HORMONI
10.1. Consideratii generale
Termenul de hormon a fost introdus de catre William Bayliss si Ernest Starling in 1904 pentru a descrie functia secretinei, substanta eliberata in sange de catre duoden in momentul patrun 717i81h derii continutului gastric si care stimuleaza secretia exocrina pancreatica necesara digestiei.
Conceptul clasic de celula endocrina, hormon, celula tinta a fost largit, iar denumirea de hormon este atribuita oricarui compus chimic, elaborat si secretat de o celula care afecteaza activitatea altei celule. Hormonii pot fi:
hormoni endocrini - secretati de catre celula producatoare in sange si ajung la celula tinta prin sistemul circulator;
hormoni paracrini - secretati de o celula si actioneaza asupra celulelor invecinate, fara a ajunge in (torentul) sistemul circulator;
hormoni autocrini - secretati de o celula in spatiul extracelular si actioneaza ca mesageri pentru celula care I-a produs.
Hormonii sunt compusi chimici a caror biosinteza are loc la nivelul unor celule specializate sub raport morfo‑functional. Astfel de celule ‑ specializate in producerea de hormoni ‑ sunt, in general, grupate in unitati anatomice distincte care constituie asa numitele 'glande endocrine'. Exista insa si celule secretoare diseminate intre celule cu alte functiuni.
In acest context se cunoaste ca biosinteza si secretia hormonilor are loc nu numai la nivelul glandelor endocrine ci si in alte tesuturi si organe, e.g.: tesut nervos, intestin, ficat, rinichi s.a. Problema biosintezei hormonilor, a structurii acestora si relatiei structura chimica‑activitate biologica suscita interes sub raport bio‑medical (fiziologie, fiziopatologie, endocrinologie). Activitatea biologica (fiziologica) a hormonilor se produce:
1) la distanta, existand celule sau organe tinta, e.g.: in cazul hormonilor foliculo stimulent hipofizar (FSH), somatotrop hipofizar (STH) , hormonii medulosuprarenalieni (adrenalina si noradrenalina) s.a.;
2) la locul biosintezei sau in proximitatea acestuia, e.g.: in cazul gastrinei, secretinei (hormoni ai tractului gastro‑ intestinal) s.a.
Hormonii care indeplinesc rol fiziologic la distanta ‑ in raport cu locul biosintezei ‑ sunt vehiculati pe diverse cai: a) prin sange (hemocrinie); b) prin limfa (limfocrinie); c) prin lichidul interstitial (topocrinie); d) prin fibrele nervoase ‑ cazul hormonilor neurohipofizei (neurocrinie).
Clasificarea hormonilor se face dupa criterii variate, avand in vedere diversitatea structurala si functionala. In mod curent clasificarea acestor compusi se face in functie de:
I) Structura chimica, distingandu‑se:
A. Hormoni cu structura azotata, care pot fi:
a) hormoni cu structura de acizi aminati e.g.: hormonii medulosuprarenali, hormonii tiroidieni s.a.;
b) hormonii cu structura peptidica sau protidica, e.g.: hormonii adenohipofizari, pancreatici, paratiroidieni s.a.
B. Hormonii cu structura steroidica: hormoni estrogeni (foliculari), gestageni (progestageni), hormoni androgeni, hormonii corticosuprarenali (corticosteroizi).
II) Glanda endocrina la nivelul careia se produce biosinteza, distingandu‑se:
a) hormoni hipofizari, e.g.: adenohipofizari si neurohipofizari
b) hormoni tiroidieni, e.g.: tiroxina, tiroton
c) hormoni pancreatici, e.g.: insulina, glucagon
d) hormoni suprarenali, e.g.: medulocorticosuprarenali si corticosuprarenali.
Activitatea hormonilor se discuta in cadrul conceptului referitor la 'relatia structura‑activitate' avand in vedere existenta unor receptori hormonali. Acesti receptori sunt proteine specializate, care asigura formarea complexului hormon‑ receptor important in reglarea proceselor biochimice din celulele si tesuturile tinta.
Receptorii hormonali se afla localizati ‑ in functie de structura chimica si solubilitatea acestora ‑ dupa cum urmeaza:
‑ hormoni cu structura azotata ‑ hidrosolubili ‑ traverseaza greu membrana celulara, au receptorii la nivelul membranei celulare;
‑ hormoni cu structura steroidica ‑ liposolubili ‑ care traverseaza mai usor membrana celulara , au receptorii hormonali in interiorul celulelor, in citosol si nucleul celular.
Dupa indeplinirea rolului biochimic hormonii se 'dezactiveaza' metabolizandu‑se predilect in ficat si eliminandu‑ se prin rinichi si, in mici cantitati, prin fecale.
Natura chimica a hormonilor este foarte variata (tabel 1). Un mare numar dintre ei sunt peptide mici, polipeptide sau molecule proteice mari. Hormonul hipotalamic TRH este un tripeptid. Hormonul de crestere uman cuprinde 191 aminoacizi. 1,25-dihidroxi-calciferol, hormon derivat din vitamina D3, apartine grupei de hormoni corticosuprarenali cu structura steroidica. Hormonii tiroidieni si catecolaminele sunt compusi cu molecula mica derivati din aminoacidul tirosina. Multi alti hormoni sau neurotransmitatori sunt derivati ai aminoacizilor. O alta grupa de hormoni - eicosanoizii - sunt derivati ipotetici ai hidrocarburii cu 20 atomi de carbon, ecoisan (e.g.: prostaglandinele, tromboxanii si leucotrienele).
Tabel 1. Clasificarea hormonilor dupa natura chimica
Ionii de calciu (Ca2+) mediaza efectele intracelulare ale multor hormoni sau a unor semnale nervoase. Ionii Ca2+ regleaza contractia muschilor striati si netezi, controleaza secretiile exocrine, endocrine, au rol deosebit in diviziunile celulare, sunt modulatori ai multor procese metabolice fundamentale.
Concentratia citosolica a Ca2+ in repaos este foarte mica. pentru o celula de la mamifere aceasta este de ordinul a 10-7 - 10-6 M. Aceasta concentratie mica contrasteaza cu nivelul calciului extracelular ( 10-3 M) ceea ce creaza un gradient de concentratie foarte pronuntat (de cateva ordine de marime) intre cele doua compartimente. Concentratia mica a Ca2+ in citoplasma este mentinuta prin functionarea unor mecanisme care scot Ca2+ din celula (pompe de Ca2+), prin permeabilitatea naturala foarte mica a membranelor pentru cationi, prin functionarea unor mecanisme care depoziteaza Ca2+ in mitocondrii si reticulul endoplasmatic (reticulul sarcoplasmatic in muschi).
In scopul cunoasterii hormonilor sub raportul structurii chimice si activitatii biologice se prezinta unele metode de determinare calitativa (identificare) si cantitativa (dozare), importante sub raportul chimiei clinice, farmacologiei, endocrinologiei si patologiei biochimice.
In clinica hormonii au fost utilizati ca produse farmaceutice cu rol terapeutic (specific endocrinologiei) si ca anabolizanti. Utilizarea ca anabolizanti a fost extinsa si in domeniul zooculturii cu scop economic (productiv).
10.2. Reactii de identificare a hormonilor medulosuprarenali
10.2.1. Reactia de identificare a adrenalinei cu clorura ferica
La tratarea unei solutii de adrenalina cu solutie de FeCl3 apare o coloratie verde (reactia Vulpian). Aparitia culorii se datoreaza oxidarii nucleului pirocatehinic din structura compusului.
adrenalina (formula structurala) Horm_S_1.cw2
‑ adrenalina (produs farmaceutic) ‑ solutie apoasa 1%
‑ clorura ferica: FeCl3 15 g%
‑ sticlarie: eprubete, pipete, balon cotat
‑ stativ pentru eprubete
Se ia 1 ml sol. adrenalina si se adauga 2‑3 picaturi solutie de FeCl3. Se observa aproape instantaneu aparitia unei coloratii verzi caracteristice acestei reactii.
Interpretare rezultate ..
10.2.2. Reactia de identificare a adrenalinei cu apa oxigenata
In mediu acid,prin oxidarea adrenalinei sub actiunea perhidrolului (apa oxigenata) H2O2 seformeaza adenocromul de culoare rosie. Reactia de oxidare se poate face si cu iodat de potasiu. In mediu bazic, adenocromul se transforma reversibil in adrenolutina:
Horm_S_2.cw2
adrenalina adenocrom adrenolutina
Compusul rezultat in mediu neutru ‑ adrenolutina prezinta o coloratie galben‑portocalie si o fluorescenta galben‑verzuie. Fluorescenta dispare rapid in prezenta oxigenului.
‑ adrenalina (produs farmaceutic) ‑ solutie apoasa 1%
‑ apa oxigenata (perhidrol)
‑ acid clorhidric: HCl 0,1 N
‑ hidroxid de sodiu: NaOH 0,1 %
‑ sticlarie: eprubete, pipete
‑ stative pentru eprubete
Intr‑o eprubeta se masoara 1 ml solutie de adrenalina 1%, 0,5 ml apa oxigenata si 4‑5 picaturi HCl 0,1 N. Dupa agitare apare o coloratie rosie datorita formarii adenocromului. In cazul alcalinizarii solutiei in eprubeta cu 0,5‑1 ml sol.NaOH 1%, culoarea acesteia vireaza in galben portocaliu, datorita formarii adrenolutinei.
Interpretare rezultate .
10.3.1. Reactia de identificare a tiroxinei cu reaciv Millon
Glanda tiroida secreta hormoni derivati structurali ai tirozinei: tiroxina (tetraiodotironina‑T4) si TRIT‑ul (triiodotironina‑T3), implicati in reglarea a numeroase procese metabolice.
tiroxina
(tetraiodotironina‑T4) Horm_S_3.cw2
TRIT
(triiodotironina‑T3) Horm_S_4.cw2
Datorita prezentei nucleului fenolic (caracteristic tirozinei), in molecula tiroxinei, aceasta poate da la incalzire o reactie pozitiva cu reactivul Millon.
‑ solutie tiroxina 1g%
- reactiv Millon
Mod de preparare a reactivului Millon: 5 g mercur se amesteca cu 10 ml HNO3 conc. si se adauga 30 ml apa distilata. Reactia se face la rece si se filtreaza. Sau: 2 ml solu`ie HgSO4 5 g% preparata in soluti H2SO4 5 %, cu 1‑2 picaturi de solutie azotit de Na 1 %. Reactivii mentionati se conserva separat si in momentul intrebuintarii se prepara prin amestecul lor.
‑ sticlarie: eprubete, pipete, baloane cotate
‑ baia de apa
‑ tiroxina (produs farmaceutic), diluata 1:5
Intr‑o eprubeta se introduce 1 ml solutie tiroxina se adauga reactiv Millon. Se incalzeste pe baia de apa. Continutul eprubetei se coloreaza treptat in roz, apoi in rosu. In cazul unei concentratii crescute de tiroxina apare un precipitat de acelasi culoare.
Interpretare rezultate ..
10.3.2. Reactia de identificare a tiroxinei cu ninhidrina
Tiroxina se mai poate identifica cu ninhidrina, acid azotic, sau cu reactivi specifici pentru evidentierea sau dozarea aminoacizilor.
10.4. Reactia de identificare a hormonilor pancreatici
10.4.1. Reactia de identificare a insulinei prin reactia biuretului
Activitatea endocrina a pancreasului este localizata in insulele Langerhans constituite din celule de diferite tipuri (alfa, beta, delta). Aceste celule se diferentiaza functional prin elaborarea de hormoni polipeptidici: celulele alfa‑ secreta glucagon; celulele beta‑ secreta insulina; (ambii hormoni regleaza metabolismul glucidic cu repercursiuni si asupra celorlalte metabolisme); celulele delta‑ secreta somatostamina (hormon inhibitor al hormonului de crestere).
Din punct de vedere structural, insulina este o polipeptida formata din doua catene unite intre ele prin doua punti disulfidice:
‑ catena A ‑ formata din 21 aminoacizi
‑ catena B ‑ formata din 30 aminoacizi
insulina Horm_S_5.cw2
(structura ‑ reprezentare schematica)
Prezenta legaturilor peptidice in molecula insulinei sta la baza reactiei biuretului.
‑ insulina (produs farmaceutic) ‑ solutie 1 g%
‑ sulfat de cupru: CuSO4 1 g%
‑ hidroxid de sodiu: NaOH 10 g%
‑ sticlarie: eprubete, sticle picuratoare, pipete
‑ stativ pentru eprubete
Se ia o eprubeta in care se pipeteaza 1 ml solutie insulina, care se trateaza cu 0,25 ml NaOH 10 %. Apoi se adauga 2‑3 picaturi solutie CuSO4 1 %, observandu‑se aparitia unei coloratii violete. Aceasta indica prezenta legaturilor peptidice din structura moleculei de insulina.
Interpretare rezultate
10.4.3. Reactia de identificare a insulinei prin reactia sulfului
Existenta resturilor de cisteina (aminoacid cu grupare tiolica) in structura insulinei sta la baza reactiei cu acetatul de Pb. In mediu alcalin insulina tratata cu acetat de Pb da un precipitat brun prin formarea sulfurii de Pb.
Reactivi
‑ insulina (produs farmaceutic) ‑ solutie 1 %
‑ acetat de plumb: (CH3‑COO)2Pb, solutie 10 %
‑ solutie hidroxid de sodiu: NaOH 10%
‑ eprubete, pipete
‑ sursa de incilzire (bec gaz, baie apa)
‑ stativ pentru eprubete
Intr‑o eprubeta se masoara 1 ml solutie insulina, 1 ml solutie de acetat de Pb 10% si 2 ml NaOH 10%. Prin incalzirea eprubetei in baie de apa cateva minute, se observa aparitia unui precipitat negru de sulfura de Pb.
Interpretare rezultate
10.5. Reactia de identificare a hormonilor cu
structura steroidica
10.5.1. Reactia de identificare a foliculinei
Prin tratarea solutiei de foliculina cu H2SO4 concentrat apare o coloratie portocalie caracteristica (reactia Kober).
‑ foliculina (produs farmaceutic) ‑ solutie in butanol
‑ acid sulfuric : H2SO4 concentrat
‑ sticlarie: eprubete, pipete
‑ stativ pentru eprubete
Se introduce intr‑o eprubeta 1 ml solutie foliculina si se adauga incet, prin prelingere pe peretii eprubetei, H2SO4 concentrat. Prezenta foliculinei este reelevata de aparitia unei coloratii portocalii specifice.
Interpretare rezultate .
|
