HORMONALNA REGULACJA

CZYNNOŚCI ORGANIZMU

Prof. dr hab. Barbara Jezierska

Dr hab. Małgorzata Witeska

Biokatalizatory:

• enzymy
• witaminy
• hormony

Biokatalizator - substancja wytworzona przez
żywy organizm, regulująca przebieg procesów
życiowych

Enzymy - biokatalizatory białkowe katalizujące wszystkie
reakcje biochemiczne w organizmach żywych - każdy
enzym katalizuje określoną reakcję poprzez zmniejszenie
energii aktywacji. Podczas reakcji substrat przyłącza się
do aktywnego miejsca enzymu, którego budowa odpowiada
kształtowi cząsteczki substratu („zamek i klucz”).

waynesword.palomar.edu/images/enzyme5.gif

Witaminy - regulacyjne związki organiczne egzogenne -
muszą być dostarczone z pokarmem.

Działanie:

• koenzymy (grupa B, K)

• przeciwutleniacze (C, E)

• związki działające za pośrednictwem receptorów (A, D),
podobnie, jak hormony - na wiele procesów

Hormony - regulacyjne związki wydzielane endogennie
przez gruczoły endokrynne lub komórki wydzielnicze,
działające zwykle w miejscach oddalonych od miejsc,
w których są produkowane, transportowane w obrębie
organizmu przez krew (powiązane z białkami).

Działają na komórki docelowe za pośrednictwem receptorów
błonowych lub zlokalizowanych wewnątrzkomórkowo.
Każdy hormon modyfikuje - aktywuje lub inaktywuje
wiele różnych procesów (działanie plejotropowe).

Transport hormonów

Gruczoł

dokrewny

Krew

Komórka

Komórka

Komórka

Komórka docelowa - ma receptor hormonu

Komórka bez receptora hormonu

Nośnik
białka osocza

Transport hormonów przez krew

Poziom hormonów we krwi jest bardzo niski: 10

-6

-

1 mg/l

Związane z białkami osocza - nośnikami
(albuminy, α i β globuliny)

Tylko wolne (nie związane z białkami) hormony
mogą dyfundować do płynu tkankowego i wiązać
się z receptorem

Rytmiczne zmiany w poziomie hormonów we
krwi:
Rytmy pulsacyjne - krótkotrwałe zmiany (do
100%) - np. kortyzol
Rytmy dobowe i okołodobowe - np. tyroksyna
Rytmy sezonowe lub roczne - np. hormony
płciowe

Regulacja chemiczna czynności organizmu jest ewolucyjnie
starsza niż regulacja nerwowa.

Układ hormonalny jest wolniejszy w działaniu niż układ nerwowy,
nie rozpoczyna nowych czynności komórkowych, modyfikuje
(wzmaga lub hamuje) istniejące funkcje.
Reguluje głównie procesy długotrwałe: wzrost,przemianę
materii, rozmnażanie.

Oba układy: hormonalny i nerwowy są wzajemnie
powiązane.

Działanie różnych gruczołów jest skorelowane.

Działanie hormonów może być synergiczne lub
antagonistyczne.

Synergiczne - hormony współdziałają i efekt ich
łącznego działania jest silniejszy niż suma (np.
działanie estrogenów i progesteronu na śluzówkę
macicy)

Antagonistyczne - działanie przeciwstawne
(np. insulina i glukagon, parathormon i kalcytonina)

Miejscowe - działają w najbliższym sąsiedztwie miejsc, gdzie
zostały wytworzone (n.p. ACh, NAD, dopamina, serotonina,
histamina, prostaglandyny) - substancje neurohumoralne -
hormony dyfuzyjne - uwalniane przez zakończenia nerwowe

Tkankowe - hormony przewodu pokarmowego, nerkowe
(erytropoetyna, renina) - wytwarzane w komórkach
wydzielniczych nie skupionych w gruczoły, działają w
bezpośrednim sąsiedztwie lub przenoszone przez krew.

Hormony wydzielane przez swoiste gruczoły wydzielania
wewnętrznego - dokrewne (endokrynne) - działają na komórki
docelowe wyłącznie za pośrednictwem układu krążenia -
hormony przysadki mózgowej, tarczycy, nadnerczy,
gruczołów płciowych itd.

Hormony socjalne - feromony - wydzielane przez gruczoły
egzokrynne - działają na zewnątrz organizmu - na inne

zwierzęta -

zwykle tego samego gatunku - modyfikują ich zachowanie -

np.

feromony owadów regulujące przeobrażenie, wabiące

partnera.

Budowa hormonów

Aminokwasowe - hormony tarczycy, rdzenia nadnerczy i
szyszynki - AD, NAD (katecholaminy), T3, T4, melatonina -
rozpuszczalne w wodzie, trudno przechodzą przez bariery
lipidowe, reagują z receptorami na błonie komórkowej

Peptydowe i białkowe - hormony przytarczyc i trzustki,
podwzgórza - TRH, przysadki - GH - rozpuszczalne w wodzie,
reagują z receptorami na błonie komórkowej

Steroidowe - kortykosterydy, hormony płciowe żeńskie i
męskie, aktywna witamina D, rozpuszczalne w tłuszczach,
powstają z cholesterolu, łatwo przenikają przez błony
komórkowe, wiązane
z receptorami wewnątrzkomórkowymi

Kontrola wydzielania hormonów

Hormonalna - pobudzający wpływ hormonów na wydzielanie
innych gruczołów lub działanie troficzne - hormony tropowe -
np. przysadki.

Nerwowa - regulacja autonomiczna (np. uwalnianie insuliny
pod wpływem ponudzenia nerwu błędnego lub katecholamin
po pobudzeniu układu współczulnego).

Metaboliczna - bezpośredni wpływ substratów lub
produktów metabolicznych na wydzielanie (np. jonów Ca

2+

na

PTH, glukozy na insulinę itd.) - regulacja na zasadzie
sprzężenia zwrotnego - zwykle ujemnego

Podwzgórze

Przysadka mózgowa

Nadnercza

Tarczyca

Gonady

Trzustka

Szyszynka

Grasica

Komórki ciała

Kontrola wydzielania hormonów

Kontrola wydzielania hormonów:

Hormony uwalniające i tropowe

Podwzgórze

Podwzgórze

Przysadka

Przysadka

S

te

ry

d

y

p

łc

io

w

e

K

o

rt

y

k

o

s

te

ry

d

y

Gonady

Kora nadnerczy

herkules.oulu.fi/.../html/graphic88.png

(gonadoliberyna)

(kortykoliberyna)

(hormon
kortykotropowy)

(

hormon luteinizujący

i folikulootropowy

)

Kontrola wydzielania hormonów:

Regulacja metaboliczna i nerwowa autonomiczna

Mózg

Regulacja nerwowa

Wątroba

Regulacja metaboliczna

Trzustka

Glukoza

Wchłanianie glukozy
i synteza glikogenu

www.medbio.info/.../hS130Hkowe0Ch0diq0ED.gif

Kontrola wydzielania hormonów:
Hormony uwalniające i tropowe

www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter28/images/28-2.jpg

TRH - hormon uwalniający hormon tyreotropowy

TSH - hormon tyreotropowy

Hormony tarczycy: T3 i T4

Mechanizmy działania hormonów

1. Działanie na poziomie błony komórkowej -
wpływ na transport błonowy - np. insulina wzmaga

transport glukozy i aminokwasów do komórek

(zwykle

przepuszczalnośc zmienia się niespecyficznie

- dla wielu substancji

2.Działanie na aktywność enzymów -
np. katecholaminy - aktywują glikogenolizę w
wątrobie i mięśniach, glukagon - tylko w wątrobie

2. Wpływ na syntezę enzymów na poziomie
jądra komórkowego
- modyfikacja procesów transkrypcji (syntezy RNA
na matrycy DNA) lub translacji (syntezy samych
białek enzymatyznych w rybosomach) - hormony
sterydowe

Mechanizmy działania hormonów

Działanie za pośrednictwem drugiego
przekaźnika - hormony białkowe i aminokwasowe
działają za pośrednictwem cAMP, cGMP, Ca

2+

lub

prostaglandyn

Większość reakcji hormonalnych jest związana z
jonami Ca

2+

- hormony powodują zmiany stężenia

jonów Ca

2+

w komórkach - działa jako drugi

przekaźnik (może wywoływać zmiany aktywności
enzymów, hamować działanie cyklazy adenylowej,
zmieniać przepuszczalność błon dla Na

+

i K

+

)

Koncepcja kaskady - na każdym etapie działania

hormonu

na komórkę następuje wzmocnienie -

końcowa reakcja jest intensywna mimo małego stężenia
hormonu.

Mechanizmy działania hormonów

web.lemoyne.edu/.../graphics/Hormone.actions.jpg

www.anselm.edu

szyszynka

przysadka

tarczyca

przytarczyce

nadnercza

grasica

trzustka

jajniki

jądra

GRUCZOŁY DOKREWNE CZŁOWIEKA

www.fizyka.umk.pl

SZYSZYNKA

PRZYSADKA

PODWZGÓRZE

Przysadka mózgowa

Płat przedni: hormony tropowe

 TSH - tyreotropina - pobudza tarczycę

 FSH - folikulotropina i LH - hormon luteinizujący
- pobudzają jajniki i jądra

 prolaktyna - stymuluje laktację, reguluje
odporność

 GH - somatotropina - stymuluje wzrost kości
długich

 ACTH - kortykotropina - stymuluje korę
nadnerczy

Płat tylny:

 ADH - wazopresyna - hormon antydiuretyczny

Szyszynka

images.google.pl

Melatonina:

• wydzielana w ciemności
• hamuje wydzielanie
gonadotropin

• reguluje dobowy rytm
sen/aktywność

• synchronizuje rytmy biologiczne

- Rytm dobowy (“ciemność”).
- Rytm sezonowy (“kalendarz”).

Pora dnia

Pora roku

d

d

czas trwania dnia

Kontrola wydzielania melatoniny

Vera i in. 2004

Dobowy rytm wydzielania

melatoniny u lina (aktywność

nocna)

a

a

abc

c

c

bc

ab

(5)

(6)

(6)

(5)

(6)

(6)

(
5
)

M

e

la

to

n

in

a

w

o

s

o

c

zu

(

p

g

/m

l)

Godzina

Vera i in. 2004

Wpływ oświetlenia na aktywność lina

Godzina

16

21

3

9

15

16

21

3

9

1
5

Normalna doba świetlna

Światło w nocy

A

k

ty

w

n

o

ś

ć

r

u

c

h

o

w

a

(

c

o

u

n

ts

/1

0

m

in

)

Vera i in. 2004

Tarczyca

www.abc.net.au

Wydziela:

• T3
• T4 (tyroksyna)
• kalcytoninę

Rola tyroksyny

• Stymulacja procesów metabolicznych: przemian
węglowodanów, białek i lipidów
• Wpływ na wzrost i rozwój
• Wpływ na gospodarkę wodno-mineralną
• Wpływ na wytwarzanie ciepła
• Wpływ na układ sercowo - naczyniowy (zwiększa stopień i
siłę skurczu)
• Wpływ na ośrodkowy układ nerwowy
• Wpływ na układ krwiotwórczy
• Wpływ na przewód pokarmowy i wątrobę
• Wpływ na czynności gruczołów płciowych
• Wpływ na czynności gruczołów mlecznych

Przytarczyce

Wydzielają:

• parathormon
• kalcytoninę

www.germanska-nowa-medycyna.org

Hormony kalcytropowe i regulacja poziomu wapnia

Dużo

Ca

2+

w osoczu

Mało

Ca

2+

w osoczu

Kalcytonina

•

stymuluje odkładanie Ca

2+

w kościach

•

hamuje wchłanianie Ca

2+

w jelicie

•

stymuluje wydalanie Ca

2+

przez nerki

Parathormon

•

stymuluje resorpcję Ca

2+

z kości

•

stymuluje wchłanianie Ca

2+

w jelicie

•

hamuje wydalanie Ca

2+

przez nerki

•

stymuluje syntezę aktywnej wit. D

Witamina D

stymuluje wchłanianie
Ca

2+

i PO

4

3-

w jelicie

Tymozyna i tymopoetyna:

• przyśpieszają dojrzewanie limfocytów T

• pobudzają limfopoezę, granulocyto- i erytropoezę

• wzmagają odpowiedź limfocytów na mitogeny

• hamują rozwój nowotworów

• wzmagają syntezę immunoglobulin

• zwiększają odporność organizmu na choroby

• przyśpieszają procesy regeneracji tkanek

Grasica

Grasica

Nadnercza

www.web-books.com

Nadnercza

Nerki

Kora

Rdzeń

www.dkimages.com

Wydzielają:

Kora:

kortykosterydy:

- glukokortykosterydy (kortyzol)

- mineralokortykosterydy (aldosteron)

- androgeny

Rdzeń:

katecholaminy:

- adrenalina (= epinefryna)

- noradrenalina (= norepinefryna)

Nadnercza

Hormony nadnerczy = hormony stresu

Kortykosterydy:

- pomagają pokonać obciążenia (ból, zimno itd.)

- hamują procesy zapalne

- nasilają metabolizm energetyczny (katabolizm białek)

- zatrzymują Na

+

i H

2

O w organizmie

Katecholaminy:

- stymulują glikogenolizę i lipolizę (wzrost poziomu glukozy i
FFA)

- stymulują pracę serca

- kurczą tętnice - wzrost ciśnienia krwi

Hormony nadnerczy przygotowują organizm do zwiększonego

wysiłku (walki lub ucieczki)

Trzustka

Komórki zewnątrzwydzielnicze

Wysepka Langerhansa

www.dkimages.com

Wydziela:

• insulinę (komórki β)
• glukagon (komórki α)

oraz:

• somatostatynę
• gastrynę
• PP

Hormonalna regulacja poziomu glukozy we krwi

Oraz:

- adrenalina - stymuluje glikogenolizę - wzrost poziomu
glukozy
- kortyzol - stymuluje glukoneogenezę - wzrost poziomu
glukozy

www.drdekel.com/pics/insulin.gif

Hormonalna regulacja poziomu glukozy we krwi

Gonady

cas.bellarmine.edu

estrogeny

Jajniki:

progesteron

Jądra:

testosteron

• rozwój drugorzędowych cech płciowych u samic

• cykliczne zmiany w śluzówce macicy

• występowanie popędu płciowego

• przemiany białkowe i wodno-elektrolitowe

• wapnienie kości

• procesy utleniania komórkowego

• procesy odpornościowe

• odżywianie skóry

• przygotowanie śluzówki macicy do implantacji

• podtrzymuje ciążę

• hamuje dojrzewanie pęcherzyków

• wzmaga katabolizm białek

• zwiększa diurezę

• zmniejsza napięcie mięśni gładkich

• działa immunosupresyjnie

• rozwój pierwszorzędowych cech płciowych u płodu

• rozwój drugorzędowych cech płciowych u samców

• występowanie popędu płciowego

• działanie anaboliczne

• hamowanie wzrostu kości długich

•spermatogeneza

• stymulacja erytropoezy

Działanie hormonów płciowych

Jajniki

Wydzielają:

• estrogeny (pęcherzyki Graafa)
• progesteron (ciałko żółte)

Śluzówka macicy

Dojrzewanie jaja