Generalități despre hormoni

Hormonii sunt molecule care transmit informație de la celule secretorii la celule țintă. Un hormon endocrin este eliberat în sânge, circulă și acționează acolo unde întâlnește receptorul potrivit. Prezența lui în sânge nu este suficientă: fără receptor, o celulă nu poate răspunde prin mecanismul respectiv. Hormonii pot modifica activitatea enzimelor, transportul substanțelor, producerea de proteine sau ritmul de creștere. Efectul depinde și de concentrația hormonului, numărul receptorilor și starea celulei.

Unii hormoni sunt peptide, alții sunt steroizi sau derivați din aminoacizi. Această diferență contează pentru felul în care ajung la receptor. Hormonii peptidici și catecolaminele se leagă de receptori din membrana celulei-țintă: cei mai mulți acționează prin mesager secund (AMPc, IP₃), iar insulina printr-un receptor cu activitate enzimatică. Hormonii steroizi, în schimb, traversează membrana și pot acționa prin receptori intracelulari. Hormonii tiroidieni, deși derivați din aminoacizi, acționează prin receptori intracelulari. Când studiezi un exemplu, notează sursa, natura moleculei, localizarea receptorului și răspunsul celulei. Lecția Glandele endocrine principale prezintă organele care secretă hormoni, iar Reglarea nervoasă și umorală a secreției endocrine explică modul în care secreția este controlată.

Hormonii hidrosolubili, precum multe peptide și catecolamine, activează în general receptori membranari și cascade cu mesageri secundari. Hormonii liposolubili, precum steroizii, se leagă de receptori intracelulari care pot regla expresia genelor. Hormonii tiroidieni sunt derivați de aminoacizi, dar acționează prin receptori intracelulari: clasificarea chimică singură nu prezice întotdeauna localizarea receptorului. Răspunsul poate fi modificat prin reglarea numărului receptorilor și prin interacțiuni între hormoni.

Adrenalina poate activa un receptor membranar și un sistem de AMPc, mesager secund care transmite semnalul în celulă. Hormonii steroizi, precum cortizolul, formează cu receptorul intracelular un complex care reglează exprimarea genelor. Insulina acționează prin receptor membranar cu activitate enzimatică, iar tiroxina prin receptori nucleari.

După structura chimică, hormonii sunt: peptidici și proteici (insulina, cu 51 de aminoacizi, glucagonul, GH cu 191 de aminoacizi, ADH și oxitocina cu câte 9 aminoacizi), steroizi (derivați din colesterol: cortizolul, aldosteronul, estradiolul, progesteronul, testosteronul) și derivați de aminoacizi (catecolaminele din tirozină, hormonii tiroidieni din tirozină iodată, melatonina din triptofan). Hormonii peptidici și catecolaminele sunt hidrosolubili, circulă liberi în sânge, au timp de înjumătățire scurt (adrenalina aproximativ 2 minute, insulina 5–6 minute) și se leagă de receptori de pe membrana celulei țintă. Steroizii și hormonii tiroidieni sunt liposolubili, sunt transportați legați de proteine plasmatice, au timp de înjumătățire mai lung (cortizol 60–90 de minute, T₄ aproximativ 7 zile, T₃ aproximativ o zi) și se leagă de receptori intracelulari. Mecanisme principale: (1) receptori cuplați cu proteina G și AMPc (adrenalina pe receptorii β, glucagonul): hormonul activează proteina G, aceasta activează adenilat-ciclaza, care formează AMPc, iar AMPc activează protein-kinaze; (2) receptori cu activitate tirozin-kinazică (insulina, factori de creștere); (3) calea fosfolipazei C (ADH pe receptorii V1, oxitocina), cu mesageri secunzi IP₃ și Ca²⁺; (4) receptori intracelulari (steroizi, hormoni tiroidieni), care reglează expresia genelor.

Exemplu rezolvat 1: amplificarea semnalului. O moleculă de adrenalină se leagă de un receptor.

1. Receptorul activat poate activa aproximativ 100 de proteine G.
2. Fiecare proteină G activează o adenilat-ciclază, care produce 1 000 de molecule de AMPc cât timp rămâne activă (valori didactice).
3. Din acest lanț rezultă $100\cdot 1000=10^5$ molecule de AMPc dintr-o singură moleculă de hormon.
4. AMPc activează la rândul său protein-kinaze, care activează enzime. Amplificarea explică efectul puternic al unor concentrații foarte mici de hormon, de ordinul nanomolilor.

Exemplu rezolvat 2: comparația vitezei efectului.

1. Adrenalina: receptor membranar, răspuns în secunde sau minute (creșterea frecvenței cardiace, eliberarea glucozei din ficat).
2. Cortizolul și hormonii tiroidieni: receptor intracelular, complexul hormon–receptor se leagă de ADN și modifică transcrierea; efectul apare după ore sau zile.
3. De aceea, în stresul acut, primul răspuns este nervos și catecolaminic, iar răspunsul prin cortizol urmează mai târziu și durează mai mult.

Compară hormonii peptidici și steroizi după solubilitate, transport, localizarea receptorului și tipul de răspuns. Nu presupune că toți derivații de aminoacizi acționează la fel: catecolaminele se leagă de receptori membranari, iar hormonii tiroidieni de receptori intracelulari. În scheme cu mesager secund, distinge hormonul extracelular de molecula intracelulară care transmite semnalul mai departe.

Compară pe un tabel: peptide și catecolamine — hidrosolubile, receptor membranar (cu mesager secund sau, la insulină, cu activitate tirozin-kinazică), efect rapid; steroizi și tiroidieni — liposolubili, transport pe proteine, receptor intracelular, efect asupra transcrierii, efect lent. Reține și că hormonul acționează numai asupra celulelor care au receptorul; sensibilitatea unei celule poate fi modificată prin creșterea sau scăderea numărului de receptori (în diabetul de tip 2, rezistența la insulină).

Reține și transportul: insulina și adrenalina circulă libere în plasmă, deci timpul lor de înjumătățire este scurt; cortizolul este legat de transcortină, iar T₄ de globulina care leagă tiroxina, deci se menține mai mult în sânge. Doar fracția liberă este activă. Eliminarea hormonilor se face prin ficat (inactivare) și rinichi (excreție).

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre mecanismele de acțiune ale hormonilor sunt corecte afirmațiile:

1. Hormonii steroizi derivă din colesterol.
2. Receptorii pentru hormonii steroizi sunt intracelulari.
3. Adrenalina folosește AMPc ca mesager secund.
4. Insulina este un hormon steroid.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: a. Afirmația 4 este falsă: insulina este un hormon peptidic și acționează prin receptor membranar cu activitate tirozin-kinazică.

Greșeli frecvente

• Greșit: Orice celulă răspunde la orice hormon.
  Corect: Celula răspunde când are receptorii și mecanismele potrivite.
• Greșit: Toți hormonii au aceeași natură chimică.
  Corect: Hormonii includ peptide, steroizi și derivați de aminoacizi.
• Greșit: Toți hormonii se leagă de receptori de pe suprafața celulei.
  Corect: Hormonii steroizi și cei tiroidieni se leagă de receptori intracelulari.

Înainte și după