18-1

Układ nerwowy i dokrewny

• Układy: dokrewny i nerwowy stale

współpracują ze sobą

• Układ dokrewny

– hormony uwalnianie są do układu krążenia i

przenoszone po całym organiźmie

– na efekty trzeba czekać godziny , ale trwają one

dłużej

• Układ nerwowy (UN)

– niektóre elementy UN pobudzają lub hamują

wydzielanie hormonów

– Główna część UN wydziela neuroprzekaźniki,

pobudzające lub hamujące działanie nerwów,

mięśni i komórek gruczołowych

– Efekt działania w milisekundach, krótkotrwały

18-2

Główne działania hormonów

• Pomagają regulować:

– Skład chemiczny i objętość

płynu pozkomórkowego

– Metabolizm i równowagę

energetyczną

– Zegar biologiczny

– Skurcz mięśni gładkich,

mięśnia sercowego i

wydzielanie gruczołów

– Niektóre funkcje

immunologiczne

• Regulują wzrost i rozwój

organizmu

• Są jednym z głównych

czynników regulujących

reprodukcję

18-3

Podział gruczołów

• Gruczoły egzokrynne:

– Wydzielają swoje produkty do przewodów, które

uchodzą (opróżniają się) do jam ciała lub na
jego powierzchnię

– pot, tłuszcz, śluz i wydzieliny gruczołów

przewodu pokarmowego

• Gruczoły endokrynne

– wydzielają produkty (hormony) do krwi
– przysadka, tarczyca, przytarczyce, nadnercza,

szyszynka

– Inne narządy wydzielają hormony ale jest to ich

czynność dodatkowa

• podwzgórze, grasica, trzustka, jajniki, jądra, nerki,

żołądek, wątroba, jelito cienkie, skóra, serce & łożysko

18-4

Receptory dla hormonów

• Hormony oddziaływują jedynie na komórki docelowe

posiadające specyficzne białka błonowe zwane

receptorami

18-5

Receptory dla hormonów

• Są stale syntetyzowane i rozkładane
• Komórka docelowa może posiadać 2000 do

100000 receptorów

• Down-regulation

– W przypadku nadmiaru hormonu dochodzi do

zmniejszenia liczby receptorów

•

receptory są wchłaniane drogą endocytozy i

rozkładane

– Czułość komórki docelowej na hormon zmniejsza

się

• Up-regulation

– Niedobór hormonu powoduje wzrost liczby

receptorów

– Tkanka docelowa staje się wrażliwsza na hormon

18-6

Hormony krążące i miejscowe

• Hormony krążące

– Działają na odległe

narządy

– Przenoszone są przez

krew

• Hormony o działaniu

miejscowym:

– Działanie parakrynne

• na komórki sąsiednie

– Działanie autokrynne

• na tą samą komórkę, która

wyprodukowała hormon

18-7

Hormony rozpuszczalne w

tłuszczach

• Steroidy

– lipidy wywodzące się

z cholesterolu

• Hormony tarczycy

– Pierścień

tyrozynowy z
dołączonymi
cząsteczkami jodu
jest rozpuszczalny w
tłuszczach

• Tlenek azotu jest

gazem

18-8

Hormony rozpuszczalne w

wodzie

• Aminokwasy, peptydy i

białka

– Łańcuchy aminokwasów,

od 3 do około 200

– serotonina, melatonina,

histamina, noradrenalina

– Glikoproteiny (TSH)

• Eikozanoidy

– Pochodne 20-węglowych

wielonienasyconych
kwasów tłuszczowych,
głównie arachidonowego

• Prostaglandyny i

leukotrieny

18-9

Transport hormonów we

krwi

• Katecholaminy i hormony białkowe (rozpuszczalne

w wodzie) krążą we krwi w wolnej formie

• Hormony sterydowe i tarczycy (rozpuszczalne w

tłuszczach) muszą przyłączyć się do specjalnych

białek transportowych syntetyzowanych przez

wątrobę

–

usprawniają transport czyniąc je rozpuszczalnymi w

wodzie

–

Wolniejsza utrata hormonu w czasie filtracji przez nerki

–

Tworzą rezerwy hormonu

• jedynie 0.1 do 10% hormonu nie jest przyłączona do białka

transportowego = wolna frakcja

18-10

Ogólne zasady działania

hormonów

• Hormon wiąże się z receptorem na powierzchni

komórki docelowej lub wewnątrz niej

• W następstwie tego komórka może:

–

syntetyzować nowe cząsteczki

–

zmieniać przepuszczalność błony komórkowej

–

zmieniać zasięg reakcji

• Różne komórki docelowe różnie reagują na

hormon

–

Komórka wątroby – insulina pobudza syntezę
glikogenu

–

Komórka tłuszczowa – insulina pbudza syntezę
trójglicerydów

18-11

Działanie hormonów

rozpuszczalnych w tłuszczach

• Hormon wnika przez

zbudowaną z
fosfolipidów błonę
komórkową do wnętrza
komórki

• Przyłącza się do

receptora włączając lub
wyłączając odpowiednie
geny

• Wytwarzany jest nowy

mRNA i kieruje on
syntezą nowego białka

• Nowe białko zmienia

czynność komórki

18-12

Działanie hormonów rozpuszczalnych

w wodzie (1)

• Nie przenikają przez błonę

komórkową

• Ich receptory są

integralnymi białkami
błonowymi

– działają jako pierwszy

przekaźnik

• Receptor białkowy

aktywuje białko G w błonie
komórkowej

• Białko G aktywuje cyklazę

adenylową, która w
cytozolu przekształca ATP
w cAMP (cykliczny AMP)

18-13

Działanie hormonów rozpuszczalnych

w wodzie (2)

• cAMP działa jako

drugi przekaźnik

• Aktywuje kinazy w

cytozolu aby przyspie-

szyć lub zwolnić

fizjologiczne reakcje

• Fosfodiesteraza

szybko inaktywuje

cAMP

• Działanie hormonu

jest przerwane aż do

czasu zadziałania

nowej cząsteczki

18-14

Drugie przekaźniki

• Niektóre hormony wywierają działanie

poprzez zwiększenie produkcji cAMP

– ADH, TSH, ACTH, glukagon i noradrenalina

• Inne zmniejszają poziom cAMP

– GHIH (hormon hamujący wydzielanie hormonu

wzrostu)

• Jako drugie przekaźniki mogą działać też:

– Jony wapnia
– cGMP

• Te same hormony mogą używać różnych

drugich przekaźników w różnych komórkach
docelowych

18-15

Wzmocnienie (amplifikacja)

działania hormonu

• Pojedyncza cząstka hormonu przyłącza się do

receptora

• Aktywuje 100 białek G
• Każde białko aktywuje 1 cząsteczkę cyklazy

adenylowej, która potem wytwarza 1000 cAMP

• Każda cząsteczka cAMP aktywuje kinazę

białkową, która może działać na 1000
cząsteczek substratu

• Jedna cząsteczka noradrenaliny (NA) może

spowodować rozbicie milionów cząsteczek
glikogenu na cząsteczki glukozy

18-16

Cholera Toxin and G

Proteins

• Toxin is deadly because it produces

massive watery diarrhea and person dies
from dehydration

• Toxin of cholera bacteria causes G-

protein to lock in activated state in
intestinal epithelium

• Cyclic AMP causes intestinal cells to

actively transport chloride (Na+ and
water follow) into the lumen

• Person die unless ions and fluids are

replaced & receive antibiotic treatment

18-17

Wzajemne oddziaływanie

hormonów

• Efekt permisywny

– drugi hormon wzmacnia efekty działania

pierwszego

• hormony tarczycy wzmacniają lipolityczne działanie

noradrenaliny

• Efekt synergistyczny

– dwa hormony działają wspólnie dla pożądanego

efektu

• zarówno estrogeny jak i LH są potrzebne do

wytworzenia komórki jajowej

• Efekt antagonistyczny

– dwa hormony o przeciwnych działaniach

• insulina pobudza tworzenie glikogenu a glukagon

stymuluje rozkład glikogenu

18-18

Kontrola wydzielania

hormonów

• Regulowane sygnałami z układu

nerwowego, zmianami chemicznymi

we krwi lub przez inne hormony

• Poprzez ujemne sprzężenie zwrotne

(najczęściej)

• Dodatnie sprzężenie zwrotne

– Zmiana wywołana przez hormon powoduje

dalsze zwiększenie jego wydzielania

• Choroby mogą powodować zarówno

zmniej-szenie (hyposekrecja) jak i

zwiększenie (hypersekrecja)

wydzielania hormonów

18-19

Ujemne sprzężenie zwrotne

• Spadek poziomu we

krwi

• Receptory w

podwzgórzu i tarczycy

• Komórki pobudzane

do wydzielania
większych ilości TSH
lub T

3

i T

4

• Poziom we krwi

wzrasta

18-20

Sprzężenie

dodatnie

• Oksytocyna stymuluje

skurcze macicy

• Skurcze macicy

stymulują uwalnianie
oksytocyny

18-21

Podwzgórze i przysadka

• Ich hormony regulują wydzielanie

innych hormonów

• Podwzgórze położone jest powyżej

przysadki mózgowej

• Podwzgórze otrzymuje sygnały z kory

mózgowej, wzgórza, układu limbicznego
i organów wewnętrznych

• Podwzgórze kontroluje przysadkę

poprzez 9 różnych hormonów
uwalniających i hamujących

18-22

• Gruczoł wielkości grochu umiejscowiony

w siodełku tureckim

• Lejek (Infundibulum) mocuje ją do mózgu
• Płat przedni (adenohypophisis) = 75%

wywodzi się z kieszonki wychodzącej z

dachu jamy ustnej

• Płat tylny (neurohypophisis) = 25%

– zbudowany z zakończeń aksonów około 10

000 neuronów, których komórki znajdują się

w jądrach nadwzrokowym i przykomorowym

podwzgórza

– neuroglejowe komórki zwane pituicytami

Anatomia przysadki

18-23

Przepływ krwi z podwzgórza

do przedniego płata przysadki

• Hormony kontrolujące dostają się do krwi w podwzgórzu
• Przepływają przez żyły wrotne
• Wnikają do przedniego płata przysadki poprzez kapilary

18-24

hGH (ludzki hormon

wzrostu)

• Wytwarzany przez komórki somatotropowe
• W komórkach docelowych wzmaga syntezę

insulinopodobnych czynników wzrostu, które
działają miejscowo lub dostają się do krążenia

– najważniejsze komórki docelowe to: wątroba,

mięśnie szkieletowe, chrząstka i kość

– przyspiesza wzrost komórek i ich podziały poprzez

wzmożenie transportu aminokwasów do wnętrza
komórek i syntezy białek

– stymuluje lipolizę, czyli rozkład tłuszczów
– hamuje syntezę glikogenu z glukozy w mięśniach

szkieletowych przez co zwiększa stężenie glukozy
we krwi

18-25

Regulacja wydzielania

hGH

• niski poziom glukozy we krwi

stymuluje uwalnianie GHRH z

podwzgórza

– przedni płat przysadki uwalnia

więcej hGH, więcej glikogenu

wątrobowego jest rozkładane do

glukozy

• wysoki poziom glukozy

pobudza uwalnianie GHIH z

podwzgórza

– przedni płat przysadki uwalnia

mniej hGH co hamuje rozkład

glikogenu do glukozy

18-26

Hormon tyreotropowy

Thyroid Stimulating Hormone

(TSH)

• podwzgórze reguluje czynność komórek

tyrotropowych przedniego płata
przysadki

• komórki tyreotropowe produkują TSH
• TSH pobudza syntezę i wydzielanie T3 i

T4

• pobudzenie przemiany

materii

18-27

Hormon folikulotropowy

Follicle Stimulating Hormone

(FSH)

• Hormony uwalniające

podwzgórza kontrolują
komórki gonadotropowe

• Komorki gonadotropowe

uwalniają FSH

• Działanie FSH

– inicjuje tworzenie pęcherzyków w jajniku
– pobudza komórki pęcherzykowe do produkcji

estrogenów

– pobudza produkcję nasienia w jądrach

18-28

Hormon luteinizujący

Luteinizing Hormone (LH)

• Hormony uwalniające podwzgórza

pobudzają komórki gonadotropowe

• Gonadotropy produkują LH
• U kobiet, LH pobudza

– wydzielanie estrogenów
– owulację oocyta 2-go rzędu
– tworzenie ciałka żółtkowego
– wydzielanie progesteronu

• U mężczyzn stymuluje komórki Leydiga

do produkcji testosteronu

18-29

Prolaktyna (PRL)

• Komórki laktotropowe (laktotropy)

przysadki kontrolowane są przez

podwzgórze

• Laktotropy produkują prolaktynę
• W prawidłowych warunkach

prolaktyna pobudza wytwarzanie

mleka

• Ssanie brodawki sutkowej zmniejsza

stopień hamowania podwzgórzowego

powodując wzrost poziomu prolaktyny

i wytworzenie mleka

• Zaprzestanie karmienia zwalnia

produkcję mleka a z czasem ona

zanika

18-30

Hormon

adrenokortykotropowy

ACTH

• Hormon uwalniający

podwzgórza pobudza
komórki kortykotropowe
przysadki

• Kortykotropy wydzielają

ACTH i MSH

• ACTH pobudza komórki

kory nadnerczy do
produkcji
glikokortykosterydów

Kora

nadnerczy

18-31

Hormon melanotropowy

MSH

• Wydzielany przez komórki

kortykotropowe

• Wydzielanie większe po stymulacji

poprzez hormon uwalniający z
podwzgórza

• Czynność u ludzi nie do końca

wyjaśniona (wzmaga pigmentację
skóry u żab)

18-32

Tylny płat przysadki

(Neurohypophysis)

• nie wytwarza

hormonów

• zbudowany z

zakończeń aksonów
neuronów
podwzgórza

• neurony uwalniają do

krążenia dwa
hormony:

– antydiuretyczny

(ADH)

– oksytocynę

18-33

Oksytocyna

• Dwa narządy docelowe: macica i gruczoły

piersiowe

• Podczas porodu:

– Główka dziecka rozciąga

szyjkę macicy

– Zwiększenie wydzielania

oksytocyny

– Skurcze macicy
– Urodzenie dziecka i łożyska

• Po porodzie:

– Karmienie piersią (drażnienie brodawki sutkowej) i

płacz dziecka wywołują wydzielanie oksytocyny

– Hormon powoduje skurcz mięśni przewodów

mlecznych i wypływ mleka

Macic

a

Gruczoły
piersiowe

18-34

Hormon antydiuretyczny

(ADH)

• znany też jako

wazopresyna

• działanie

– zmniejsza wydalanie

moczu

– zmniejsza pocenie
– podnosi ciśnienie

krwi

18-35

Regulacja

wydzielania

ADH

• Odwodnienie

– uwalnianie ADH

• Przewodnienie

– zahamowanie

wydzielania ADH

18-36

Gruczoł tarczowy

• Dwa płaty po obu stronach tchawicy

• Bardzo bogate unaczynienie

18-37

Mikrofotografia tkanki

tarczycowej

18-38

Działanie hormonów

wytwarzanych w

tarczycy

• T3 i T4 = hormony tarczycy

odpowiedzialne są za
procesy metaboliczne,
syntezę białek, rozkład
tłuszczu i zużycie glukozy do
produkcji ATP

• Kalcytonina:

–

Wytwarzana przez komórki
przypęcherzykowe

–

Obniża poziom wapnia we krwi

–

Hamuje resorpcję Ca z kości

–

Jest antagonistą PTH
(parathormonu)

18-39

Regulacja

wydzielania T3 i

T4

• Na zasadzie ujemnego

sprzężenia zwrotnego

• Niskie poziomy hormonów

pobudzają podwzgórze do
wydzielania TRH
(hormonu uwalniającego
tyreotropinę)

• TRH stymuluje przysadkę

do uwolnienia TSH

• TSH stymuluje tarczycę do

uwolnienia T3 i T4 do krwi

18-40

Przytarczyce

• 4 gruczoły wielkości groszku znajdujące się z

na tylnej powierzchni płatów tarczycy

18-41

Parathormon

• Podnosi poziom wapnia we krwi

– Zwiększa aktywność osteoklastów (komórek

kościogubnych)

– Zwiększa wchłanianie zwrotne (reabsorbcję)

Ca

+2

w nerkach

– Hamuje wchłanianie zwrotne fosforanów

(HPO4) -2

– Pobudza tworzenie aktywnej postaci witaminy

D3 przez nerki, która zwiększa wchłanianie

jonów wapnia i magnezu w jelitach

• Działa przeciwnie (jest antagonistą) do

kalcytoniny

18-42

Regulacja poziomu wapnia we

krwi

• Wysoki lub niski poziom wapnia we krwi stymuluje

uwolnienie różnych hormonów (kalcytoniny lub PTH)

18-43

Nadnercza

• „Czapeczki” na nerkach

• Rozmiar: 3 x 3 x 1 cm, waga 5 gramów

• W korze nadnerczy, w 3 strefach produkowane są 3

różne hormony

• Rdzeń nadnerczy produkuje adrenalinę i

noradrenalinę

18-44

Budowa nadnercza

18-45

Budowa

histologicz

na

• Kora

– Trzy

strefy

• Rdzeń

18-46

Mineralokortykoidy

• Kilka podobnie działających hormonów ale

najważniejszy ALDOSTERON

• Działanie

– Zwiększa wchłanienie zwrotne Na

+

w nerkach co

pociąga za sobą zwiększone wchłania nie wody i

jonów dwuwęglanowych (HCO

3-

)

– Zwiększa wydalanie K

+

i H

+

z moczem

• Nadmierne wydzielanie (guz) =

hiperaldosteornizm

– Jednym z głównych objawów jest podwyższone

ciśnienie krwi spowodowane retencją

(zatrzymaniem) jonu sodowego i wody we krwi

18-47

Regulacja wydzielania

aldosteronu

(układ renina-angiotensyna-

aldosteron)

18-48

Glikokortykosterydy

• Kilka hormonów – najważniejszy

kortyzol

• Działanie – regulacja metabolizmu

– Nasila rozkład (katabolizm) białek i

rozkład tłuszczów (lipolizę)

– Stymuluje przemianę (konwersję)

aminokwasów do glukozy

– Stymuluje lipolizę
– Zapewnia odporność na stres

umożliwiając produkcję ATP ze

składników odżywczych

– Podnosi ciśnienie krwi (poprzez skurcz

naczyń)

– Ma działanie p/zapalne

18-49

Regulacja

wydzielania

glikokortykoid

ów

• Ujemne sprzężenie

zwrotne

18-50

Rdzeń nadnerczy

• Komórki chromochłonne unerwione są

bezpośrednio przez autonomiczny układ

współczulny

– Rozwijają się z tej samej tkanki co neurony pozazwojowe

• Wytwarzają i wydzielają adrenalinę i

noradrenalinę (8:2)

• Hormony te mają działanie

sympatykomimetyczne

– Efekt działania podobny do tego wywoływanego przez

bodźce nerwowe współczulne

– Odpowiadają za reakcję typu walki lub ucieczki

• Bodźcem do wydzielania jest acetylcholina,

uwalniana z zakończeń nerwowych unerwiających

rdzeń nadnerczy

18-51

Anatomia trzustki

• Składa się z głowy, trzonu i ogona

• Komórki pęcherzykowe (zewnątrzwydzielnicze) (99%) produkują enzymy

trawienne

• Komórki wewnątrzwydzielnicze w wyspach trzustkowych produkują

hormony

18-52

Organizacja komórkowa

trzustki

• Komórki pęcherzykowe (egzokrynne) wydzielają enzymy do przewodów

• Komórki wewnątrzwydzielniczne znajdują się blisko kapilar

18-53

Histologia trzustki

• 1 do 2 miliony wysp trzustkowych
• Zawierają 4 typy komórek

wewnątrzwydzielniczych

18-54

Typy komórek w wyspach

• Komórki alfa (20%) produkują

glukagon

• Komórki beta (70%) produkują

insulinę

• Komórki delta (5%) produkują

somatostatynę

• Komórki F produkują polipeptyd

trzustkowy

18-55

Regulacja wydzielania glukagonu i

insuliny

• Niski poziom

glukozy pobudza
wydzielanie
glukagonu

• Wysoki poziom

glukozy pobudza
wydzielanie
insuliny

18-56

Jajniki i jądra

• Jajniki

– estrogeny, progesteron
– Regulują cykl reprodukcyjny, utrzymanie

ciąży i przygotowanie gruczołów

piersiowych do produkcji mleka

• Jądra

– Wytwarzają testosteron
– Reguluje produkcję nasienia i odpowiada

za cechy płciowe drugorzędowe męskie

18-57

Eikozanoidy

• Hormony lokalne uwalniane przez wszystkie komórki

organizmu

• Prostaglandyny, tromboksany i leukotrieny
• Powstają z kwasu arachidonowego (nienasycony kwas

tłuszczowy)

• Prostaglandyny wpływają na wiele procesów np.:

– Skurcz mięśni gładkich, wydzielanie gruczołów, przepływ

krwi, czynność płytek krwi, przewodzenie nerwowe,

metabolizm.

• Ibuprofen i inne niesterydowe leki przeciwzapalne (w

tym aspiryna) działają p/bólowo, przeciwgorączkowo i

p/zapalnie poprzez hamowanie syntezy prostaglandyn

18-58

Niesterydowe leki p/zapalne

• Sposób działania aspiryny lub ibuprofenu

odkryto dopiero w 1971 roku

– Hamują one kluczowy enzym w syntezie

prostaglandyn (cyklooksygenazę), nie zaburzając

produkcji leukotrienów

• Pomocne w leczeniu wielu procesów zapalnych

– Np. reumatoidalnego zapalenia stawów

• Skuteczność aspiryny w leczeniu gorączki i

bólu wskazuje na to, że to właśnie

prostaglandyny są odpowiedzialne za te

objawy