Biochemia cz.4

Biochemia cz.4

opracował dr J. Szubert

Biochemia cz.4

1

X. Czynniki regulujące metabolizm

Poszczególne

narządy,

komórki,

a

nawet

poszczególne przedziały komórkowe, tworzą rodzaj
wspólnoty

metabolicznej.

Pomiędzy

nimi

funkcjonuje

ciągła

wymiana

substratów

i produktów reakcji. Równoczesne skoordynowane
funkcjonowanie procesów metabolicznych wymaga
precyzyjnej regulacji, w czym zasadniczą rolę
odgrywają

hormony,

peptydowe

czynniki

wzrostowe, interleukiny i prostanoidy.

2

1. Hormony

Hormon jest substancją regulacyjną, produkowaną (najczęściej)

przez wyspecjalizowany narząd gruczołowy i transportowaną
poprzez krew do komórek docelowych, czyli takich, które na
swojej powierzchni, w cytoplazmie lub w jądrze posiadają receptor
wiążący dany hormon. Niektóre hormony są produkowane przez
komórki rozproszone po różnych tkankach. Związanie hormonu
przez receptor uruchamia ciąg reakcji pobudzających bądź
hamujących określone procesy metaboliczne. Hormony, pod
względem ich natury chemicznej, można podzielić na 3 grupy.
Są to hormony peptydowe i białkowe, hormony pochodne
aminokwasów oraz hormony steroidowe.

3

2. Hormony peptydowe i białkowe

Hormony tej grupy są produkowane przede wszystkim przez

przysadkę mózgową, podwzgórze, łożysko, przytarczyce oraz
komórki α i β wysepek Langerhansa, stanowiących część utkania
trzustki. Wśród hormonów tej grupy należy wymienić przede
wszystkim: insulinę, glukagon, hormon wzrostu (STH, GH),
hormon tyreotropowy (TSH), hormon adrenokortykotropowy
(ACTH), hormon pobudzający pęcherzyki Graafa (FSH), hormon
luteinizujący (LH), prolaktynę, melanotropinę, oksytocynę,
wazopresynę, kalcytoninę, parathormon, gastrynę, sekretynę,
cholecystokininę i gonadotropinę kosmówkową.

4

3. Hormony przysadki mózgowej

Przysadka mózgowa u zwierząt dzieli się na 3 płaty, przedni,

pośredni i tylny. U człowieka płat pośredni nie istnieje, jako
odrębny twór anatomiczny, lecz przetrwał jako odrębna
jednostka czynnościowa. Każdy z tych płatów wykazuje zdolność
do wydzielania hormonów. Najbardziej aktywnym jest przedni
płat przysadki. Hormony w nim powstające pełnią funkcje
regulacyjne wobec innych gruczołów dokrewnych. Przedni płat
przysadki wydziela kilka hormonów.

Ryc.1. Przekrój przez prawą półkulę mózgową człowieka, a)
komory mózgu (f), b) nerw wzrokowy, c) wewnętrzna tę
mózgowa

ój przez prawą półkulę mózgową człowieka, a) podwzgórze,

), b) nerw wzrokowy, c) wewnętrzna tętnica szyjna, d) tętnica podstawna, e) przysadka

5

, tworzące ścianę trzeciej

tnica podstawna, e) przysadka

Ryc.2. Schemat ilustrujący
czynności

wydzielnicze

przysadki mózgowej

6

Ryc.2. Schemat ilustrujący
czynności

wydzielnicze

przysadki mózgowej

7

Hormon

wzrostu,

inaczej

hormon

somatotropowy;

opisywany zwykle pod skrótowymi nazwami - GH lub STH jest
białkiem o masie cząsteczkowej 21,5 kDa i silnym stymulatorem
procesów anabolicznych. Pobudza biosyntezę białek i kwasów
nukleinowych, a w efekcie tego wzrost kości i mięśni. Pobudza
lipolizę, zmniejsza glikogenolizę w wątrobie i w mięśniach.
Niedobór STH w okresie rozwojowym jest przyczyną karłowatości
przysadkowej, natomiast jego nadmiar prowadzi do nadmiernego
wzrostu, określanego mianem gigantyzmu. Pojawienie się
nadmiaru STH w wieku dojrzałym wywołuje zespół chorobowy,
nazywany akromegalią, a polegający na przeroście dystalnych
części ciała, np. nosa, guzów czołowych, języka czy dłoni.

8

Hormon adrenokortykotropowy - ACTH jest

polipeptydem złożonym z 39 aminokwasów, o masie
cząsteczkowej 4,5 kDa. Pobudza korę nadnerczy do
biosyntezy

hormonów

steroidowych

z

grupy

glukokortykoidów.

Hormon tyreotropowy - TSH jest glikoproteiną

o masie cząsteczkowej 28,5 kDa. Pobudza komórki
gruczołowe tarczycy do wytwarzania i wydzielania
hormonów tarczycowych.

9

Hormon pobudzający pęcherzyki Graafa - FSH jest

glikoproteiną o masie cząsteczkowej 34 kDa. W organizmie
żeńskim pobudza rozwój pęcherzyków Graafa, wydzielanie
estrogenów, a w organizmie męskim nasila spermatogenezę
(wytwarzanie plemników).

Hormon luteinizujący - LH jest glikoproteiną o masie

cząsteczkowej 28,5 kDa. W organizmie żeńskim pobudza
przemianę pęcherzyka Graafa w ciałko żółte, wywołuje owulację
(jajeczkowanie) i pobudza biosyntezę progesteronu przez ciałko
żółte. W organizmie męskim nasila spermatogenezę i wytwarzanie
hormonów płciowych męskich: androgenów, przez gruczoł
śródmiąższowy jądra (komórki Leydiga).

10

Prolaktyna jest białkiem o masie cząsteczkowej 21,5 kDa.

Funkcjonuje w organizmie żeńskim. Pobudza rozwój gruczołów
mlecznych, nasila ich funkcje laktacyjne. Pobudza powstawanie
progesteronu w ciałku żółtym.

Inne hormony peptydowe. Pośredni płat przysadki wydziela

tylko jeden hormon. Jest nim melanotropina - MSH, zwana też
intermedyną. Jest niewielkim peptydem złożonym z 13 reszt
aminokwasowych, o masie cząsteczkowej 1,6 kDa. Pobudza
proces biosyntezy melanin w melanocytach.

11

Tylny płat przysadki wydziela dwa hormony. Są to

oksytocyna i wazopresyna - zwana także adiuretyną.

Oksytocyna jest oligopeptydem, złożonym z 9 reszt

aminokwasowych, o masie cząsteczkowej 1 kDa, pobudzającym
czynność skurczową macicy w czasie porodu. Drugim jest
wazopresyna, zwana też adiuretyną. To także oligopeptyd złożony
z 9 reszt aminokwasowych. Hormon ten bowiem pobudza
resorpcję moczu pierwotnego w kanalikach nerkowych. Chroni
organizm przed nadmierną utratą wody i elektrolitów. Jego
niedobór prowadzi do zespołu chorobowego, określanego nazwą
moczówka prosta, polegającą na nadmiernej utracie wody drogą
nerkową.

12

4. Hormony trzustki

Insulina. Insulina jest hormonem polipeptydowym, o masie

cząsteczkowej 6 kDa, produkowanym przez komórki β wysepek
Langerhansa, regulującym metabolizm energetyczny.

Komórki β są bardzo wrażliwe na zmiany stężenia glukozy we krwi.

Spożycie węglowodanów prowadzi do wzrostu stężenia glukozy we
krwi, a to jest sygnałem do zwiększonego wydzielania insuliny,
natomiast hipoglikemia wywiera efekt odwrotny. Spożycie białka
powoduje przejściowy wzrost stężenia aminokwasów w osoczu krwi,
a w konsekwencji zwiększone wydzielanie insuliny.
Insulina pobudza takie procesy, które zużywają glukozę (glikoliza, szlak
pentozofosforanowy, glikogenogeneza) i hamuje takie, które produkują
glukozę (glikogenoliza, glukoneogeneza). Łatwo dostrzegalnym
efektem jej działania jest zmniejszenie stężenia glukozy we krwi.

13

Insulina reguluje przemianę glukozy przede wszystkim

w wątrobie, w mięśniach i w tkance tłuszczowej. Metabolizm
cukrowy wielu komórek jest niezależny od insuliny. Dotyczy to na
przykład: erytrocytów, komórek nerwowych, komórek błony
śluzowej jelit, kanalików nerkowych czy nabłonka rogówki.

Insulina pobudza transport aminokwasów do komórki

i nasila syntezę białka w większości tkanek. Ocena całościowa
efektów metabolicznych insuliny pozwala zaliczyć ją do
hormonów anabolicznych. Zwiększa bowiem biosyntezę białka,
glikogenu i triacylogliceroli.

Insulina działa na komórki docelowe, zlokalizowane przede

wszystkim w wątrobie, w mięśniach i w tkance tłuszczowej.

14

Glukagon jest produkowany przez komórki α wysepek

Langerhansa. Działa przeciwstawnie do insuliny. Pobudza te
procesy, które produkują glukozę i hamuje te z nich, które
zużywają glukozę. Łatwo dostrzegalnym efektem działania
glukagonu jest zwiększenie stężenia glukozy we krwi. Przede
wszystkim pobudza glikogenolizę i glukoneogenezę w wątrobie,
natomiast zmniejsza transport glukozy do komórek i jej
przetwarzanie drogą glikolizy. Obniżenie stężenia glukozy
w osoczu jest głównym sygnałem do uwalniania glukagonu.

Wzrost jego stężenia zapobiega hipoglikemii. Sekrecja glukagonu
maleje szczególnie znacząco w następstwie podwyższenia stężenia
cukru we krwi oraz wzrostu stężenia insuliny. Sytuacja taka następuje
po posiłku bogatym w węglowodany.

15

Aminokwasy

pochodzące

z

rozpadu

białek

pokarmowych pobudzają wydzielanie zarówno glukagonu,
jak i insuliny. Glukagon efektywnie zapobiega hipoglikemii,
która pojawiłaby się w następstwie zwiększonego wydzielania
insuliny po posiłku białkowym. Pobudza utlenianie kwasów
tłuszczowych w wątrobie oraz syntezę ciał ketonowych.
Zwiększa pobór aminokwasów przez komórki wątrobowe,
dostarczając substratów zarówno do glukoneogenezy, jak
i ketogenezy.

16

Cukrzyca. Zniszczenie komórek β powoduje zanik

wydzielania insuliny i wzmożenie efektów działania
glukagonu. Rozwija się zespół chorobowy, zwany cukrzycą
typu I. W jej przebiegu dochodzi przede wszystkim do
spowolnienia przemiany glukozy.
Niedobór

insuliny

nasila

proces

glukoneogenezy.

Sumarycznym efektem tych zjawisk jest narastająca
hiperglikemia.

17

5. Inne hormony peptydowo-białkowe

Parathormon jest polipeptydem zbudowanym z 84 reszt

aminokwasowych

o

masie

cząsteczkowej

9,5

kDa,

syntetyzowanym w przytarczycach. Jest głównym regulatorem
homeostazy jonów wapniowych: Ca

2+

. Obniżenie stężenia Ca

2+

w płynach pozakomórkowych stanowi bodziec do wydzielania
parathormonu. Normalizacja poziomu Ca

2+

następuje poprzez

wzmożenie osteolizy („rozpuszczanie” kości), zmniejszenie
wydalania tego jonu drogą nerkową oraz wzrost wchłaniania Ca

2+

przez błonę śluzową jelit. Ten ostatni efekt zostaje osiągnięty
drogą pośrednią. Parathormon pobudza bowiem syntezę kalcytriolu
w nerkach, a ten jest właściwym stymulatorem wchłaniania Ca

2+

z

jelit.

18

Nadczynność przytarczyc powoduje odwapnienie kości,

wzrost

stężenia

Ca

2+

i

fosforanów

w

płynach

pozakomórkowych (głównie w osoczu) oraz zwiększone ich
wydalanie

drogą

nerkową.

Nasycenie

moczu

słabo

rozpuszczalnymi solami wapnia sprzyja rozwojowi kamicy
nerkowej.

Niedoczynność przytarczyc skutkuje obniżeniem stężenia

jonów Ca

2+

w osoczu, a to powoduje zwiększoną pobudliwość

nerwowo-mięśniową. Rozwija się zespół chorobowy określany
mianem tężyczki, objawiający się skurczami spastycznymi
pewnych grup mięśni.

19

Kalcytonina jest polipeptydem zbudowanym z 32 reszt

aminokwasowych. Powstaje w komórkach C, zawartych
w tarczycy, przytarczycach, niekiedy w grasicy. Jest traktowana
jako hormon działający antagonistycznie w stosunku do
parathormonu.

Zmniejsza

stężenie

Ca

2+

w

płynach

pozakomórkowych, sprzyja uwapnieniu kości.

Gastryna jest substancją niejednorodną. Nazwą tą obejmuje się

kilka peptydów różniących się długością łańcucha. Gastryna jest
produkowana przez błonę śluzową części przyoddźwiernikowej
żołądka i górnego odcinka jelita cienkiego. Pobudza komórki
okładzinowe dna i trzonu żołądka do wydzielania HCl.

20

Sekretyna jest polipeptydem zbudowanym z 27 reszt

aminokwasowych, o masie cząsteczkowej około 3 kDa,
produkowanym przez błonę śluzową dwunastnicy pod
wpływem HCl pochodzącego z treści żołądkowej. Pobudza
wydzielanie soku trzustkowego oraz zwiększa zawartość
wodorowęglanu w tym soku. Mechanizm ten umożliwia
zobojętnianie

kwaśnej

treści

żołądkowej

w

świetle

dwunastnicy.

21

Cholecystokinina

(CCK)

jest

grupą

peptydów

powstających w wyniku proteolizy wielkocząsteczkowego
prekursora

pre-pro-cholecystokininy.

Liczba

reszt

aminokwasowych w jednej cząsteczce cholecystokininy waha
się od 8 do 58. Zależnie od liczby zawartych reszt ami-
nokwasowych są one określane symbolami, odpowiednio
CCK-8, CCK-33, CCK 58. Pobudzają skurcz pęcherzyka
żółciowego, powodując wypływ żółci do dwunastnicy.
Zwiększają produkcję i sekrecję soku trzustkowego. Pełnią
funkcję neuromodulatorów w centralnym układzie
nerwowym.

22

6. Hormony pochodne aminokwasów

Hormony te powstają przede wszystkim w tarczycy:

tyroksyna i trijodotyronina, w rdzeniu nadnerczy
i w układzie nerwowym: dopamina, noradrenalina,
adrenalina, lub w wielu tkankach: histamina, serotonina.

23

7. Hormony tarczycy

Tyroksyna i trijodotyronina są pochodnymi tyrozyny,

zawierającymi odpowiednio 4 lub 3 atomy jodu. Z tego
powodu przypisano im symboliczne nazwy skrótowe,
odpowiednio T

4

i T

3

(ryc.3). Hormony tarczycy są jedynymi

związkami

biologicznymi

zawierającymi

organicznie

związany jod. Ten ostatni jest dostarczany drogą pokarmową
w formie jodków, w ilości około 100 µg na dobę.

Ryc.3. Hormony tarczycy

24

Ryc.3. Hormony tarczycy

25

Komórki gruczołowe tarczycy są jedynymi, które są

zdolne do wielokrotnego zagęszczania jodku, wbrew
ogromnemu gradientowi stężeń tego jonu po obydwu
stronach błony komórkowej. Ta szczególna zdolność
komórek tarczycy do akumulacji jodu umożliwia zastosowanie
radioaktywnych izotopów tego pierwiastka w diagnostyce
chorób tego gruczołu oraz w leczeniu niektórych jego
nowotworów. Radioaktywny jod podany w małej dawce,
niezagrażającej innym tkankom, zostaje zagęszczony przez
chorą tarczycę do stężenia pozwalającego na zniszczenie
komórek nowotworowych.

26

Wszystkie etapy biosyntezy i przemieszczania hormonów

tarczycowych są pobudzane przez TSH. Ponad 99% hormonów
tarczycowych przemieszcza się poprzez krew do tkanek
docelowych przy udziale swoistych przenośników. Są nimi białka
osoczowe: globulina wiążąca tyroksynę oraz transtyretyna.

Jakkolwiek stężenie osoczowe T

4

jest około 50 razy wyższe niż

T

3

, ta ostatnia jest czterokrotnie bardziej aktywna od poprzedniej.

Komórka tarczycowa syntetyzuje T

4

i T

3

w relacji 9:1, lecz część

T

4

traci atom jodu w komórce docelowej. Powstaje bardziej aktywna

T

3

. Nie jest wykluczone, że T

4

jest jedynie prohormonem,

a właściwym hormonem jest T

3

. Fizjologiczna rola hormonów

tarczycy polega na stymulacji procesów katabolicznych,
dostarczających energii, między innymi poprzez pobudzanie
biosyntezy enzymów lipolitycznych.

27

W patologii ludzkiej, równie często spotyka się objawy

nadczynności, jak i niedoczynności tarczycy. W przeszłości
niedoczynność tarczycy była zjawiskiem powszechnym. U osób
dorosłych prowadziła do obrzęku śluzakowatego, objawiającego się
rozległymi

obrzękami

w

tkance

podskórnej,

zmniejszeniem

częstotliwości akcji serca, spowolnieniem procesów bioenergetycznych
i czynności umysłowych. U dzieci prowadziła do zahamowania wzrostu,
karłowatości oraz głębokiego upośledzenia umysłowego, określanego
mianem kretynizmu. Stan ten, w znacznej części przypadków, był
spowodowany lokalnie występującym niedoborem jodu w naturalnym
środowisku człowieka. Powszechnie stosowane jodowanie soli
kuchennej oraz możliwość podawania choremu brakującego
hormonu, w znacznym stopniu ograniczyło częstość występowania
bądź złagodziło przebieg tej choroby.

28

8. Aminy katecholowe

Grupa hormonów: adrenalina, noradrenalina i dopamina,

powstających również z tyrozyny, nosi nazwę katecholamin albo
amin katecholowych (ryc.4).

Adrenalina powstaje przede wszystkim w rdzeniu nadnerczy

oraz w niewielkich ilościach w ciałkach trzyzwojowych
i

w

zakończeniach

nerwowych

adrenergicznych.

Jest

neuroprzekaźnikiem w ośrodkowym układzie nerwowym. Wykazuje
silne działanie sympatykotoniczne, zwęża naczynia obwodowe,
podnosi ciśnienie tętnicze, przyspiesza czynność serca, rozluźnia
mięśnie gładkie przewodu pokarmowego i oskrzeli. Rozszerza
źrenice. Pobudza glikogenolizę w wątrobie oraz lipolizę w tkance
tłuszczowej.

29

Noradrenalina powstaje w rdzeniu nadnerczy, a także

w zakończeniach noradrenergicznych autonomicznego układu
nerwowego. Jest neuroprzekaźnikiem w centralnym układzie
nerwowym i mediatorem pozazwojowych włókien współczulnych.
Kurczy naczynia obwodowe, podnosząc ciśnienie tętnicze.

Dopamina powstaje jako metabolit pośredni w trakcie

przemiany tyrozyny do noradrenaliny i adrenaliny. Jest
mediatorem synaptycznym w obwodowych i ośrodkowych
neuronach adrenergicznych. Rozszerza naczynia wieńcowe
i naczynia nerkowe.

Ryc.4. Hormony z grupy amin katecholowych.

c.4. Hormony z grupy amin katecholowych.

30

c.4. Hormony z grupy amin katecholowych.

31

9. Hormony steroidowe

Substratem zużywanym do ich biosyntezy jest

cholesterol. Lipidowy charakter hormonów steroidowych
sprawia, iż są one źle rozpuszczalne w środowisku wodnym.
Możliwość transportu zapewniają im kompleksy z białkami
osoczowymi.

Hormony steroidowe dzielą się na pięć klas, różniących się

strukturą

i

funkcją.

Są

to

mineralokortykoidy,

glukokortykoidy, estrogeny, gestageny i androgeny.

32

10. Mineralokortykoidy

Hormony tej grupy są steroidami zawierającymi 21 atomów

węgla w cząsteczce. Szczególnie aktywnym przedstawicielem
mineralokortykoidów jest aldosteron. Drugim pod względem
aktywności (30-50 razy słabszym) jest deoksykortykosteron
(ryc.5). Mineralokortykoidy powstają w warstwie kłębkowatej
kory nadnerczy. Regulują dystrybucję wody oraz jonów Na

+

i K

+

.

Efektem ich działania jest oszczędzanie wody i Na

+

, a pobudzanie

wydalania K

+

. Mineralokortykoidy pobudzają wchłanianie zwrotne

jonu Na

+

i wody w kanalikach nerkowych. Podwyższają ciśnienie

tętnicze.

Ry

Ryc.5. Mineralokortykoidy

33

34

11. Glukokortykoidy

Glukokortykoidy,

podobnie

jak

mineralokortykoidy,

są

steroidami zawierającymi 21 atomów węgla w cząsteczce. Powstają
w komórkach warstwy pasmowatej i warstwy siatkowatej kory
nadnerczy. Najaktywniejszym z nich jest kortyzol, czyli
hydrokortyzon. Inne, jak kortykosteron czy kortyzon, przejawiają
znikomą aktywność. Ich biosynteza jest pobudzana przez ACTH.

Glukokortykoidy

pobudzają

glukoneogenezę

poprzez

wzmożenie proteolizy (która dostarcza aminokwasów glukogennych)
oraz aktywację kluczowych enzymów glukoneogenezy. Wzmagają
glikogenogenezę

poprzez

aktywację

syntazy

glikogenowej.

Pobudzają lokalnie lipolizę, a jednocześnie lipogenezę w innych
częściach ciała.

Ryc.6. Glukokortykoidy

Ryc.6. Glukokortykoidy

35

36

Glukokortykoidy ułatwiają adaptację organizmu do

stresu. Osiągają ten efekt poprzez hamowanie niektórych
reakcji immunologicznych, pobudzanie rozpadu limfocytów,
hamowanie migracji leukocytów do tkanek objętych procesem
zapalnym,

ograniczanie

proliferacji

fibroblastów

i zmniejszanie biosyntezy mediatorów procesu zapalnego, jak
prostaglandyn i leukotrienów.

Najaktywniejszym z estrogen

jak: estron i estriol, wykazują sła
produkowane przez komórki ziarniste pęcherzyków Graafa.
wydzielanie jest pobudzane przez przysadkowy FSH.
ilościach powstają także w korze nadnerczy.

Receptory estrogenów znajdują się głównie w błonie śluzowej

macicy. Powodują one proliferację tej błony.

12. Estrogeny

Najaktywniejszym z estrogenów jest 17-β-estradiol (ryc.7). Inne,

jak: estron i estriol, wykazują słabą aktywność estrogenową.
produkowane przez komórki ziarniste pęcherzyków Graafa.

obudzane przez przysadkowy FSH.

ilościach powstają także w korze nadnerczy.

ów znajdują się głównie w błonie śluzowej

macicy. Powodują one proliferację tej błony.

Ryc.7. Estradiol - najaktywniejszy z estrogenów

37

estradiol (ryc.7). Inne,

bą aktywność estrogenową. Są one

produkowane przez komórki ziarniste pęcherzyków Graafa. Ich

obudzane przez przysadkowy FSH. W niewielkich

ów znajdują się głównie w błonie śluzowej

najaktywniejszy z estrogenów

Gestageny są steroidami zawierającymi po 21 atomów węgla.

produkowane przez ciałko żółte.
płciowego u kobiety. Głównym gestagenem jest
Niewielkie jego ilości powstają także w korz
„progesteron” oznacza, iż jest to hormon p
„prociążowy”). W okresie ciąży głównym producentem progesteronu
staje się łożysko.

Ry

13. Gestageny

ą steroidami zawierającymi po 21 atomów węgla.

produkowane przez ciałko żółte. Regulują sekrecyjną fazę cyklu
płciowego u kobiety. Głównym gestagenem jest proge
Niewielkie jego ilości powstają także w korze nadnerczy. Nazwa

oznacza, iż jest to hormon progestagenny (czyli

sie ciąży głównym producentem progesteronu

Ryc.8. Progesteron najaktywniejszy z gestagenów

38

ą steroidami zawierającymi po 21 atomów węgla. Są

Regulują sekrecyjną fazę cyklu

progesteron (ryc.8).

nadnerczy. Nazwa

rogestagenny (czyli

sie ciąży głównym producentem progesteronu

c.8. Progesteron najaktywniejszy z gestagenów

Najaktywniejszym androgenem

dihydrotestosteron i androstendion wykazują słabszą aktywność. Androgeny
pobudzają funkcje prokreacyjne go
drugorzędowych cech płciowych męskich oraz wywierają silne efekty
anaboliczne. Syntetyczne pochodne androgenów są stosowane jako leki
anaboliczne. Testosteron powstaje w
w gruczole śródmiąższowym jądra.

14. Androgeny

Najaktywniejszym androgenem jest testosteron

dihydrotestosteron i androstendion wykazują słabszą aktywność. Androgeny
pobudzają funkcje prokreacyjne gonad męskich, stymulują rozwój
drugorzędowych cech płciowych męskich oraz wywierają silne efekty

tetyczne pochodne androgenów są stosowane jako leki

Testosteron powstaje w komórkach Leydiga

w gruczole śródmiąższowym jądra.

Ry

39

(ryc.9). Inne, jak:

dihydrotestosteron i androstendion wykazują słabszą aktywność. Androgeny

nad męskich, stymulują rozwój

drugorzędowych cech płciowych męskich oraz wywierają silne efekty

tetyczne pochodne androgenów są stosowane jako leki

komórkach Leydiga, zawartych

Ryc.9. Androgeny

40

15. Cytokiny

Cytokiny są białkowymi (lub polipeptydowymi) regulatorami

metabolizmu, powstającymi w wielu tkankach i narządach,
w odpowiedzi na różne bodźce. W odróżnieniu od hormonów, są
one syntetyzowane i wydzielane przez różne komórki, zawarte
w wielu narządach. Na ogół działają na receptory błonowe
sąsiednich komórek (działanie parakrynne), bądź komórek,
w których same powstały (działanie autokrynne). Tylko niektóre
cytokiny działają drogą endokrynną na komórki odległe. Na ogół
cytokiny (chociaż w różnym stopniu) działają na komórki na
drodze dwóch lub nawet trzech wymienionych mechanizmów.

Cytokiny dzielą się na 3 zasadnicze grupy. Są to peptydowe

czynniki wzrostowe, interleukiny (IL) oraz interferony.

41

16. Peptydowe czynniki wzrostowe

Wspólną ich cechą jest pobudzanie wzrostu. Wzrost jest

nieodłączną cechą tkanek, zachodzi z różną intensywnością, w różnych
okresach życia osobniczego. W okresie rozwojowym prowadzi do
przyrostu masy ciała, a po jego zakończeniu przejawia się skłonnością
do regeneracji tkanek i ciągłego zastępowania jednych komórek drugimi
komórkami, zwiększaniem liczby komórek i ich wymiarów.

Efektem działania czynnika wzrostowego jest hipertrofia

(powiększenie wymiarów komórki) lub hiperplazja (powiększenie
liczby

komórek),

a

także

pobudzenie

różnych

procesów

anabolicznych.

Peptydowe czynniki wzrostowe są zwykle określane symbolami

literowymi, wywodzącymi się od ich nazw anglojęzycznych. Są
stosowane powszechnie w polskiej literaturze medycznej.

42

1)

Czynnik wzrostowy naskórka - EGF, to najwcześniej (1962r.)
odkryty i najlepiej poznany czynnik wzrostowy. EGF wykazuje
aktywność mitogenną wobec wielu linii komórkowych. Pobudza
proliferację i rogowacenie naskórka, proliferację i różnicowanie się
nabłonka pęcherzyków płucnych, wzmaga regenerację nabłonka
rogówki, powoduje hipertrofię i hiperplazję komórek wątrobowych.

2)

Insulinopodobne czynniki wzrostowe - IGF-I i IGF-II są
produkowane głównie przez wątrobę, lecz także przez inne
tkanki. Biosynteza i sekrecja IGF-I i IGF-II jest pobudzana przez
hormon wzrostu (GH). Dość powszechny jest pogląd, iż GH wywiera
swoje działanie anaboliczne za pośrednictwem insulinopodobnych
czynników wzrostowych. Istnieje sprzężenie zwrotne pomiędzy
wydzielaniem GH i IGF. W stężeniach fizjologicznych IGF-I
i IGF-II wywierają przede wszystkim efekty mitogenne.

43

3)

Płytkowy czynnik wzrostowy, PDGF, został wyizolowany
z płytek krwi, lecz powstaje także w innych komórkach,
jak makrofagi, komórki śródbłonka i mięśni gładkich oraz
w komórkach nowotworowych. PDGF pobudza biosyntezę
IGF-I w hodowlach fibroblastów. Zwiększa liczbę receptorów
IGF-I na powierzchni komórek, pobudza chemotaksję.
Zwiększa wydalanie jonów H

+

z komórki, zamieniając je na

jony Na

+

. Powoduje to alkalizację wnętrza komórki o 0,2-0,3

jednostki pH. Moduluje aktywność receptorów hormonów
i

innych

czynników

wzrostowych,

np.

zmniejsza

powinowactwo EGF i insuliny do ich własnych receptorów.

44

4)

Czynniki

wzrostowe

fibroblastów

FGF

wykazują

wielokierunkową

aktywność

biologiczną.

Pobudzają

mitogenezę, chemotaksję, różnicowanie komórek, wzrost
neurytów. Są bardzo aktywne wobec komórek tkanki łącznej
i komórek śródbłonka, ale działają także na inne komórki.
Przypisuje się im dużą rolę w angiogenezie (rozwój naczyń
krwionośnych), w rozwoju układu kostnego i w gojeniu się
ran.

45

17. Interleukiny (IŁ)

Interleukiny są polipeptydami o różnym stopniu glikozylacji,

produkowanymi przez komórki układu immunologicznego lub
działającymi na te komórki. Dotychczas opisano ponad 30
interleukin. Przykłady:
IL-1 jest produkowana głównie przez monocyty, lecz także przez
wiele innych komórek. Jej biosynteza jest pobudzana przez samą
IL-1, na zasadzie dodatniego sprzężenia zwrotnego. Pobudza
biosyntezę przeciwciał, prostaglandyn i innych interleukin, np. IL-2.
IL-2 jest produkowana niemal wyłącznie przez limfocyty T. Działa
na drodze autokrynnej. Pobudza podziały limfocytów T.

46

IL-3 jest produkowana wyłącznie przez limfocyty T. Pobudza
podziały

wielu

komórek

niebędących

limfocytami,

np.

prekursorów krwinek czerwonych, a także megakariocytów,
makrofagów, neutrofilów, eozynofilów i komórek tucznych.
IL-4 jest produkowana wyłącznie przez limfocyty T. Działa przede
wszystkim na limfocyty B, pobudzając ich podziały. W mniejszym
stopniu działa na limfocyty T, makrofagi, komórki tuczne
i

komórki

układu

krwiotwórczego.

Pobudza

biosyntezę

immunoglobulin E i własnych receptorów.
IL-5 jest produkowana przez aktywne limfocyty T. Pobudza
podziały prekursorowych form eozynofilów oraz ich dojrzewanie
i funkcje. Przypisuje się jej rolę w wywoływaniu stanów
alergicznych.

47

18. Interferony (INF)

Interferony zostały opisane po raz pierwszy jako substancje

produkowane przez komórki zakażone wirusami. Ich zadaniem
miała być ochrona tych komórek przed dalszymi infekcjami.
Wywołują one ponadto inne efekty biologiczne, jak hamowanie
podziałów komórkowych, przyspieszenie różnicowania się
komórek, zmniejszanie biosyntezy kolagenu przez fibroblasty.
Dzielą się na 3 typy: INF-α, INF-β i INF-γ i wiele podtypów.

48

INF-α jest produkowany przez limfocyty T i B, monocyty,
makrofagi i fibroblasty. W organizmie ludzkim wykryto co
najmniej 16, genetycznie różnych interferonów α.
INF-β jest produkowany przez fibroblasty i niektóre komórki
nabłonkowe. Występuje (u człowieka) w postaci jednego typu.
Wykazuje bardzo słabą aktywność przeciwwirusową.
INF-γ jest produkowany głównie przez limfocyty T. Występuje (u
człowieka) w postaci jednego typu. Wykazuje małe podobieństwo
strukturalne do INF-α i INF-β. Cechuje się wysoką aktywnością
przeciwwirusową.

49

19. Eikozanoidy

Dwudziestowęglowe, wielonienasycone kwasy tłuszczowe są substratami,

z których powstają związki o wielostronnych funkcjach biologicznych,
noszące nazwę eikozanoidów. Wykazują one cechy hormonów o działaniu
lokalnym. Należą do nich przede wszystkim prostaglandyny, tromboksany
i leukotrieny.

Prostaglandyny i tromboksany

Prostaglandyny jest to bardzo liczna i bardzo zróżnicowana grupa

związków aktywnych biologicznie, powstających niemal w każdej komórce.
Jedynie erytrocyty nie syntetyzują prostaglandyn.
Prostaglandyny są kwasami tłuszczowymi zbudowanymi z 20 atomów węgla,
zawierającymi w swojej strukturze pierścień cyklopentanowy. Wyróżnia się
trzy główne klasy prostaglandyn (PG). Są to: PGA, PGE i PGFα.

50

Tromboksany (TX) noszą tę nazwę z uwagi na ich

„prozakrzepowe”

właściwości.

Różnią

się

od

prostaglandyn

charakterem pierścienia. Pierścień tromboksanu jest sześcioczłonowy,
zawiera dodatkowo atom tlenu. Tromboksany występują w dwóch
postaciach A i B.

Właściwości

biologiczne

prostaglandyn

i

tromboksanów.

Prostaglandyny hamują lipolizę, zatrzymują Na

+

i wodę. Są naturalnymi

mediatorami procesu zapalnego. Wstrzykniecie PGE, lub PGE

2

wywołuje lokalnie objawy zapalenia, w postaci zaczerwienienia
i wzrostu temperatury, jako następstwa rozszerzenia małych naczyń
krwionośnych. Wywołuje obrzęk z powodu wzrostu przepuszczalności
naczyń włosowatych. PGE

2

zwiększa nasilenie i czas trwania bólu.

Tromboksany agregują płytki krwi, kurczą naczynia krwionośne,
sprzyjają powstawaniu zakrzepów wewnątrznaczyniowych.

51

Biosynteza poszczególnych prostaglandyn jest zróżnicowana

narządowo. Na przykład w nerce i w śledzionie powstają głównie
PGE

2

i PGF

2α

. Komórki ścian naczyniowych produkują głównie

PGI

2

. W sercu powstają w przybliżeniu jednakowe ilości PGE

2

,

PGF

2α

i PGI

2

.TXA

2

powstaje głównie w płytkach krwi.

Tromboksany powstają przez przekształcenie prostaglandyn:

PGG

2

i PGH

2

. Synteza tromboksanu zachodzi przede wszystkim

w siateczce endoplazmatycznej płuc i płytek krwi.

52

Leukotrieny

Leukotrieny

są

także

dwudziestowęglowymi,

monokarboksylowymi, nienasyconymi kwasami tłuszczowymi.
Podobnie jak prostaglandyny i tromboksany powstają z kwasu
arachidonowego.

Leukotrieny zalicza się do mediatorów procesu zapalnego.

Mają zdolność do powolnego kurczenia mięśni gładkich dróg
oddechowych i przewodu pokarmowego oraz zwiększania
przepuszczalności naczyń włosowatych, co sprzyja powstawaniu
obrzęków

zapalnych.

Pobudzają

migrację

leukocytów

obojętnochłonnych i kwasochłonnych do miejsc objętych
procesem zapalnym.