โครงสร้างทางเคมีของฮอร์โมน

ฮอร์โมนแบ่งตามคุณสมบัติทางเคมีออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ

• สเตียรอยด์ฮอร์โมน
• เปปไทด์และโปรตีนฮอร์ดมน
• ฮอร์โมนที่เป็นกลุ่มอนุพันธ์ของกรดอะมิโน

สเตียรอยด์ฮอร์โมน

ฮอร์โมนเหล่านี้จะเปลี่ยนมาจากสารตั้งต้นตัวเดียวกันคือ โคเลสเตอรอล โครงสร้างหลักประกอบด้วยกลุ่มของคาร์บอนอะตอมที่จับรวมตัวกัน เรียกว่า Cyclopentanoperhydrophenanthrene และมักจะสร้างจากต่อมไร้ท่อที่มีแหล่งกำเนิดจากเนื้อเยื่อ mesoderm เช่น รังไข่ อัณฑะ ต่อมอะดรีนอลคอร์เทกซ์

สเตียรอยด์ฮอร์โมนแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ

1. กลุ่มเพรกเนน (pregnane) ประกอบด้วยคาร์บอน 21 อะตอม ได้แก่ อดรีโนคอร์ติคอสเตียรอยด์ (adrenocortical steroids) และโปรเจสเตอโรน (progesterone)

2. กลุ่มแอนโดรสเตน (androstane) ประกอบด้วยคาร์บอน 19 อะตอม เช่น เทสโตสเตอโรน (testosterone)

3. กลุ่มอิสเตรน (estrange) ประกอบด้วยคาร์บอน 18 อะตอม เช่น อิสตราดิออล (estradiol) อิสตริออล (estriol) อิสตริออล (estriol)

แสดงสูตรโครงสร้างของกลุ่มสเตียรอยด์ฮอร์โมน

1. สูตรโครงสร้างหลักคือ cyclopentanoperhydro-phananthrene )
2. กลุ่ม Pregnane, Androstano และ Estrane
3. วิตามินดีและสารเมตาโบไล

- เทสโตสเตอโรน

- โปรเจสเตอโรน

- อิสตราดิออล-17 เบตา จะพบในสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด แต่กลุ่มอดรีโนดอร์ติคอยด์ที่สร้างจากต่อมอดรีนอลคอร์เทกซ์นั้น พบว่ามีแตกต่างกันไป เช่น จะพบ 1X-hydroxycorticosterone ในปลากระดูกอ่อนพวก Selanchii คือฉลาดและกระเบนเท่านั้น ปลา chimaera และปลากระดูกแข็งส่วนใหญ่จะมีคอร์ติโคสเตอโรนด้วย n

Return to contents

---

การสร้างและหลั่งฮอร์โมนเปปไทด์และโปรตีนฮอร์โมน

การเเสดงออกของยีนส่งผลให้เกิดการถอดรหัสของดีเอ็นเอกลายเป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนหลายชนิดเช่น กลูคากอน (glucagon) คอร์ดิโคโทรฟิน (corticotrophin) MSH , TRH (Thyrotrophin – releasing hormone) เเต่โปรตีนเหล่านี้ต้องเข้าสู่กระบวนการเเปรรูปเพื่อให้กลายเป็นโปรตีนสมบูรณ์เเบบก่อนจะได้ นอกจากนี้ยังรวมทั้งเปปไทด์ที่หลั่งจากต่อมใต้สมองส่วนหลัง และแคลซิโตนิน (calcitonin) ซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนไม่กี่ตัวจะได้จากการแตกตัวของโปรตีนโมเลกุลใหญ่ซึ่งสร้างขึ้นมาก่อน

โพลีเปปไทด์ฮอร์โมนบางตัวที่ประกอบด้วยหน่วยย่อย (Subunit) เช่น อินซูลิน (Insulin) โกนาโดโทรฟิน (gonadotrophing) และ TSH นั้นการจับรวมตัวของหน่อยย่อยจะเกิดขึ้นหลังจากมีการสร้างแต่ละหน่วยย่อยเรียบร้อยแล้ว การสร้างโปลีเปปไทด์ฮอร์โมนจึงมักจะมีการสร้างโมเลกุลตั้งต้นก่อน เรียกว่า โปรฮอร์โมน (pro - hormohe) ต่อมาโปรฮอร์โมนจึงแตกตัวเป็นฮอร์โมน ตัวอย่าง เช่น การสร้างพาราฮอร์โมน อินซูลิน และเปปไทด์ฮอร์โมนของต่อมใต้สมองส่วนหลัง

ลำดับของขบวนการสร้างฮอร์โมน คือมีการสร้างโปรฮอร์โมนโดย mRNA นำเอาระหัสการลำดับกรดอะมิโนออกมาจากนิวเคลียสสู่ไซโตพลาสมแล้วไปเกาะกับไรโมโซมที่เกาะติดกับเยื่อเอนโดพลาสมิกเรติกคิวลัม (ER) สายโปลีเปปไทด์ที่สร้างได้จะถูกส่งผ่านเข้าไปอยู่ภายในช่องของ ER แล้วถูกลำเลียงไปยัง กอสไจคอมเพลกซ์ (golgi complex) ซึ่งในระหว่างนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของโปรตีนที่สร้างด้วย โดยอาจจะมีการเติมสารอื่นเข้าไปในโปรตีนโมเลกุล เช่น คาร์โบไฮเดรท หรือ ไขมัน ทำให้เกิดเป็นไกลโดโปรตีนหรือไลโปโปรลีนซึ่งจะรวมตัวกันอยู่ภายในถุงแล้วหลุดออกจากด้านในของกอสไจคอมเพลกซ์ เมื่อหลุดออกมาจะมีลักษณะเป็นถุงกลมเล็ก เรียกว่า ถุงซีครีทอรี (secretory granule) ลอยอยู่ภายในไซโตพลาสม ถุงนี้มักมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.1 – 0.4 um. โปรฮอร์โมนจะถูกเปลี่ยนเป็นฮอร์โมนขณะที่อยู่ในถุงนี้ และถุงนี้จะลอยอยู่ภายในไซโตพลาสมรอการหลั่งฮอร์โมนออกจากเซลล์เมื่อเซลล์ถูกกระตุ้น

มีเซลล์ประสาทบางกลุ่มสามารถสร้างฮอร์โมนได้ เรียกว่า นิวโรซีดรีทอรีเซลล์ (nevrosecretory cells) เซลล์เหล่านี้จะมีโครงสร้างต่างๆ เหมือนเซลล์ประสาทปกติสามารถที่จะถูกกระตุ้นให้เกิดโพลาไรซ์และนำกระแสอีเลคตรอนได้แต่ปลายแอกซอนของเซลล์ประสาทพวกนี้จะไม่ไปสัมผัสกับเซลล์ประสาทตัวอื่นหรืออวัยวะที่เป็นเอฟเฟคเตอร์ เช่น ต่อมหรือกล้ามเนื้อเหมือนเซลล์ประสาทปกติทั่วไป แต่จะไปสัมผัสกับเส้นเลือดฝอย และปล่อยสารออกสู่กระแสเลือด สารที่ปล่อยออกไปนี้จะเป็นฮอร์โมนซึ่งถูกสร้างภายในเซลล์ประสาท แล้วรวมอยู่ในถุงซีครีทอรีแล้วเคลื่อนผ่านไปยังปลายแอกซอนเพื่อรอการหลั่งเหมือนโปรตีนฮอร์โมนอื่นๆ ฮอร์โมนที่สร้างจากเซลล์ประสาทนี้ได้แก่ วาโซเพรสซิน ออกซิโตซิน และรีลิสซิงฮอร์โมน (releasing hormones)

กลุ่มฮอร์โมนที่สร้างโดยขบวนการสังเคราะห์ด้วยเอนไซม์

ได้แก่ ฮอร์โมนที่สร้างจากต่อมไทรอยด์ ต่อมอะดรีนอล อัณฑะและรังไข่ฮอร์โมนเหล่านี้เป็นผลจากขบวนการสร้างที่ควบคุมโดยเอนไซม์ ซึ่งได้จากการถ่ายทอดรหัสจากยีนส์ ขบวนการสังเคราะห์ฮอร์โมนเหล่านี้จะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาหลายขั้นตอนและเอนไซม์หลายตัว

ฮอร์โมนจากต่อมไทรอยด์มีไอโอดีนเป็นส่วนประกอบ โดยเซลล์ของต่อมไทรอยด์มีความสามารถพิเศษในการรวบรวมอนินทรีย์ไอโอดีนจากเลือดได้แม้ว่าภายในเซลล์จะมีไอโอดีนสูงกว่าในเลือดโดยจะมีเนื้อเยื่ออื่นทำงานร่วมด้วย เช่นลำไส้

ฮอร์โมนพวกแคทติคอลเอมีนส์ (Catecholamines) เช่น อะครีนาลิน และนอร์อะครีนาลีน สร้างจากเนื้อเยื่อโครมัฟฟิน (chromaffin tissue) นอกจากนี้ยังพบที่เนื้อเยื่อประสาทส่วนอื่นในร่างกายด้วย เช่น นอร์อะครีนาลิน พบที่ปลายประสาทซิมพาเทติคและที่สมอง ตัวตั้งต้นของสารแคทติคอลเอมีนส์คือ ไทโรซีน โดยจะมีกลุ่มเอนไซม์ เปลี่ยนไทโรซีนเป็นโดปา (dopa) แล้วต่อเป็นโดปามีน(dopamine)ในไซโตพลาสมโดปามีนจะถูกสะสมในถุงแล้วถูกเปลี่ยนเป็นนอร์อะครีนาลีนภายในถุงนอร์อะครีนาลิน จะถูกเปลี่ยนเป็นอะครีนาลินได้

อีกกลุ่มหนึ่งคือ พวกสเตียรอยด์ฮอร์โมนซึ่งการสร้างสเตียรอยด์ฮอร์โมนพบว่ามีหลักการเหมือนกับในสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดคือ ตั้งต้นจากโคเรสเตอรอล (cholesterol)ซึ่งจะมีปริมาณสูงมากในต่อมไร้ท่อที่สร้างสเตียรอยด์ฮอร์โมน มีรายงานว่าอาจจะมีการสังเคราะห์สเตียรอยด์ฮอร์โมนที่ไม่ใช้โคเรสเตอรอลเป็นตัวตั้งต้นแต่ก็ยังพิสูจน์ไม่ได้ ขบวนการที่เอนไซม์จะเปลี่ยนโคเรสเตอรอลให้เป็นเพรกเมนโนโอน

(pregnenolone) กับโปรเจสเตอโรน (Progesterone) จะพบในเซลล์ของต่อมไร้ท่อที่สร้างเดตียรอยด์ฮอร์โมนทั่วไป การเปลี่ยนโปรเจสเตอโรนไปเป็นแอนโดรเจน (androgen) อิสโตรเจน(estrogen)และอครีโนดอร์ติคอยด์ (adrenocorticoids) เกี่ยวข้องกับการใช้เอนไซม์กระตุ้นให้เกิดขบวนการไฮดรอกซิเลท

Return to contents

---

การหลั่งฮอร์โมนจากต่อมไร้ท่อ

เนื่องจากระบบฮอร์โมนเป็นกลไกอย่างหนึ่งของร่างกายที่ใช้ในการควบคุมรักษาภาวะในร่างกายให้อยู่ในสภาพของ homeostasis บทบาทของระบบนี้จึงอยู่ที่การหลั่งฮอร์โมนภายใต้ความเหมาะสมของสถานการณ์ การหลั่งฮอร์โมนจะหลั่งโดยการถูกกระตุ้นจากสิ่งเร้าที่มีกระตุ้นจากสิ่งเร้าที่เหมาะสมและเฉพาะเจาะจง ทำให้มีการเพิ่มหรือลดการหลั่ง ฮอร์โมนออกมา สิ่งเร้าที่มีกระตุ้นให้หลั่งฮอร์โมนนั้นจะส่งมายังต่อมไร้ท่อได้โดยทางระบบประสาทหรือระบบเลือดที่มาเลี้ยงต่อมไร้ท่อนั้น และสิ่งเร้าอาจมาจากสิ่งแวดล้อมภายนอกหรือภายในร่างกายก็ได้

สิ่งเร้าภายนอกที่มีผลกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนของต่อมไร้ท่อ ได้แก่ แสง อุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นออสโมซิส ของแหล่งน้ำที่สัตว์อาศัยอยู่ ความต้องการ อาหาร น้ำและเกลือแร่ ภาวะของสังคมสัตว์ เช่น ความใกล้ชิดกับศัตรู เหยื่อ คู่ผสมพันธุ์หรือตัวอ่อน ทำให้เกิดการตอบสนองจากต่อมไร้ท่อได้ นอกจากนี้ภูมิอากาศ เช่น ปริมาณ น้ำฝน อุณหภูมิ ความชื้น ความกดดันของอากาศก็มีอิทธิพลต่อการหลั่งฮอร์โมน การตอบสนองของต่อมไร้ท่อต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมภายนอกนี้ช่วยให้สัตว์สามารถรักษาและปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ สิ่งเร้าจากภายนอกนี้จะมีผลมากในระบบสืบพันธ์

สิ่งเร้าภายในที่มีผลต่อการหลั่งฮอร์โมนมักจะเป็นผลของการเปลี่ยนแปลงภาวะทางเคมีฟิสิกส์ของร่างกาย ซึ่งก็มักเกิดการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมภายนอก เช่น การขาดน้ำดื่มหรือภาวะอากาศร้อนจัด ภาวะความแห้งแล้งก็จะเป็นผลให้ความเข้มข้นออสโมซีสของของเหลวในร่างกายเพิ่มสูง สิ่งเร้าภายในจะรวมความถึงการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของเกลือแร่ เช่น โซเดียม โปแตสเซียม และแคลเซียมในของเหลวในร่างกายการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฮโดรสแตติคของระบบเลือด การเปลี่ยนแปลงภาวะโภชนาการ เช่น ปริมาณกลูโคส กรดอะมิโน และกรดไขมัน รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในร่างกายตัวอย่างของสิ่งเร้าภายในและภายนอกที่ผลต่อการหลั่งฮอร์โมนชนิดต่างๆ

สิ่งเร้าอื่นๆ ที่มีผลต่อภาวะ homeontatic ของร่างกายจะมีผลต่อการหลั่งฮอร์โมนได้ ความสัมพันธ์ของฮอร์โมนกับสิ่งกระตุ้นให้เกิดการหลั่งหรือเปลี่ยนแปลงการหลั่งดูได้จากรูปที่ 1.10

การหลั่งฮอร์โมนแบบวงจร (cyclical release of hormone)

ฮอร์โมนหลายชนิดจะมีการหลั่งออกมาในกระแสเลือดเป็นช่วงเวลา อาจเป็นช่วงเวลาหนึ่งของวัน (diurnal , circadian rhythm)ระหว่างช่วงของวงจรสืบพันธุ์ ในฤดูกาลหนึ่งหรือช่วงเวลาหนึ่งของปี (circannual rhythm) การกำหนดเวลาหลั่งฮอร์โมนนี้ อาจจำเป็นสำหรับการควบคุมเหตุการณ์ของวงจรสืบพันธุ์ให้เกิดภายในช่วงเวลาที่เหมาะสมต่อการเจริญและอยู่รอดของตัวอ่อน กลไกการกำหนดเวลาของฮอร์โมนล่วงหน้านี้ทำให้ได้ปริมาณฮอร์โมนที่เหมาะสม ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานได้ดีที่สุดของสัตว์การหลั่งฮอร์โมนมักจะถูกควบคุมโดยสมอง (บางครั้งเรียกว่า นาฬิกาชีววิทยา biological clocks) ซึ่งถูกกำหนดโดยสิ่งเร้าที่มาในรูปของช่วงเวลาที่ได้รับแสง อุณหภูมิภายนอกการเปลี่ยนฤดูกาล หรืออาจกำหนดโดยสิ่งเร้าภายในด้วย

ระดับของคอร์ดิโตสเตียรอยด์ในเลือดจะเปลี่ยนแปลงไปในช่วงเวลาของวันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกไพรเมท (รวมทั้งคน) สนุข หนู (rate, mice)พบว่าการหลั่งจะสัมพันธ์กับการได้รับแสงคือ จะมีการหลั่งคอร์ติโตสเตียรอยด์สูงมากในเวลากลางวันส่วนกลางคืนจะลดน้อยลง ในคนและแกะระดับจะเพิ่มสูงมากในตอนเช้า (8.00 นาฬิกา) และลดต่ำลงหลังดวงอาทิตย์ตกดิน (ประมาณ 16.00 นาฬิกา) เป็นต้นไป แต่ในหนูซึ่งเป็นสัตว์ที่หากินตอนกลางคืน (nocturnal)ระดับจะสูงในตอนประมาณ 20.00 นาฬิกา ส่วนในปลากระดูกแข็งบางชนิดพบว่าระดับคอร์ดิโคสเตียรอยด์เพิ่มสูงหลังจากได้รับแสง 8 ชั่วโมง ส่วนปลาบางชนิดไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับคอร์ติโตสเตียรอยด์ในช่วงวัน

การหลั่งโกนาโดโทรฟินจากต่อมใต้สมองส่วนหน้าก็นึกกำหนดเวลาที่แน่นอนในช่วงวัน เช่นเดียวกับการหลั่งโปรแลคตินและโกรทฮอร์โมน ส่วนต่อมไทเนียลในหมูจะมีแบบแผนของการทำงานเป็นวงจรในช่วงวัน โดยคาดว่าสัมพันธ์กับปริมาณแสงพบว่าน้ำหนักของต่อมนี้จะลดต่ำสุดในตอนท้ายช่วงกลางวันและเพิ่มขึ้นในระหว่างเวลากลางคืนเพราะเอนไซม์ hydroxyl- indole – o – methyl transferase (HIOMT)ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์เบลาโตนินจะเพิ่มสูงในตอนกลางคืน

การหลั่งฮอร์โมนของต่อมไร้ท่อจะมีการเปลี่ยนแปลงในแต่ละฤดูของปีด้วย เช่น ต่อมไทรอยด์ของปลาจะมีการหลั่งฮอร์โมนสูงในฤดูอพยพ ปลามีปอดอาฟริกันจะมีการทำงานของต่อมไทรอยด์ต่ำในช่วงจำศีลฤดูร้อน (estiveation)กบและคางคกนั้นอะครีนาลินจะเพิ่มสูงสุดในพลาสมาในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว ปลาตะเพียน (Perca fluviatilis)จะมีการสะสม GH ในต่อมใต้สมองสูงสุดในเดือนมิถุนายนก่อนถึงฤดูร้อนซึ่งเป็นช่วงที่มีการเจริญอย่างรวดเร็ว การหลั่งฮอร์โมนแบบวงจรมักควบคุม

ฮอร์โมนจะเกิดปฏิกิริยาได้เมื่อมีความเข้มข้นน้อยมาก ระดับฮอร์โมนแต่ละชนิดในกระแสเลือด แตกต่างกันไปในสัตว์แต่ละสปีชีส์ ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณฮอร์โมนจะขึ้นอยู่กับขนาดของสัตว์ อัตตาเมตาโบลิสมและความสามารถในการจับกับโปรตีนในพลาสมา นอกจากนี้ยังอาจขึ้นกับอุณหภูมิในร่างกายด้วยเพราะมีผลต่อการทำงานของฮอร์โมนที่อวัยวะเป้าหมายความแตกต่างของผลของฮอร์โมนที่มีแหล่งกำเนิดร่วมกัน ซึ่งเนื่องจากโครงสร้างทางเคมีก็มีผลทำให้ปริมาณของฮอร์โมนเหล่านี้ในพลาสมาแตกต่างกันไปด้วย

Return to contents

---

การส่งผ่านฮอร์โมนไปตามกระแสเลือด

เมื่อถูกหลั่งจากแหล่งสร้างแล้ว ฮอร์โมนจะผ่านไปตามกระแสเลือด เพื่อไปอวัยวะที่เป้าหมายซึ่งอาจเป็นระยะทางสั้นๆ เช่น การมีเดียนเอมิเนนส์ไปยังต่อมใต้สมองส่วนหน้าหรือเป็นระยะทางไกล เช่นจากต่อมใต้สมองไปยังไตหรืออวัยวะสืบพันธุ์ ทำให้อายุของฮอร์โมนแต่ละชนิดแตกต่างกันไป แต่ส่วนใหญ่แล้วมักจะมีอายุอยู่เพียงแต่ครบรอบหนึ่งวงจรเลือดเท่านั้น

ฮอร์โมนบางชนิดเมื่อถูกหลั่งออกมาแล้วมีสารตัวนำ (carrier) มาจับเช่น ไทรอกซิน สเตียรอยด์ฮอร์โมน แล้วทาไปกับกระแสเลือด บางชนิดจะละลายไปในรูปของสารละลายในพลาสมา การจับกับสารตัวนำ จะจับแบบมีไฮโตรเจนบอนด์หรือไอโอนิคบอนด์ซึ่งเมื่อถึงเวลาที่เหมาะสมก็จะหลุดแยกออกจากกัน

การที่ฮอร์โมนจับกับสารตัวนำจะมีผลดีคือ

1. ฮอร์โมนจะไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีใดๆ เกิดขึ้นเมื่อยังจับกับสารตัวนำอยู่เป็นการยืดอายุการทำงานของฮอร์โมน เช่น

พลาสมาโปรตีนที่จับกับฮอร์โมนบางตัวช่วยลดปฏิกิริยาของฮอร์โมนได้ชั่วขณะ

1. ฮอร์โมนเมื่อจับกับตัวนำแล้วจะผ่านไปตามเส้นเลือดฝอยได้สะดวกกว่าทำให้ไปถึงอวัยวะเป้าหมายได้เร็ว
2. ขบวนการสลายฮอร์โมน และขับออกทิ้งไปจะช้าลงเมื่อฮอร์โมนยังจับอยู่กับสารตัวนำ

กลไกของฮอร์โมนที่เซลล์เป้าหมาย

เมื่อฮอร์โมนถูกหลั่งและส่งผ่านตามกระแสเลือดมาถึงเซลล์เป้าหมายแล้วผลของฮอร์โมนต่อเซลล์เป้าหมายมีหลายอย่าง เช่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภาวะเมตาโบลิสมของไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรท การเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อการเปลี่ยนแปลง permeability ของผนังเซลล์และการหดตัวคลายตัวของกล้ามเนื้อเป็นต้น ซึ่งก่อนที่จะปรากฏผลเหล่านี้เชื่อว่าฮอร์โมนจะไปมีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ภายในเซลล์ โดยอาจไปมีผลต่อขบวนการกระตุ้นการสร้างเอนไซม์ หรือทำหน้าที่เป็น cofactor ของปฏิกิริยาเคมีบางอย่างภายในเซลล์ ขบวนการที่เกิดขึ้นได้นี้คาดว่าเซลล์จะมีตัวรับ (receptor) จับกับฮอร์โมนเกิดเป็นสารประกอบของฮอร์โมน – ตัวรับ ตัวรับนี้อาจเป็นจุดที่จะนำฮอร์โมนเข้าสู่ตำแหน่งที่เหมาะสมภายในเซลล์ หรือ ฮอร์โมน อาจไปกระตุ้นนำเอาตัวรับฮอร์โมนไปยังตำแหน่งเฉพาะที่ต้องการ และอาจเป็นไปได้ว่า

ฮอร์โมน – ตัวรับหน้าที่ไปกระตุ้นเอนไซม์หรือยับยั้งเอนไซม์หรือเป็นโคแฟคเตอร์ ตัวรับอาจเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ก็ได้ซึ่งในกรณีนี้ฮอร์โมนก็จะไปรับกระตุ้นเอนไซม์โดยตรง

การตอบสนองของเซลล์เป้าหมายต่อฮอร์โมนนั้น จึงเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์หลายตัวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขบวนการทางเคมีภายในเซลล์ หรือเปลี่ยนปริมาณของสารเมตาโบไลท์ที่จำเป็นต่อขบวนการเมตาโบลิสมภายในเซลล์ ดังนั้นฮอร์โมนจึงมีอิทธิพลต่อขบวนการเมตาโบลิสมหลายอย่างของเซลล์ เช่น อัลโตสเตอโรน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง permeability ของผนังเซลล์ต่อโซเดียมที่ไต ต่อมเหงื่อ ต่อมน้ำลาย ผิวหนังและกระเพาะปัสสาวะ (ในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ) อะครีนาลินทำให้มีการสลายกรดไขมันจากเซลล์ไขมันแต่สลายกลูโคสจากเซลล์กล้ามเนื้อ

ในปัจจุบันเชื่อว่าการที่ฮอร์โมนไม่มีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของเซลล์เป้าหมายนั้น เนื่องจากฮอร์โมนไม่กระตุ้นให้เกิดขบวนการภายในเซลล์สองอย่างคือ

1. ทำให้เกิดมี cyclic AMP ขึ้นภายในเซลล์แล้ว cyclic AMP นี้ทำหน้าที่เป็นผู้สื่อข่าว ที่สอง (second messenger) ไปทำให้มีการเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์ในหลายขบวนการของเซลล์
2. ฮอร์โมนไม่มีผลต่อ genetic transcription ในนิวเคลียสแต่ก็พบว่าฮอร์โมนบางตัวเช่นอินซูลิน นั้นการทำงานของมันไม่เกี่ยวข้องกับสองขบวนการดังกล่าวนี้

กลไกของฮอร์โมนต่อเซลล์เป้าหมายโดยมี CAMP เป็นผู้สื่อข่าวที่สอง

ผู้ที่รายงานผลของฮอร์โมนในแง่นี้คนแรกคือ Sutherland และคณะ

เอนไซม์ active protein kinnase สามารถกระตุ้นเอนไซม์เฉพาะอย่างให้เกิดปฏิกิริยาต่างๆ ภายในเซลล์ได้อีก เช่น การเปลี่ยนแปลงของ permenbility ของผนังเซลล์และการส่งผ่านสาร เกิดการเปลี่ยนแปลงของจังหวะการทำงานของกล้ามเนื้อรวมทั้งขบวนเมตาโบลิสมอื่นๆ อีกหลายอย่าง นอกจากนี้ active protein kinnase ยังอาจสามารถกระตุ้นขบวนการสร้างโปรตีนภายในเซลล์ที่ระดับไรโบโซมได้

ฮอร์โมนหลายชนิดกระตุ้นให้เกิด cAMP ได้ในเนื้อเยื่อชนิดต่างๆ เช่น MSH วาโซเพรสซิน คอร์ติโคโทรฟิน ไทโรโทรฟิน รวมทั้งฮอร์โมน

LH และพาราฮอร์โมน การตอบสนองที่เกิดขึ้นก็จะหลายรูปแบบ (ขึ้นอยู่กับชนิดของฮอร์โมน) เช่น glycolysis lipolysis การเปลี่ยนแปลง permeability ของผนังเซลล์ต่อน้ำหรือโซเดียมหรือแคลเซียม การกระจายของเมลานินในเมลาโบฟอร์ การสร้างและหลั่งฮอร์โมนหลายตัว

การที่มีตอบสนองแตกต่างกันไปในฮอร์โมนแต่ละชนิด แต่ขบวนการเกี่ยวข้องกับ cAMP ทั้งนี้เชื่อว่าเป็นผลจาก phosporylation หรือ dephosphorylation ของโปรตีนและเกี่ยวข้องกับ protein kinnase ทั้งสิ้น

ฮอร์โมนอาจไปมีผลยับยั้งหรือลด cAMP ลงได้ เช่น แคลทิคอลเอมีนส์สามารถกระตุ้นให้เกิดผลสองอย่างคือ ผลต่อแอลฟาและเบตาอะครีเนอจิค ถ้ามีผลต่อเบตาอะครีเนอจิคจะกระตุ้น adenyl cyclase เพิ่ม cAMP แต่ถ้ามีผลต่อแอลฟา-อะตรีเนอริคจะลดระดับ cAMP โดยไปยับยั้ง adenyl cyclase เช่น แคททิคอลเอมีนส์มีผลไปยับยั้งการหลั่งอินซูลินจากเบตา – เซลล์ การกระจายของเมลานินในมีลาโนฟอร์โดย MSH เป็นต้น โดยเชื่อว่าบางฮอร์โมนตัวรับอาจมีส่วนที่เชื่อมกับสารแอลฟา – อะตรีเนอจิคซึ่งช่วยกระตุ้นการยับยั้งนี้ ผลของอินซูลินในแง่ของการยับยั้งการสลายกรดไขมันที่เซลล์ไขมันก็เชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการไปลดระดับ cAMP ของฮอร์โมนนี้ โพรสตาแกลนดินส์ซึ่งเป็นสารกระตุ้นที่พบในเนื้อเยื่อหลายชนิดและมีผลต่างๆ มากมาย ก็พบว่าสารนี้ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนเฉพาะที่ (Local homone) ลดระดับ cAMP ในเนื้อเยื่อทำให้เกิดผลบางอย่าง

Return to contents

---

กลไกการหลั่งฮอร์โมน

เมื่อได้รับการกระตุ้นจากสิ่งเร้าต่อมไร้ท่อก็จะปล่อยฮอร์โมนออกจากแหล่งสะสม แคทิคอลเอมีนส์ เปปไทด์จากต่อมใต้สมองส่วนหลัง และอินซูลินจะถูกปล่อยออกจากถุงที่สะสมฮอร์โมนภายในเซลล์ สเตียรอยด์ฮอร์โมนจะถูกหลั่งจากหยดไขมันที่สะสมภายในเซลล์ ส่วยไทรอยด์ฮอร์โมนจะแยกตัวจากไทโรโกลบูลิน

Douglas (1968) Kirshner และ Viveros (1972) ได้ศึกษาการหลั่งแคทิคอลเอมีนส์จากต่อมอครีนอลเมดัลลา และวาโซเพรสซินกับออกซิโตซินจากต่อมใต้สมองส่วนหลัง พบว่าฮอร์โมนเหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นสารประกอบพวกโปรตีนอยู่ภายในถุงสะสมในเซลล์จึงไม่สามารถแพร่ออกจากเซลล์ได้เองแต่การหลั่งออกจากเซลล์ต้องอาศัยขบวนการ exocytosis (reverse pinnocytosis) ผ่านผนังเซลล์โดยมีขบวนการ (ที่ได้จากการศึกษาใน in vitro) ดังนี้

1. การกระตุ้นโดยกระแสประสาทที่ผนังเซลล์ทำให้เกิดดีโพลาไรเซซั่น (depolarzation) ขึ้น
2. เกิดการเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมอิออนภายในเซลล์ โดยมีการผ่านเข้าทางผนังเซลล์ (จะไม่มีการหลั่งฮอร์โมนถ้าภายนอกเซลล์ไม่มี Ca++มากพอ)
3. มีการเคลื่อนตัวของถุงสะสมฮอร์โมนไปยังผนังเซลล์ โดยการทำงานของ microtubular system ภายในเซลล์
4. ผนังของถุงสัมผัสกับผนังเซลล์แล้วจะเชื่อมกัน โดยเชื่อว่า Ca++จะทำหน้าที่สำคัญในการเชื่อมตัวของเยื่อทั้งสองนี้ แล้วสารจากถุงก็จะถูกขับออกจากเซลล์ ส่วนถุงเปล่าจะถูกส่งกลับเข้าสู่ไซโตพลาสม

อย่างไรก็ตามขบวนการเหล่านี้จะมีรายละเอียดแตกต่างกันไปบ้างในต่อมไร้ท่อแต่ละชนิด เช่น อาจต้องอาศัยการกระตุ้นด้วยเอนไซม์บางตัวและการสร้าง cAMP ร่วมกับขบวนการดังกล่าวเพื่อให้มีการหลั่งฮอร์โมน เช่น การหลั่งอินซูลิน

ส่วนการหลั่งฮอร์โมนจากต่อมไทรอยด์ ซึ่งสะสมอยู่ภายนอกเซลล์ โดยจับกับไทโรโกลบูลินเป็นสารคอลลอยด์สะสมอยู่ภายในไทรอยด์ฟอลลิเคิล เชื่อว่าถูกกระตุ้นโดย TSH ทำให้มีการกระตุ้นเอนไซม์อดีนิลไซเคลสในเซลล์ของต่อมไทรอยด์และเกิด cAMP ขึ้นมา เมื่อคอลลอยด์ในฟอลลิเดิลแตกตัวออก cAMP จะช่วยดึงเข้าสู่เซลล์ โดยขบวนการ endocytosis แล้วไลโซโซมภายในเซลล์ ซึ่งมีเอนไซม์โปรตีเอสอยู่จะเข้าไปเชื่อมกับถุงฮอร์โมนที่ผ่านเข้ามารวมตัวเป็นฟาโกไลโซโซม (phagolysosome) เคลื่อนที่ไปยังด้านฐานของเซลล์ ในระหว่างนี้ คอลลอยด์จะถูกย่อยแล้วแตกแยกออกเป็นไทรอกซินกับไทรไอโอโดไทโรนินแล้วส่งออกจากเซลล์ไป ไอโอโดไทโรนิน (iodo-tyrosine)จะถูกดึงเอาไอโอดีนออก ไอโอดีนถูกดึงกลับเข้าสะสมภายในเซลล์ใหม่

กลไกการหลั่งสเตียรอยด์ฮอร์โมน ยังไม่มีรายงานแน่ชัดเพราะการสร้างและหลั่งเกี่ยวกับสารหลายตัว รวมทั้งกลุ่มโทรทิคฮอร์โมนด้วยแต่เชื่อว่าโทรทิคฮอร์โมนบางตัว เช่น ACTH และ LH จะกระตุ้นเอนไซม์อดีนิลไซเคลส ทำให้มีการสร้าง cAMP ออกมาช่วยในการสร้างและหลั่งสเตียรอยด์ฮอร์โมน โดยสเตียรอยด์ฮอร์โมน ไม่มีการรวมตัวเป็นถุงซีครีทอรีเหมือนโปรตีนฮอร์โมน โดยเมื่อถูกสร้างผ่านมาตาม smooth ER แล้วอาจถูกส่งต่อไปยังกอสไจ คอมเพล็กซ์ แล้วถูกหลั่งออกจากเซลล์ หรือเมื่อผ่าน ER และถูกขับออกนอกเซลล์เลย

Return to contents

---

กลไกของฮอร์โมนที่เซลล์เป้าหมาย

เมื่อฮอร์โมนถูกหลั่งและส่งผ่านมาตามกระแสเลือดมาถึงเซลล์เป้าหมายแล้ว ผลของฮอร์โมนต่อเซลล์เป้าหมายมีหลายอย่างเช่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภาวะ เมตาโปลิสมของไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรส การเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ การเปลี่ยนแปลง permeability ของผนังเซลล์ และการหดตัวคลายตัวของกล้ามเนื้อเป็นต้น ซึ่งก่อนที่จะปรากฏผลเหล่านี้เชื่อว่าฮอร์โมนจะไม่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ภายในเซลล์ โดยอาจไม่มีผลต่อขบวนการกระตุ้นการสร้างเอนไซม์ หรือทำหน้าที่เป็น cofactor ของปฏิกิริยาเคมีบางอย่างภายในเซลล์ ขบวนการที่เกิดขึ้นได้นี้ คาดว่าเซลล์จะมีตัวรับ (receptor) จับกับฮอร์โมนเกิดเป็นสารประกอบของฮอร์โมน-ตัวรับตัวรับนี้อาจเป็นจุดที่จะนำฮอร์โมนเข้าสู่ตำแหน่งที่เหมาะสมภายในเซลล์ หรือฮอร์โมนอาจไปกระตุ้นนำเอาตัวรับฮอร์โมนไปยังตำแหน่งเฉพาะที่ต้องการและอาจเป็นไปได้ว่า

มี adenyl cyclase เช่น ตับ กล้ามเนื้อ ไต สมอง เนื้อเยื่อไขมัน (adipose tissue) และต่อมไร้ท่อต่างๆ

ปฏิกิริยาที่ cAMP ทำหน้าที่เป็นผู้สื่อข่าวที่สองโดยรับข่าวจากผู้สื่อข่าวที่หนึ่งในฮอร์โมนที่เกิดขึ้นภายในเซลล์จะเป็นดังนี้คือ

ฮอร์โมนไม่ได้ผ่านเข้าไปในเซลล์ แต่จะไปที่ผนังเซลล์แล้วจับกับตัวรับที่ผนังเซลล์ ผลของปฏิกกิริยาระหว่างการรวมตัวของฮอร์โมนกับตัวรับจะไปทำให้เกิดการกระตุ้น (หรือยับยั้ง) เอนไซม์ adenyl cyclase โดยที่ความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์กับตัวรับยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่อาจเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีหลายขั้นตอน แต่คาดว่าเอนไซม์มีส่วนประกอบเป็นสองหน่วยย่อยคือ regulatory unit จับกับตัวรับกับ catalytic unit ซึ่งจะเป็นด้านที่ทำปฏิกิริยาจับกับ ATP

เมื่อเอนไซม์ adenyl cyclase ถูกกระตุ้นจากฮอร์โมน-ตัวรับแล้วจะทำให้เกิดปฏิกิริยาสลาย ATP ได้แก่ cAMP

cAMP จะไปกระตุ้นเอนไซม์ Kinase kinase (Kinase II หรือ phosphorylase b Kinase kinase)ภายในเซลล์ โดยเอนไซม์นี้ก็จะมี 2 หน่วยย่อยคือ regulatory กับ catalytic cAMP จะจับกับ regulatory subunit ทำให้ catalytic subunit แยกตัวออกมาแล้วเป็น active kinase ไปกระตุ้นเอนไซม์เฉพาะทำให้เกิดปฏิกิริยาต่างๆ ของเซลล์ขึ้นมาได้ ซึ่งในกรณีของฮอร์โมนอะครีนาลินและกลูกากอนนี้ active kinase จะไปกระตุ้น phosphorylase b (โดยการช่วยเหลือจาก ATP)ทำให้ได้ phosphorylase a ไปกระตุ้นการสลายไกโคเจนให้เป็นกลูโคสและได้ glucose-1-p ขึ้นมา

ตารางที่ 1 การกระจายของ adenyl cyclase ในเนื้อเยื่อต่างๆและชนิดของฮอร์โมนที่ไปกระตุ้นเอนไซม์นี้ที่เนื้อเยื่อนั้น

ชนิดของเนื้อเยื่อ	ฮอร์โมน
ตับ กล้ามเนื้อลำตัว กล้ามเนื้อหัวใจ ไต กระดูก สมอง ต่อมอะครีนอล คอร์พัส ลูเตียม รังไข่ อัณฑะ ต่อมไทรอยด์ ต่อมน้ำลายพาโรติค ต่อมโพเนียล ปอด ม้าม เนื้อเยื่อไขมัน เกล็ดเลือด เม็ดเลือดขาว	กลูคากอน อะครีนาลิน อะครีนาลิน แคททีคอลเอมีนส์ กลูคากอน ไทรไอโอโดไทโรนีน วาโซเพลสซิน พาราไทรอยด์ พาราไทรอยด์ แคลซิโตนิน แคททิคอลเอมีนส์ ACTH LH และโพรสตาแกลบดินส์ LH LH, FSH TSH โพรสตาแกลบดินส์ แคททิคอลเอมีนส์ แคททิคอลเอมีนส์ อะครีนาลิน อะครีนาลิน อะครีนาลิน โพรสตาแกลบดินส์ แคททิคอลเอมีนส์ และ โพรสตาแกลบดินส์

Return to contents