андрогенные гормоны. Установлено превращение тестостерона: в андростерон и в дегидроизоандростерон— вещества, обнаруживаемые в моче мужских и женских особей. В моче имеются еще два андростерона, образующиеся из тестостерона: изоандро-стерон и этиохоланолон.

Тестостерон в организме может дать начало образованию иных андрогенных гормонов не только в семенных железах. Превращение тестостерона в андростерон наблюдали при введении его в кастрированный организм, а также в организм женщин. В этих опытах из мочи был выделен этиохоланолон.

В превращении и в  выделении андрогенных гормонов из организма участвует печень. При  введении собаке с фистулой желчного пузыря тестостерона и апдростерона можно наблюдать выделение с желчью андрогенных гормонов. Далее, при инкубировании ткани печени с прибавлением к ней тестостерона происходит его исчезновение с образованием продуктов превращения — андрогенных гормонов. Происходит ли в организме глубокий распад андрогенных гормонов — сказать пока еще трудно. Опыты с введением мышам меченного радиоактивным углеродом тестостерона показали, что приблизительно 5% его радиоактивности обнаруживается в выдыхаемом углекислом газе.

Андрогенные гормоны выделяются с мочой в неактивном состоянии в виде эфиров серной кислоты. Эти эфиры растворимы в воде; при гидролизе их в кислоте образуются активные, нерастворимые в воде андрогенные гормоны.

Биологическое значение. С деятельностью гормонов связано развитие и проявление вторичных половых признаков и устойчивого полового влечения. Выделение андрогенных гормонов протекает непрерывно. Стероидные гормоны сравнительно свободно проникают через клеточные мембраны и связываются в клетках-мишенях со специфическими белковыми рецепторами. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс проникает в кариоплазму, где и оказывает через ферментные системы влияние на матричный синтез ДНК и РНК, а затем – на клеточный синтез белка. Андрогены стимулируют биосинтез белка в мышечной ткани, вызывают накопление в организме азота, фосфора, калия, натрия, хлора. Тестостерон в 2 раза активнее дегидроандростерона, в 6 раз активнее андостерона.

Патология. Выделение гормонов нарушается при орхитах, эпидимитах, травмах, опухолях семенников, инфекциях, интоксикациях.

ЯИЧНИКИ 

Основным органом, в котором образуются женские половые гормоны, являются яичники (ovaria). В яичнике различают наружный, или корковый, слон и расположенный под ним мозговой слой. Тяжи эпителиальных клеток проникают вглубь яичника и образуют в нем маленькие гнезда- Некоторые из них впоследствии развиваются в фолликулы с яйцеклеткой внутри. С момента рождения до момента полового созревания фолликулы медленно увеличиваются в размере. К половому созреванию фолликулы резко увеличиваются и наиболее зрелый из них лопается, освобождая заключенное в нем яйцо; наступает овуляция. Затем место разрыва смыкается, полость фолликула заполняется кровью и впоследствии прорастает соединительной тканью. Эпителий фолликула разрастается, в клетках его откладываются липиды, окрашенные в желтый цвет. Возникающее образование получило название «желтое тело» (у многих видов животных — крысы, мыши — «желтое тело» не имеет окраски).

Если освободившееся яйцо не оплодотворилось, через некоторое время наступает инволюция (обратное развитие) желтого тела. В случае же оплодотворения яйца и укрепления зародыша в матке желтое теле продолжает расти, достигает размера около трети всего яичника и существует в течение всей беременности. Одновременно с первой овуляцией наступает первый половой цикл, у животных — первая течка.

Удаление яичников — кастрация  — приводит к ряду изменении в  организме. При кастрации недоразвиваются  внутренние половые органы (яйцеводы, матка, влагалище), атрофируются молочные железы, не наступает половая зрелость, отсутствует половой инстинкт. Пересадка яичников кастрированным самкам устраняет у них явления кастрации. Отсюда следует, что яичники являются органом внутренней секреции.

Гормоны образуются в фолликулах яичника  и в желтом теле.

3. Химия эстрогенов

Женские половые гормоны получили название эстрогены (греч. estrus — течка). В деле их изучения большое значение имела разработка методов их определения с помощью биологических тестов.

С помощью биологических  тестов было установлено наличие  эстрогенов в экстрактах из яичников и из плаценты, в крови ив моче (особенно много эстрогенов в моче беременных женщин и самок). В кристаллическом виде получены следующие эстрогены: 1) фолликулин или эстрон (из яичников, плаценты и из мочи беременных, а также из экстрактов корковой части надпочечников), 2) эстриол {из мочи беременных) и 3) эстрадиол (из мочи беременных и синтетически). Все они имеют в своих молекулах циклический компонент в виде дегидрофенантренциклопентана и прототипом их может явиться циклический углеводород эстран. Этот углеводород отличается от аидростана тем, что у него в молекуле есть только одна метильная группа у 13-го углеродного атома:

Из всех эстрогенов, формулы  которых здесь приведены, наиболее активным является эстрадиол, образующийся в фолликулах яичников. Эстрон и эстриол есть производные эстрадиола.

Интересно отметить, что  в семенных железах жеребцов обнаружен  эстрон. Моча жеребцов — наиболее богатый  источник для получения эстрона.

Эстрогены выделяются с  мочой, главным образом в виде эфиров серной кислоты и соединений с глюкуроновой кислотой. Соединения эти раствори-

мы в воде, в то время  как свободные эстрогены в  воде нерастворимы. Связывание эстрогенов с серной кислотой и с глюкуроновой кислотой происходит в печени.

В превращениях эстрогенов, ведущих к их инактивированию, а также к выделению их из организма, большую роль играет печень. Поражения печени сопровождаются повышением содержания эстрогенов в крови. Эстрогены (эстрон и эстрадиол) образуются из холестерина.

Вещества, обладающие эстрогенным действием. Известны нестероид-ные вещества, обладающие эстрогенным действием. К ним относится диок-сидиэтилстильбен, известный под названием стильбэстрола. Он значительно (в 3—5 раз) активнее эстрона и его можно вводить в организм без потери активности через рот. Эстрогены приходится вводить парентерально.

4. Гормон желтого тела, прогестерон

В желтом теле образуется гормон, получивший название гормона  беременности, или прогестерона. В опытах на кроликах было установлено, что разрушение желтого тела через несколько дней после полового акта приводит к тому, что беременность несмотря на наличие оплодотворенных яйцеклеток не продолжается. В 1929 г. из желтого тела были приготовлены экстракты, способные поддерживать течение беременности у крольчих при удалении у них яичников. Гормон получен из экстрактов в кристаллическом виде и установлена его химическая структура.

Прогестерон влияет па матку, подготавливая ее слизистую и мышечную оболочку к возможной беременности. Далее он тормозит во время беременности овуляцию и стимулирует развитие молочных желез.

Прогестерон образуется также в плаценте и в корковой части надпочечников. Материалом для образования прогестерона является холестерин.

Прогестерон подвергается в печени превращениям, ведущим к  его инактивированию. В печени продукт восстановления прогестерона — прегнан-диол — связывается с глюкуроновой кислотой и в связанном виде выделяется с мочой.

Биосинтез. Биосинтез женских половых гормонов протекает циклически. Экстрогены в яичнике образуются в клетках внутренней теки фолликулов, звёздчатых клетках жёлтых тел и интерстициальных клетках. После овуляции гранулёзные клетки прорастают в кровяной сгусток и постепенно трансформируются в лютеиновые клетки, образуя жёлтое тело, продуцирующее гестагены. При отсутствии беременности жёлтое тело рассасывается. Эти процессы регулируются нейрогуморально. Так, в начале цикла гипофиз выделяет фоллитропин. Под его влиянием развиваются фолликулы яичника, в которых под воздействием лютропина гипофиза синтезируются эстрогены. Они стимулируют рост фолликулов и их чувствительность к гонадотропинам. Когда инкреция эстрогенов достигает максимума, происходит выброс больших количеств лютропина из гипофиза. Под их влиянием происходит овуляция. В дальнейшем развивается женское тело, где прогестерон и его аналоги.

Во время беременности в женском организме развивается  плацента, где продуцируются гормоны. Образование всех пяти групп гормонов катализируются одними и теми же ферментными  системами, хотя существуют некоторые различия. Биосинтез релаксина и хорионгонадотропина – типичный синтез белка.

Патология. К патологическим нарушениям выделения гормонов относятся различные заболевания: недоразвитость яичников, кисты яичников, дисфункция гипофиза и щитовидной железы и др. Эти явления приводят к нарушениям реакций обмена веществ, в которых участвуют гормоны.