هورمون چیست؟

در فیزیولوژی به ماده‌ای که توسط غدد درون‌ریز تولید و ترشح می‌شود، «هورمون» (Hormone) می‌گویند. غده درون‌ریز، غده‌ای بدون مجرا است که جزو «دستگاه درون‌ریز» یا همان «دستگاه اندوکرین» (Endocrine System) بدن است. در جدول زیر غده‌های موجود در دستگاه اندوکرین را معرفی می‌کنیم.

پیام‌رسانی در دستگاه اندوکرین به این صورت است که سلول سازنده هورمون را سنتز و با استفاده از فرآیند اگزوسیتوز به جریان خون ترشح می‌کند. هورمون‌ها به کمک گردش خون در بدن به سلول‌های هدف خود می‌رسند و این سلول‌ها را از طریق پروتئین‌هایی که روی غشا آن‌ها قرار دارند یا گیرنده‌های خارج سلولی، شناسایی می‌کنند.

اثر هورمون‌ها بر سلول‌های بدن

تاثیراتی که هورمون‌های مختلف روی سلول‌ها دارند، متفاوت است و می‌توانند باعث فعال‌سازی یا مهار یک فرآیند در سلول‌ هدف بشوند. اتفاقات زیادی در بدن تحت کنترل هورمون‌ها است که در ادامه از آن‌ها نام می‌بریم.

بعضی هورمون‌ها، مانند انسولین ساختاری آب‌دوست دارند و به همین دلیل گیرنده‌های آن‌ها روی غشای سلولی قرار دارد. ساختار بعضی دیگر از انواع هورمون‌ها لیپیددوست است و گیرنده‌های داخل سلولی دارند، ازجمله این هورمون‌ها می‌توان استروئیدها را مثال زد.

هورمون‌ها را می‌توان به صورت مصنوعی نیز ساخت و به عنوان دارو برای رفع و درمان کمبودهایی که در بدن بعضی بیماران وجود دارد، مصرف کرد. این هورمون‌های سنتز شده هم به صورت داروی خوراکی و هم به صورت داروی تزریقی تولید می‌شوند.

ویژگی‌های هورمون چیست؟

هورمون‌ها ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که در فعالیت آن‌ها نقش دارند. حالا که یاد گرفتیم هورمون چیست در این بخش با تعدادی از ویژگی‌های هورمون‌ها آشنا می‌شویم. در صورتی که تمایل دارید با ساختار ماکرومولکول‌های زیستی آشنایی کامل‌تری داشته باشید، فیلم آموزش رایگان ساختار ماکرومولکول های زیستی را به شما پیشنهاد می‌دهیم.

• سنتر و ترشح: هورمون‌ها توسط بافت‌ها یا غده‌های درون‌ریز خاصی ساخته می‌شوند و سپس با ترشح به جریان خون و جابه‌جایی به کمک گردش خون خود را به بافت‌ها و اندام‌های هدف می‌رسانند.
• داشتن اهداف مشخص: هورمون‌ها اندام‌ها یا سلول‌های هدف به خصوصی دارند که تحت تاثیر ترشح هورمون‌ها قرار می‌گیرند، زیرا روی سطح غشا یا درون سیتوپلاسم این سلول‌ها گیرنده‌های هورمونی قرار دارند.
• بروز علائم برای کمبود یا عدم حضور هورمون: در صورتی که غده سازنده یک هورمون آسیب ببیند یا از بدن به وسیله روش‌‌هایی مثل جراحی، حذف شود؛ موجود زنده علائمی را نشان می‌دهد که با کمبود هورمون مرتبط هستند. این موضوع نشان‌دهنده اهمیت بالای نقش هورمون‌ها در فعالیت‌های طبیعی بدن است.
• درمان‌های جایگزین: برای رفع کمبود بدن ممکن است بافت ترشح‌کننده هورمون را به بدن پیوند بزنند یا خود هورمون را به صورت داروهای تزریقی در اختیار بدن قرار بدهند.
• وزن مولکولی پایین: به طور معمول هورمون‌ها مولکول‌هایی کوچک هستند که به خاطر وزن مولکولی پایینی که دارند، می‌توانند به راحتی به کمک جریان خون در بدن منتقل شوند.

• انحلال‌پذیری و ضریب انتشار بالا: هورمون‌ها مولکول‌هایی کوچک و انحلال‌پذیر هستند که ضریب انتشار بالایی دارند. این خاصیت‌ها به آن‌ها این امکان را می‌دهد که در خون به سرعت حرکت کنند و به سلول‌های هدف برسند. با این وجود اثرات هورمون‌ها پایدار نیست و با توجه به شرایط محیطی و فیزیولوژیکی دچار تغییر می‌شوند.
• کارآمد در غلظت‌های کم: هورمون‌ها مولکول‌هایی با پتانسیل اثرگذاری بسیار بالا هستند، به طوری که در غلظت‌های کم نیز می‌توانند اثرات گسترده‌ای در بافت‌ها و سلول‌های هدف خود ایجاد کنند.
• انتقال از طریق خون: هورمون‌ها به وسیله گردش خون در بدن جابه‌جا می‌شوند و همین کمک گرفتن از سیستم گردش خون به هورمون‌ها این قابلیت را داده است که بتوانند به اهدافی که در فاصله بسیار دوری از بافت ترشح‌کننده آن‌ها قرار دارد، رسیده و روی آن‌ها اثر بگذارند.
• فعالیت در بافت‌های دور: به طور معمول محل ساخت هورمون با محل فعالیت آن متفاوت است، بنابراین هورمون‌ها باید در بدن جاندار جابه‌جا شده و خود را به بافت یا اندام هدف خود برسانند تا بتوانند اثراتی که از آن‌ها انتظار می‌رود را ایجاد کنند.
• عدم اختصاصیت برای یک موجود زنده: هورمون‌ها اختصاصیت بسیار زیادی در فعالیت‌های خود دارند ولی می‌توانند یک اثر به خصوص را در جانداران متفاوتی که شرایط یکسانی دارند، ایجاد کنند.

پیام‌رسانی به وسیله هورمون چیست؟

تا اینجای این مطلب از مجله فرادرس یادگرفتیم هورمون چیست، در تعریف این مولکول‌های زیستی گفتیم که وظیفه آن‌ها انتقال پیام است. در این بخش قصد داریم به همین فعالیت‌ها بپردازیم و تشریح کنیم که منظور از پیام‌رسانی توسط هورمون چیست.

پیام‌رسانی هورمونی یک فرآیند پایه‌ای است که در طی آن هورمون‌ها از غدد درون‌ریز مستقیم به فضای خارج سلولی ترشح می‌شوند، سپس با ورود به مویرگ‌ها به جریان خون می‌پیوندند و به سمت سلول هدف خود حرکت می‌کنند. این سیستم به هورمون‌ها این امکان را می‌دهد که بتوانند روی اندام‌ها و بافت‌هایی اثر خود را اعمال کنند که فاصله زیادی با بافت ترشح‌کننده هورمون دارند.

برای مثال سلول‌های «تیروسیت» (Thyrocyte) در غده تیروئید را در نظر بگیرید که هورمون‌ های تیروئیدی را سنتز می‌کنند و این هورمون‌ها با ورود به جریان خون خود را به بافت‌های مختلف می‌رسانند تا متابولیسم سلول‌ها را تنظیم کنند. بافت‌های مختلف به پیام‌های رسیده توسط این هورمون به یک شکل پاسخ نمی‌دهند. در حقیقت بافت‌های مختلف پاسخ‌های متفاوتی به یک هورمون می‌دهند.

پیچیدگی پیام‌رسانی هورمونی در نحوه ارتباط هورمون‌ها با سلول‌های هدف خود نهفته است. گیرنده بعضی هورمون‌ها روی سطح سلول قرار دارد، بنابراین هورمون نیاز به ورود به سلول ندارد و با وصل شدن به گیرنده خود روی غشا سلولی اثر خود را اعمال می‌کند اما گیرنده بعضی از هورمون‌ها درون سیتوپلاسم یا حتی درون هسته سلول قرار دارد و هورمون باید برای رسیدن به گیرنده خود از غشا سلول عبور کند.

اتصال هورمون‌ها به گیرنده‌های خود باعث به راه افتادن آبشارهای پیام‌رسانی در سلول می‌شود که در نهایت بیان بعضی ژن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. تنظیم فعالیت هورمون‌ها نیز وابسته به مکانیسم‌های پاسخ است که تولید هورمون‌ها را تنظیم می‌کند تا هومئوستازی بدن به خطر نیفتد.

هورمون‌های محلول در چربی، مانند هورمون‌های استروئیدی، همان دسته از هورمون‌هایی هستند که گیرنده‌هایی درون هسته سلول دارند و علاوه بر عبور از غشا سلولی باید از غشا هسته نیز بگذرند. حضور گیرنده‌های این هورمون‌ها درون هسته سلول و در مجاورت ماده ژنتیکی سلول‌ها باعث می‌شود که این هورمون‌ها نقش بسیار پر‌رنگی در کنترل بعضی فعالیت‌های سلولی و فرآیندهای زیستی داشته باشند.

مسیر انتقال پیام توسط هورمون‌ها

برای بررسی مسیر انتقال پیام‌های هورمونی باید از سنتز هورمون‌ها شروع کنیم و گام به گام پیش برویم تا یاد بگیریم که مکانیسم انتقال پیام توسط یک هورمون چیست. در ادامه مراحل مختلف این مسیر را توضیح می‌دهیم.

1. سنتز هورمون: هورمون‌ها توسط سلول‌هایی تخصص‌یافته در غدد یا بافت‌های درون‌ریز سنتز می‌شوند. هر هورمونی برای پاسخ دادن به یکی از نیازهای فیزیولوژیک بدن مانند استرس، رشد یا تغییر سطح متابولیسم بدن ساخته و ترشح می‌شود.
2. ذخیره و ترشح هورمون: پس از سنتز هورمون، امکان دارد که این مولکول‌ها در وزیکول‌های ترشحی ذخیره شوند یا به محض سنتز به گردش خون ترشح شوند. آزادسازی هورمون‌ها به سیگنال‌های تحریک ترشح مانند تغییر ترکیبات خون یا تحریک عصبی، بستگی دارد. ذخیره‌سازی هورمون‌های پپتیدی مانند انسولین درون وزیکول‌های ترشحی رایج است، زیرا این موضوع به بدن این امکان را می‌دهد که به محض افزایش گلوکز خون، انسولین را آزاد کند و برای سنتز هورمون وقت صرف نکند.
3. انتقال به محل سلول هدف: هنگامی که هورمون ترشح شد، باید به کمک گردش خون خود را به سلول‌ها، بافت‌‌ها و اندام‌های هدف برساند. هورمون‌ها می‌توانند به صورت آزاد یا متصل شده به پروتئین‌های حامل در جریان خون وجود داشته باشند، روش انتقال آن‌ها به وسیله آب‌دوست بودن یا آب‌گریز بودن ساختار مولکولی هورمون تعیین می‌شود.
4. شناسایی توسط گیرنده: هورمون‌ها اثرات خود را به وسیله اتصال به گیرنده‌هایی خاص اعمال می‌کنند که ممکن است روی سطح یا درون سلول وجود داشته باشند. هورمون‌هایی با ساختار آب‌گریز مانند هورمون‌های استروئیدی وارد سلول می‌شوند و به گیرنده‌های درون‌سلولی متصل می‌شوند، در حالی که هورمون‌هایی با ساختار آب‌دوست مانند هورمون‌های پپتیدی به گیرنده‌های مستقر روی سطح سلول متصل می‌شوند. اتصال هورمون به گیرنده باعث تغییرات کنفورماسیونی می‌شود که می‌تواند مسیرهای پیام‌رسانی پایین‌دست را در سلول هدف به راه بیاندازد.
5. انتقال و تشدید سیگنال: پس از اتصال هورمون به گیرنده خود، آبشاری از پیام‌رسانی‌های مختلف در سلول هدف به راه می‌افتد که باعث می‌شود یک پیام به مجموعه‌ای از پیام‌ها تبدیل شود، بنابراین این فرآیند را با عنوان «تشدید سیگنال» (Amplification) می‌شناسیم. به وجود آمدن این آبشار پیام‌ها درون سلول، باعث بروز پاسخ‌های زیستی قابل مشاهده می‌شود.
6. پاسخ سلولی: به محض تشدید پیام، سلول شروع به پاسخ دادن به هورمون می‌کند. این پاسخ زیستی می‌تواند تغییر میزان بیان یک ژن، تغییر فعالیت آنزیمی یا به وجود آوردن تغییراتی در فعالیت سلول باشد.
7. مکانیسم‌های بازخورد: برای حفظ تعادل فعالیت هورمونی و پیشگیری از ترشح بیش از حد هورمون‌ها، مکانیسم‌های پاسخ به راه می‌افتند که باعث تنظیم سطح هورمون‌ها می‌شوند. بازخوردهای منفی از رایج‌ترین انواع پاسخ‌ها هستند که باعث می‌شوند از ترشح بیشتر هورمون جلوگیری شود.

روش سنتز هورمون چیست؟

سنتز هورمون‌ها فرآیندی پیچیده است که مراحل تنظیمی ژنتیکی آن را کنترل می‌کنند. بسته به نوع هورمون که می‌تواند پپتیدی، آمینی یا استروئیدی باشد، مسیرهای سنتز متفاوتی برای مطالعه و بررسی وجود دارند. هورمون‌های پپتیدی طی مسیرهای بیان ژنتیکی خاصی تولید می‌شوند، اما هورمون‌های غیرپپتیدی مثل هورمون‌های تیروئیدی یا هورمون‌های استروئیدی بااستفاده از مسیرهای بیوشیمیایی متفاوت و منحصر به فرد خود تولید می‌شوند. در ادامه با هر کدام از این مسیرها بیشتر آشنا می‌شویم تا به طور کامل یاد بگیریم که روش سنتز هورمون چیست.

مسیر سنتز هورمون‌های پپتیدی

هورمون‌های پپتیدی در شبکه آندوپلاسمی زبر ساخته می‌شوند، زیرا محل ترجمه mRNA کدکننده آن‌ها و شکل گیری ساختار سه بعدی این هورمون‌ها این اندامک سلولی است. مولکول mRNA حاصل رونویسی از ژن‌های خاصی است که هورمون را کد کرده‌اند و با ترجمه آن، «پیش‌هورمون» (Prohormone) ساخته می‌شود.

پیش‌هورمون در قسمت پایانه آمینی خود دارای توالی است که «پپتید پیش‌رو» یا «سیگنال پپتید» (Signal Peptide) نام دارد. سیگنال پپتید به پیش‌هورمون برای عبور از غشا شبکه آندوپلاسمی کمک می‌کند، اما در این اندامک سلولی از توالی پپتیدی جدا می‌شود تا پیش‌هورمون بتواند ساختار دوم خود را به درستی شکل دهد و به جسم گلژی فرستاده شود.

ممکن است پیش‌هورمون توسط آنزیم‌های موجود در جسم گلژی دچار تغییر شده و تبدیل به هورمون بالغ شود. ازجمله این تغییرات می‌توان به اضافه شدن کربوهیدرات به هورمون‌های گلیکوپروتئینی مانند FSH و LH اشاره کرد. پس از طی کردن این مراحل، هورمون‌ها در وزیکول‌های خاصی ذخیره می‌شوند تا در زمان مناسب ترشح شوند.

مسیر سنتز هورمون‌های غیرپپتیدی