Cấu trúc hóa học và sự chuyển hóa của các hormone

Có 3 nhóm hormone cơ bản đó là:

1. Các protein và polypeptide: bao gồm các hormone bài tiết bởi thùy trước tuyến yên, tuyến tụy (insulin, glucagon), tuyến cận giáp (hormone cận giáp) và một số hormone khác.

2. Các steroid: được tiết bởi tuyến thượng thận (cortisol, aldosterone), buồng trứng (estrogen, progesterone), tinh hoàn (testosterone) và nhau thai (estrogen và progesterone).

3. Dẫn xuất của amino acid tyrosin: tiết bởi tuyến giáp (T3, T4) và tuyến tủy thượng thận (epinephrine, nor-epinephrin). Hiện tại chưa có hormone polysaccarid hoặc hormone acid nucleic nào được tìm ra.

Các hormone polypeptide và protein được dự trữ trong các túi nang cho đến khi cần thiết. Hầu hết các hormone của cơ thể là polypeptide hoặc protein. Những hormone này có cấu trúc là các peptid có kích thước nhỏ đến mức chỉ gồm 3 amino acid (TSH) đến các protein gồm gần 200 amino acid (GH, prolactin). Thông thường, các polypeptide gồm từ 100 amino acid trở lên được gọi là các protein, dưới 100 amino acid gọi là các peptid.

Các hormone protein và peptid được bài tiết ở phần cuối của lưới nội sinh chất của những loại tế bào nội tiết khác nhau, tương tự như những loại protein khác. Những hormone protein này thường được bài tiết đầu tiên với một lượng lớn nhưng chưa có hoạt động sinh học (tiền hormone) và được phân cắt nhỏ để tạo thành những dạng nhỏ hơn ở vùng lưới nội sinh chất. Những tiền hormone này sau đó được vận chuyển đến bộ máy Golgi để được dự trữ trong những túi tiết. Trong quá trình này, các enzyme trong những túi tiết tiếp tục cắt các tiền hormone làm chúng trở nên nhỏ hơn, có hoạt tính sinh học và những mảnh bị bất hoạt. Những túi này được dự trưc trong tế bào chất, và một số di chuyển đến gần màng tế bào cho đến khi được bài tiết. Sụ bài tiết hormone (cũng như các mảnh bất hoạt)diễn ra khi các túi dự trữ hòa vào màng tế bào và các hạt chứa trong đó bị đẩy vào dịch gian bào hoặc trực tiếp vào máu máu bởi hiện tượng xuất bào.

Hình. Tổng hợp và bài tiết các hormon peptid. Kích thích tiết hormone thường liên quan đến sự thay đổi canxi nội bào hoặc thay đổi adenosine monophosphate vòng (cAMP) trong tế bào.

Trong một số trường hợp, sự kích thích xuất bào là sự tăng nồng độ ion calci trong dịch bào tương gây ra bởi sự khử cực màng sinh chất. Trong một số trường hợp khác, sự kích thích các receptor trên màng tế bào nội tiết làm tăng lượng AMP vòng (cAMP) và sau đó kích hoạt các protein kinase gây kích thích bài tiết hormone. Những hormone dạng peptid tan trong nước, khiến chúng đi vào vòng tuần hoàn một cách dễ dàng, ở đó chúng sẽ được vận chuyển đến các mô đích của cơ thể.

Các hormone steroid thường được tổng hợp từ cholesteron và không được dự trữ. Cấu trúc hóa học của các hormone steroid giống như cholesterol, mà hầu hết các hormone này được tổng hợp từ cholesterol. Chúng tan trong dầu và cấu trúc phân tử bao gồm 3 vòng hexyl (cyclohexyl rings) và một vòng pentyl gắn với nhau tạo nên khung cấu trúc.

Hình. Cấu trúc hóa học của hormone steroid.

Mặc dù thường có rất ít hormone được dự trữ tại các tế bào nội tiết tiết steroid, lượng lớn cholesterol ester trong không bào nhanh chóng được chuyển hóa thành steroid sau khi được kích hoạt. Phần lớn cholesterol trong các tế bào tiết steroid có nguồn gốc từ huyết tương, tuy nhiên cũng có một lượng cholesterol de novo tổng hợp trong các tế bào tiết steroid. Bởi vì các steroid rất dễ tan trong lipid, một khi chúng được tổng hợp, chúng dễ dàng ngấm qua màng tế bào và đi vào dịch kẽ sau đó đi vào máu.

Các hormon amin là những hormone được tổng hợp từ tyrosin. Có hai nhóm hormone tổng hợp từ tyrosin, hormone tuyến giáp và hormone tủy thượng thận, được tiết ra do sự hoạt hóa các enzyme trong tế bào chất của các tế bào tuyến nội tiết. Các hormon tuyến giáp được tổng hợp và dự trữ ở tuyến giáp và tại đây, chúng gắn với các đại phân tử thyroglobulin, một protein được dự trữ tại các nang lớn ở tuyến giáp. Sự bài tiết hormone xảy ra khi các amin được tách khỏi thyroglobulin, sau đó các hormone amin sẽ đi vào vòng tuần hoàn. Sau khi vào máu, hầu hết các hormone gắn với các protein huyết tương, đặc biệt là globulin gắn thyrosin - TBG (thyroxine-binding globulin), protein gắn này sẽ từ từ giải phóng hormone đến những mô đích.

Epinephrin và nor-epinephrin được bài tiết ở tuyến tủy thượng thận, tại đây thông thường tiết ra lượng epinephrine nhiều gấp 4 lần nor-epinephrin. Các catecholamine được vận chuyển đến các túi tiết và dự trữ tại đây cho đến khi được bài tiết. Giống như những hormone protein dự trữ ở các tuyến nội tiết, các catecholamine cũng được tiết ra từ các tế bào tuyến tủy thượng thận theo cơ chế nhập bào. Một khi các catecholamine đi vào máu, trong huyết tương chúng có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc dạng liên kết với những chất khác.