Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 78
Текст из файла (страница 78)
«подслащенный медом») указывает на присутствиесахара в моче больных диабетом.и опытов по реконструированию, представляет собой трудоемкую, но все же выполнимую задачу.По всей вероятности, взаимодействиеинсулина с рецепторами на плазматической мембране запускает многие быстроразвивающиеся эффекты инсулина, например активацию транспорта аминокислоти глюкозы через мембрану. К числу быстро развивающихся эффектов инсулинаотносится также фосфорилирование белка,принадлежащего рибосомной 40S-субчастице. Все эти эффекты гормона не связаны с изменением содержания сАМР.
Какие вещества опосредуют действие инсулина в клетке, пока еще не установлено.35.12. Недостаточность инсулина вызываетдиабетРис. 35.15.294Гель-электрофорез экстрактаплазматических мембран клеток печени (А) и очищенного рецептора инсулина (Б). Электрофорез проводился в денатурирующих условиях. [Jacobs S.,Hazum E.,Schechter Y.,Cuatrecasas P., Proc.
Nat. Acad.Sci., 76, 4919 (1979).]Часть V.Молекулярная физиологияСахарный диабет - это сложное заболевание, которым страдают несколько сот миллионов людей. Диабет характеризуется повышенным уровнем глюкозы в крови ив моче. Выделение глюкозы с мочой наступает в условиях, когда содержание глюкозы в крови превышает способность почечных канальцев к реабсорбции. Вместес глюкозой выделяется много воды, такчто нелеченый больной в острой стадии заболевания испытывает голод и жажду. Потеря глюкозы приводит к израсходованиюзапасов углеводов, а затем и к расщеплению жиров и белков.
В результате мобилизации жиров образуется большое количество ацетил-СоА. Если ацетил-СоА неможет полностью использоваться в циклетрикарбоновых кислот из-за недостаточного количества оксалоацетата, то образуются кетоновые тела (ацетоацетат, ацетони гидроксимасляная кислота).
Вспомним,что в организме животных синтеза оксалоацетата из ацетил-СоА не происходит;у животных оксалоацетат образуется изглюкозыинекоторыхаминокислот(разд. 23.4). Выделение кетоновых тел нарушает кислотно-щелочноеравновесиеи усиливает обезвоживание организма.В итоге в острой стадии диабета у нелеченого больного может развиваться комаи наступить смерть.Сахарный диабет обусловлен недостаточностью инсулина. Причины же недостаточности инсулина в большинстве случаевнеизвестны. Диабет удается воспроизвестиу экспериментальных животных путем хирургического удаления значительной частиподжелудочной железы либо путем химического разрушения β-клеток.
Эти продуцирующие инсулин клетки избирательноразрушаются при введении аллоксана.Диабет можно также вызвать введениемантител против инсулина. Еще одно дока-в этом случае имеет место дефект рецепторов инсулина в плазматических мембранах.4. Нарушениесопряжениярецепторовинсулина. Бывают случаи, когда у больныхсекретируется нормальный инсулин, клетки-мишени содержат обычное число рецепторов инсулина и параметры связываниягормона рецептором также соответствуютнорме. По-видимому, у этих больных нарушения локализованы внутри клетки. Возможно, в частности, что отсутствует сопряжение между инсулин-рецепторным комплексом иследующимкомпонентомв цепи передачи гормонального сигнала.35.13.
Эндорфины - пептиды мозга,действующие подобно опиатамзательство той важной роли, которуюиграет инсулиновая недостаточность в развитии диабета, состоит в том, что введениеинсулина быстро снимает острые симптомы диабета.Почему у больного диабетом количествоинсулина оказывается ниже потребностейв нем тканей? В настоящее время установлено, что в основе клинического состояния, называемого сахарным диабетом, может лежать множество различных молекулярных дефектов. Рассмотрим некоторые из причин диабета.1. Нарушение превращения проинсулинав инсулин. В результате мутаций, затрагивающих остатки аминокислот в участке соединения А-цепи (или В-цепи) с С-пептидом в проинсулине, может нарушиться егопревращение в инсулин.
У таких больныхв плазме крови обнаруживается высокийуровень содержания проинсулина (не обладающего гормональной активностью).2. Нарушение молекулярной структурыинсулина. Еще один тип мутаций приводитк замене аминокислотного остатка в критически важном участке молекулы инсулина. Так, если произошла замена фенилаланина на лейцин вблизи карбоксильногоконца В-цепи, то гормональная активностьтакого инсулина оказывается сниженнойв 10 раз. Любопытно, что этот участок молекулы инсулина сохраняется неизменнымв эволюции, начиная с примитивных миксин и до человека.3. Дефект рецепторов инсулина.
У некоторых больных секретируется нормальныйинсулин, но нарушается его связываниесклетками-мишенями. Следовательно,На протяжении веков опиаты, в частностиморфин, использовались как болеутоляющие средства. В 1680 г. Томас Сиденхем(Thomas Sydenham) писал: «Среди всех лекарств, которые всевышний даровал человеку, дабы облегчить его страдания, нетболее универсального и более действенного, чем опий». Но почему в мозгу позвоночных содержатся рецепторы к алкалоидам из семян мака? Нейрофармакологипредположили, что опиатные рецепторыпредназначены не для взаимодействияс растительными алкалоидами, а для восприятия эндогенных регуляторов ощущения боли.
Согласно этой точке зрения,морфин оказывает фармакологический эффект только потому, что он имитирует вещества, существующие в организме животного. Вопрос этот был окончательно разрешен в 1975 г., когда Джон Хьюз (JohnHughes) выделил из мозга свиньи два пептида с опиатоподобной активностью. Этисходные между собой пентапептиды, названные метионин-энкефалином и лейцинэнкефалином, присутствуют в большом количестве в некоторых нервных окончаниях.По-видимому, они участвуют в интеграциисенсорной информации, имеющей отношение к боли.Спустя год Роджер Гилемин (RogerGuillemin) выделил из промежуточнойдоли гипофиза более длинные пептиды —эндорфины.
Эндорфины обладают почтитакой же способностью снимать ощущениеболи, как морфин (при той же концентрации). Введение эндорфинов в желудочкимозга лабораторным животным оказывает35. Действие гормонов295с зарождением новой и многообещающейобласти нейробиологии и нейропсихиатрии.35.14. При расщеплении проопиокортинаобразуется несколько пептидных гормоновРис. 35.16.Последовательностиаминокислот метионин-энкефалина(А), лейцин-энкефалина (Б)и β-эндорфина (В). Синим цветом показана общая для них тетрапептидная последовательность.примечательное действие. Так, β-эндорфинна несколько часов индуцирует глубокуюанальгезию всего тела, причем в этот период понижается температура тела. Болеетого, у животных возникает ступор, и онилежат распластавшись.
Спустя несколькочасов действие эндорфинов исчезает, и животные вновь ведут себя нормально. Выяснился также удивительный факт, что действие эндорфинов исчезает через несколькосекундпослевведенияналоксона(рис. 35.17),известногоантагонистаморфина. Судя по поведенческим реакциям, индуцированным эндорфинами, этипептиды в нормальных условиях участвуют в регуляции эмоциональных ответов.
Многие методы, необходимые дляпроверки этой гипотезы, уже разработаны.Так, для определения крайне малых количеств пептидов, например эндорфинов, используется радиоиммунологический анализ,который сочетает чувствительность радиоизотопных методов со специфичностьюиммунной реакции. Здесь мы сталкиваемся296Часть V.Молекулярная физиологияХотя β-эндорфин был открыт недавно, однакопоследовательностьаминокислотв нем оказалась знакомой.
В самом деле,β-эндорфин имеет такую же последовательность, как С-концевая область β-липотропина - гормона, который Чо Ли (ChouLi) выделил из гипофиза. In vivo β-эндорфин образуется путем протеолитическогорасщепления β-липотропина, накопленногов секреторных гранулах. В последующембыл обнаружен еще более крупный белок,включающий последовательности β-липотропина и кортикотропина. Этот прогормон (массой 29 кДа) был назван про-опиокортином, так как он служит предшественником опиатного гормона и кортикотропина (рис. 35.18).
Кортикотропин (называемый также адренокортикотропным гормоном или АКТГ) способствует разрастанию коры надпочечников и стимулируетсинтез целого набора стероидных гормонов в этой ткани. Из про-опиокортинаобразуется два меланоцитстимулирующихгормона (МСГ). Один из них - α-МСГ является фрагментомкортикотропина,а второй - β-МСГ - формируется из β-липотропина (рис. 35.18). Не исключено, что Nконцевая половина про-опиокортина служит источником и других гормонов. Изизложенного ясно, что пептидные гормоныобразуются из про-опиокортина, как из рогаизобилия.
Этот прогормон состоит изчетырех гомологичных областей, которые,Рис. 35.17.Структура морфина - опиата(А) и налоксона - антагонистаморфина (Б).Рис. 35.18.Про-опиокортин - биосинтетический предшественник нескольких пептидных гормонов.видимо, возникли путем последовательныхудвоений гена.Участки соединения между будущимиактивными гормонами в про-опиокортинесодержатпарыосновныхостатков(Lys-Arg, Arg-Arg или Lys-Lys). Следуетподчеркнуть, что границы С-пептидав проинсулине (см.
рис. 35.11) и в пропаратгормоне также представлены парамиосновных остатков. Видимо, именно парыосновных остатков в различных прогормонах служат теми отметинами, которыеуказывают, в каких участках должно произойти последующее расщепление.Подробно исследован механизм действия ПГ-Е1 на расщепление жиров в жировой ткани.
Такие гормоны, как адреналин, глюкагон, кортикотропин и тиреотропин, стимулируют липолиз в клетках.ПГ-Е, в концентрации 10-8 М являетсясильным ингибитором их липолитическогоэффекта.Непосредственноеотношениек этому имеет тот факт, что ПГ-Е1 предот-35.15. Простагландины - модуляторыдействия гормоновОбратимся теперь к простагландинам группе жирных кислот, оказывающихвлияние на разнообразнейшие физиологические процессы. Эти соединения были открыты в 30-х годах, но внимание привлекли только недавно, главным образомблагодаря работам Суне Бергстрома (SuneBergstrom). Простагландины - это 20-углеродные жирные кислоты, содержащие5-углеродное кольцо. Основные классы простагландинов обозначаются как ПГ-А,ПГ-В, ПГ-Е и ПГ-F, причем внизу дополнительно ставится цифра, указывающая начисло углерод-углеродных двойных связейв углеводородной цепи (вне кольца).
Простагландины, по-видимому, не являютсягормонами, но модулируют действие гормонов. Обычно они изменяют активностьтех клеток, в которых синтезировались. Характер действия простагландинов зависитот типа клетки, и этим они отличаются отгормонов с их однозначно определеннымэффектом.Рис.35.19.Структура ряда простагландинов.35. Действие гормонов297крецию прогестерона - гормона, необходимого для имплантации в матке оплодотворенной яйцеклетки.35.16.
Простагландины образуютсяиз ненасыщенных жирных кислотРис. 35.20.Синтез ПГ-Е1 из цис-Δ8, Δ11,Δ14-эйкозотриеноата.вращает увеличение концентрации сАМР,которое индуцируют эти гормоны. ОднакоПГ-Е 1 не тормозит липолиза, вызванногодобавлением дибутирил-сАМР. Следовательно, ПГ-Е1 ингибирует аденилатциклазуклеток жировой ткани. В других клеткахвлияние простагландинов на содержаниесАМР может быть противоположным.Молекулярные основы многих эффектовпростагландинов еще не изучены. Физиологическое действие простагландинов выражается в том, что они усиливают воспалительные процессы, регулируют притоккрови к определенному органу, контролируют транспорт ионов через некоторыемембраны, модулируют синаптическуюпередачу.
Простагландины представляютбольшой интерес для клиники. Так, предполагается, что они играют роль при родах. Вливание ПГ-Е2 вызывает роды черезнесколько часов. Простагландины в принципе могут быть использованы как контрацептивы; показано, что ПГ-F2α снижает се298Часть V.Молекулярная физиологияПростагландины синтезируются в мембранах из С 20 -жирных кислот, содержащих неменее трех двойных связей. В организммлекопитающихэтиненасыщенныежирные кислоты поступают с пищей(разд. 17.23).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
