13. Regulacja wydzielania hormonów (metaboliczna, nerwowa, hormonalna).
Wydzielanie dokrewne jest kontrolowane na drodze nerwowej, hormonalnej i metabolicznej.
Regulacja nerwowa wpływa na czynności gruczołów dokrewnych przez układ autonomiczny, np. uwalnianie amin katecholowych przez rdzeń nadnerczy reguluje układ współczulny, na wydzielanie insuliny zaś ma wpływ pobudzenie nerwu błędnego
Regulacja hormonalna polega na bezpośrednim pobudzającym działaniu hormonów na wydzielanie gruczołów dokrewnych oraz wpływie troficznym, np. hormony tropowe przedniego płata przysadki stymulują wydzielanie podległych im gruczołów, np. ACTH (hormon adrenokortykotropowy) → kora nadnerczy → hormon
Regulacja metaboliczna dotyczy bezpośredniego wpływu substratów lub produktów metabolizmu na wydzielanie hormonów: jony wapnia regulują wydzielanie parathormonu (PTH), glukoza – insuliny, sód i potas – aldosteronu. Działanie odbywa się na zasadzie zamkniętych pętli regulacyjnych, w których możliwe jest ujemne lub dodatnie sprzężenie zwrotne.
Sprzężenie zwrotne ujemne występuje w warunkach fizjologicznych, dodatnie – w patologii. Sprzężenie to działa na 3 poziomach:
- długa pętla sprzężenia zwrotnego: podwzgórze (TRH, tyreoliberyna) → przysadka (TSH, hormon tyreotropowy) → tarczyca (T3 i T4, trijodotyronina i tyroksyna) → podwzgórze
- krótka pętla sprzężenia zwrotnego: podwzgórze → przysadka → podwzgórze
- ultrakrótka pętla: hormony podwzgórzowe mogą hamować szybkość swojej syntezy i wydzielania.
Hormony podwzgórzowe działaja pobudzająca, powodując wydzielanie hormonów przez przysadkę, oraz hamująco – zmniejszając lub całkowicie zatrzymując biosyntezę i uwalnianie do krwi hormonów przysadki. Hormony pobudzające to: kortykoliberyna (CRH), tyreoliberyna (TRH), gonadoliberyna (GnRH), somatokrynina (GRF). Hormony hamujące to: somatostatyna (SRIF) i prolaktostatyna (PIF). Podwzgórze pełni kontrolę nerwową nad wytwarzaniem hormonów przez tylny płat przysadki. Aktywność wydzielniczą przedniego płata przysadki kontrolują hormony podwzgórzowe, wydzielane do podwzgórzowo-przysadkowego układu wrotnego.
14. Hormony: - regulacja wydzielania i działanie.
a.)podwzgórza:
wazopresyna (ADH) – jest wydzielana przez podwzgórze i magazynowana w tylnym płacie przysadki. Odgrywa ważną rolę w regulacji gospodarki wodnej organizmu i skurczu naczyń krwionośnych. Wpływa na resorpcję zwrotną wody i nerce; pod wpływem wazopresyny następuje wchłanianie wody (warunkowe), co jest podstawą zagęszczania moczu. Wzrost ciśnienia osmotycznego pobudza osmoreceptory w okolicy jądra nadwzrokowego podwzgórza, powodując uwalnianie wazopresyny z nerwowej części przysadki, co daje zahamowanie utraty wody przez organizm (jednocześnie pobudzony zostaje ośrodek pragnienia). Za pośrednictwem receptora V2 i zwiększonej syntezy cAMP w komórkach kanalików nerkowych następuje resorpcja zwrotna wody w kanalikach dalszych i cewkach zbiorczych nerki. W przypadkach braku wazopresyny dochodzi do wydalania dużych ilości (kilkanaście litrów) niezagęszczonego moczu na dobę (moczówka prosta).
oksytocyna – wytwarzana w podwzgórzu, magazynowana w tylnym płacie przysadki. Jest wydzielana do krwi z nerwowej części przysadki na drodze odruchowej (drażnienie brodawki sutkowej, podrażnienie receptorów szyjki macicy i pochwy). Wydzielanie odruchowe następuje w czasie:
- aktu płciowego – przyspiesza zapłodnienie, wzbudzając zasysanie plemników w stronę jajowodów
- porodu – wpływa na skurcz mięśni gładkich macicy i akcję porodową,
- ciąży – progesteron nie dopuszcza do obkurczania się macicy pod wpływem oksytocyny, wzrasta też zawartość oksytocynazy (enzymu rozkładającego oksytocynę).
b.) przysadki - przedni płat:
hormon wzrostu (somatotropina, STH) – uwalnianie somatotropiny regulują 2 hormony hipofizjotropowe: GRH – uwalniający hormon wzrostu oraz SRIF – hamujący jego wydzielanie. Wpływ somatotropiny na wzrost, tkankę chrzęstną i przemianę białek zależy od wzajemnego oddziaływania pomiędzy hormonem wzrostu a somatomedynami (polipeptydowe czynniki wzrostu, produkowane przez wątrobę i inne tkanki w odpowiedzi na pobudzające działanie somatotropiny.
Działanie:
W okresie wzrostu organizmu zawartość somatotropiny wzrasta, a zmniejsza się w następstwie procesów starzenia. Hormon wzrostu bierze udział w następujących procesach:
- przemiana białek – zwiększa przenikanie aminokwasów do komórki i syntezę białka komórkowego, dochodzi wtedy do przewagi procesów anabolicznych nad katabolicznymi (dodatni bilans azotowy)
- przemiana węglowodanów – somatotropina działa odwrotnie niż insulina, podnosi poziom glukozy we krwi przez hamowanie syntezy glikogenu w mięśniach szkieletowych i zmniejszenie zużycia glukozy, natomiast w wątrobie zwiększa glikoneogenezę i zawartość glikogenu wątrobowego
- przemiana tłuszczów – wpływa na przyspieszenie spalania tłuszczów (działa lipolitycznie), doprowadza do zwiększenia stężenia wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) we krwi
- przemiana mineralna – w okresie wzrostu hamuje mineralizację kości, dzięki czemu kość może rosnąć na długość, oraz zatrzymuje większość kationów, zwłaszcza jony wapniowe w postaci soli kwasu fosforowego
Zaburzenia wydzielania somatotropiny – obniżenie wydzielania tego hormonu u osób przed osiągnięciem dojrzałości prowadzi do zahamowania wzrostu lub karłowatości z towarzyszącą niedoczynnością tarczycy i niewydolnością nadnerczy. W karłowatości przysadkowej występuje proporcjonalna budowa ciała i prawidłowy rozwój intelektualny. Niedobór somatotropiny u ludzi dorosłych przyspiesza proces starzenia się. Nadmierne wydzielanie w okresie dojrzewania wywołuje gigantyzm, charakteryzujący się nadmiernym wzrostem kości długich (wys. nawet 240 cm). Zwiększone wytwarzanie somatotropiny w wieku dojrzałym po zarośnięciu chrząstek nasadowych powoduje wzrost w obszarach, w których obecna jest jeszcze chrząstka. Prowadzi to do akromegalii (grube rysy twarzy, wydatne brwi, olbrzymie dłonie i stopy, powiększenie serca, wątroby, śledziony, nerek).
prolaktyna (hormon laktogeniczny lub mammotropowy) – w jej wydzielaniu biorą udział neurosekrecyjne substancje podwzgórzowe (PRF). Czynniki pobudzające wydzielanie prolaktyny: sen (wydzielanie prolaktyny wzrasta po godzinie od zaśnięcia i narasta podczas snu), ciąża (jej stężenie w osoczu zaczyna rosnąc od 8 tygodnia, a szczyt jest w 38 tyg.), okres laktacji (czynnikiem pobudzającym jest drażnienie brodawek sutkowych podczas karmienia piersią), wysiłek fizyczny i stres.
Działanie:
- wpływa na rozwój gruczołów sutkowych i produkcję mleka w czasie ciąży i laktacji, wyzwala instynkt macierzyński
- po zakończeniu ciąży pobudza aktywność transferazy galaktozylowej, co prowadzi do syntezy laktozy
- wysokie stężenie prolaktyny w surowicy krwi zmniejsza wydzielanie hormonu luteinizującego (LH) i zahamowanie owulacji, co doprowadza do braku miesiączkowania w okresie laktacji poporodowej
- wyzwala instynkt macierzyński
c.) gospodarki wapniowo- fosforanowej
parathormon (PTH) – produkowany przez przytarczyce; odpowiedzialny za regulację gospodarki wapniowo – fosforanowej. W regulacji tej biorą tez udział kalcytonina i witamina D3. Stężenie w osoczu całkowitego (zjonizowanego i niezjonizowanego) Ca2+ wynosi ok. 10 mg/dl.
Działanie:
- wzmaga mobilizację wapnia i fosforanów z puli trudno wymienialnego wapnia
- wpływa na resorpcję i wzrost kości
- wpływa na osteogenezę
- pobudza cyklazę adenylową w komórkach tkanki kostnej
- przy współudziale kalcytriolu zwiększa resorpcję wapnia i fosforu w jelitach
- zwiększa próg nerkowy dla wapnia (obniża reabsorpcję wapnia)
- hamuje reabsorpcję fosforu (obniża próg nerkowy)
kalcytonina – wytwarzana w komórkach przypęcherzykowych gruczołu tarczowego. Wydzielanie jej jest zależne od stężenia jonów wapnia we krwi. Kalcytonina działa antagonistycznie w stosunku do PTH.
Działanie:
- wpływa bezpośrednio na kości – zmniejsza w nich zawartość cAMP, hamując tą drogą resorpcję wapnia i odwapnienie kości
- hamuje ruchomość żołądka i wydzielanie gastryny, ale pobudza wydzielanie jelitowe
- hamuje aktywność 1-L-hydroksylazy w nerkach, zmniejszając syntezę kalcytriolu (wit. D3)
- zwiększa wydalanie wapnia i fosforanów w nerkach
kalcytriol – podobnie jak PTH powoduje wzrost stężenia Ca2+ w osoczu. To hormon „witaminowy” działający na kości, jelito cienkie i nerki. Zwiększa uruchamianie Ca2+ i fosforanu z kości, wraz z PTH uczynnia białko wiążące Ca2+ w kościach, działa synergistycznie z PTH, zwiększa absorpcję Ca2+ w jelitach
d.) trzustki
Wewnątrzwydzielnicza część trzustki składa się z tzw. wysp Langerhausa. Wyróżniamy 4 typy komórek występujących w trzustce: α – produkują glukagon, β – insulinę, δ – somatostatynę, f – polipeptyd trzustkowy. Czynność wydzielniczą trzustki modulują neuroprzekaźniki i adrenalina. Ach wpływa na uwalnianie insuliny, gdy stężenie glukozy jest podwyższone. Nor hamuje wydzielanie insuliny
Insulina – bodźcami do wydzielania insuliny są: węglowodany (glukoza lub heksoza, trioza), aminokwasy (np. arginina, lizyna, fenyloalanina), hormony żołądkowo- jelitowe (GIP, gastryna, sekretyna, CCK), glukagon, hormon wzrostu, otyłość (u ludzi otyłych obserwuje się hiperinsulinizm), nukleotydy cykliczne (np. cykliczny adenozyno-3’,5’-monofosforan-cAMP).
Działanie:
- ułatwia magazynowanie glikogenu w wątrobie i mięśniach
- zwiększa wykorzystanie glukozy (glikoliza). Komórkami niezależnymi od insuliny są: mózg, krwinki czerwone i komórki nabłonkowe nerek i jelit
Jest głównym hormonem anabolicznym, ponieważ: (hamuje glukoneogenezę w wątrobie, ogranicza ucieczkę aminokwasów z mięśni, zwiększa wychwyt glukozy przez mięśnie, dostarcza źródła energii, oszczędza kwasy tłuszczów, których działanie jest zahamowane w wyniku antylipolitycznego działania insuliny, nasila lipogenezę w wątrobie)
- zwiększenie przepuszczalności błony komórkowej dla glukozy
- w komórkach wątroby wpływa na syntezę glikogenu
- przy braku insuliny dochodzi do wzrostu utleniania kwasów tłuszczowych i wytwarzania ciał ketonowych
- ułatwia syntezę i uwalniania lipazy lipoproteinowej, enzymu katalizującego hydrolizę trójglicerydów do kwasów tłuszczowych i glicerolu
- wpływa anabolicznie na białka, efekt ten jest niezależny od transportu glukozy
- wpływa na wychwyt aminokwasów i ich wbudowywanie przez mięśnie
- obniża stężenie K+ w surowicy (pacjenci z cukrzyca wykazują skłonność do hiperkaliemii przy braku kwasicy, insulina ma działania antydiuretyczne)
Objawy niedoboru: nadmiar cukru, cukromocz, kwasica, ketonuria, śpiączka cukrzycowa
Nadmiar insuliny: niski poziom glukozy, śpiączka hipoglikemiczna
Glukagon – wydzielany przez komórki α i działa antagonistycznie do insuliny.
Bodźcami do wydzielania glukagonu są: hipoglikemia, aminokwasy (np. arginina, alanina) i obniżenie stężenia kwasów tłuszczowych. Zahamowanie wydzielania glukagonu następuje w przypadku hiperglikemii.
Głównym miejscem działania jest wątroba. Wpływa on na:
- przemianę węglowodanów – pobudza glikogenolizę w wątrobie, powoduje wzrost stężenia cukru we krwi
- przemianę tłuszczów (hormon lipolityczny) – aktywuje za pośrednictwem cAMP lipazę wrażliwą na glukagon (triglicerydową) w tkance tłuszczowej; powoduje podwyższenie w osoczu stężenia kwasów tłuszczowych i glicerolu; odgrywa ważną rolę w procesie ketogenezy wywołanej przez oksydację kwasów tłuszczowych. Przy braku insuliny glukagon może przyspieszać ketogenezę, a ta prowadzi do kwasicy metabolicznej
- przemianę białek –efekt antyanaboliczny – hamuje syntezę białka.
e.) tarczycy
Jest bogato unerwiona przez nerwy wegetatywne zarówno współczulne jak i przywspółczulne.
Regulacja wydzielania:
- ujemne sprzężenie zwrotne tarczycowo- przysadkowe
- układ nerwowy wegetacyjny
Regulacja nerwowa nakłada się na regulację hormonalną i humoralną. Pod wpływem hormonu tyreotropowego (przedni płat przysadki mózgowej) tarczyca produkuje 2 hormony: tyroksynę i trójjodotyroninę.
Czynność hormonu tyreotropowego przysadki (TSH) jest związana z wychwytywaniem jodu i aminokwasu tyrozyny z krwi przepływającej przez komórki nabłonka pęcherzyków tarczycy, z syntezą tyroksyny i trójjodotyroniny wewnątrz komórek tarczycy, magazynowaniem ich w postaci związanej z tyreoglobuliną i uwalnianiem do krwi hormonów w wyniku ich odczepienia od tyreoglobuliny. Hormony tarczycy we krwi łączą się z białkami osocza w postaci tzw. jodowanego białka osocza. W komórkach hormony tarczycy są uczynniane przez połączenie z kwasem octowym. Powstają aktywne związki Tetiac i Triac.
Hormony tarczycy to głównie regulatory przemian metabolicznych organizmu. Zwiększają podstawową przemianę materii, aktywność enzymów oksydacyjnych i elementów łańcucha oddechowego oraz liczbę mitochondriów w komórkach.
Działanie:
- powodują wzrost zużycia tlenu i wytwarzania energii w tkankach (ATP), a we krwi – ciepła (kalorigeneza)
- wpływają na przemianę węglowodanów – podnoszą stężenie glukozy we krwi
- wzmagają metabolizm tłuszczów i syntezę białka
- zwiększają hydrolizę tłuszczów do glicerolu i kwasów tłuszczowych
- u młodych ludzi przyspieszają wzrost, pobudzając do wydzielania somatotropiny (wpływają na dojrzewanie tkanki nerwowej)
- wzmagają zużycie witamin: B1, B2, B12, C, D.
Nadczynność tarczycy powoduje: zwiększenie ppm, tachykardię, nadmierną pobudliwość nerwową, drżenie i osłabienie mięśniowe oraz objawy skórne (skóra ciepła, wilgotna, cienka i delikatna)
Niedoczynność tarczycy: u dzieci –zahamowanie wzrostu, czyli karłowatość tarczycową
f.) kory i rdzenia nadnerczy
Hormon tropowy przedniego płata przysadki mózgowej (ACTH) pobudza korę nadnerczy do wydzielania glikokortykoidów, mineralokortykoidów oraz androgenów ( w warunkach fizjologicznych mających nieznaczny wpływ na organizm) wydzielanie hormonu tropowego jest regulowane przez hormon uwalniający z podwzgórza (CRH).
Glikortykoidy (pochodne cholesterolu) to kortyzol i kortykosteron. Po wydzieleniu do krwi wiążą się z białkami osocza (alfa- globulinę- transkortyna) i w formie związanej transportowane są do komórek. Poza formą związaną z białkami istnieje forma wolna, pomiędzy tymi formami istnieje równowaga dynamiczna. Wydzielanie glikokortykoidów wykazuje dobowe wahanie, szczyt przypada na godziny ranne, spadek na późne godziny nocne.
Mechanizm działania:
1.wywołują zmiany metaboliczne i narządowe, efekt metaboliczny, to pobudzenie glukoneogenezy (transport aminokwasów do kom. wątroby) – hiperglikemia – cukrzyca nadnerczowa
2.wpływaja na metabolizm białek:
- zwiększenie katabolizmu w tkankach poza wątrobą – mięśnie
- wzrost aminokwasów we krwi
- transport aminokwasów do wątroby
3.na gospodarkę tłuszczową – mobilizują kwasy tłuszczowe z tkanki tłuszczowej i podnoszą poziom frakcji wolnych kwasów tłuszczowych FFA w osoczu. Wzmagają transport kwasów tłuszczowych do komórek i zużycie do celów energetycznych. Powodują zmiany metaboliczne, większe zużycie kwasów tłuszczowych niż glukozy do wytwarzania energii. Może to dawać wzrost stężenia ciał ketonowych w płynach ustrojowych (działanie ketogenne). Zmienia się też rozmieszczenie tkanki tłuszczowej kosztem białek (twarz, tułów).
4.wpływają na czynność wielu narządów:
- zwiększają filtrację i diurezę w nerce
- zwiększają reaktywność skurczową mięśni gładkich naczyń krwionośnych potęgując działanie amin katecholowych
- pobudzają mięsień sercowy (działanie inotropowe dodatnie)
5.przeciwzapalnie, przeciwpirogennie, zmniejszają nacieki zapalne i obrzęki. Działanie przeciwzapalne wynika ze stabilizacji błon lizosomów komórkowych, zmniejszenie tworzenia bradykininy i prostagladyn, zmniejszenie przepuszczalności naczyń włosowatych. Hamują syntezę prostagalady.
6. zmniejszają liczbę eozynofilii i limfocytów. Zwiększają ilość erytrocytów i płytek krwi. Powodują zanik tkanki limfatycznej, a to doprowadza do zmniejszenia wytwarzania immunoglobulin
7.hamują reakcje odpornościowe ustroju związane z przeszczepem
8.zmniejszają nadwrażliwość ustroju na alergeny (hamują uwalnianie histaminy w czasie reakcji antygen- przeciwciało).
Nadczynność kory nadnerczy może dotyczyć zwiększonego wydzielania:
- glikokortykoidów – zespół Cushinga (wybiórcze odkładanie się tłuszczu: twarz, kark, tułów, powstawanie czerwonych rozstępów skóry w obrębie brzucha i tułowia, osłabienie organicznego zrębu kości i osteoporoza, cukrzyca pochodzenia nadnerczowego)
- mineralokortykoidów – zespół Cohna
- androgenów – doprowadza do wirylizmu
Niedoczynność kory nadnerczy to choroba Addisona (cisawica). Objawia się przebarwieniami skóry i błon śluzowych, osłabieniem fizycznym, spadkiem ciśnienia krwi, obniżeniem poziomu sodu a zwiększeniem potasu we krwi.
Mineralokortykoidy – aldosteron i dezoksykortykosteron
Są odpowiedzialne głównie za regulację gospodarki wodno- mineralnej. Wydzielanie tych hormonów jest pobudzane przez układ renina – angiotensyna – aldosteron, powoduje wzrost stężenia potasu i obniżenie stężenia sodu we krwi, redukcję objętości płynu zewnątrzkomórkowego oraz ACTH. Aldosteron, wiążąc się z DNA, nasila tworzenie mRNA, co z kolei stymuluje tworzenia białka AIP odpowiedzialnego za wchłanianie sodu, a wraz nim wody (wchłanianie bezwarunkowe). Nadmiar aldosteronu prowadzi do alkalozy, a niedobór do kwasicy. Pod wpływem aldosteronu następuje utrata K+ do płynu cewkowego.
Działanie:
- zwiększają wchłanianie Na+ i wydzielanie K+ przez komórki do kanalików nerkowych
- zwiększają wchłanianie Na+ przez komórki gruczołów potowych, ślinowych nabłonka jelit
- zwiększają objętość płynu zewnątrzkomórkowego, co daje wzrost objętości wyrzutowej serca i ciśnienia tętniczego
Rdzeń nadnerczy
Jest powiększonym i wyspecjalizowanym funkcjonalnie zwojem współczulnym. Nazywa się go przewodnikiem neuroendokrynnym. Sygnał, który dociera do rdzenia nadnerczy wywołuje wydzielanie hormonów (amin katecholowych NA i A)
Regulacja wydzielania:
- Ach – główny bodziec fizjologiczny pobudzający wydzielanie
- ACTH w niewielkim stopniu
- reakcje stresowe
- angiotensyna II
Działanie adrenaliny i noradrenaliny wydzielanych z rdzenia nadnerczy i nerwów współczulnych są podobne. Noradrenalina wywiera niewielki wpływ na metabolizm węglowoadnów. Zarówno adrenalina jak i noradrenalina mogą hamować wydzielanie insuliny. Adrenalina pobudza glikoneogenezę w wątrobie i mięśniach, zwiększa rozkład glikogenu i powoduje wzrost poziomu glukozy. Pobudzenie glikogenolizy w wątrobie następuje za pośrednictwem aktywowanej przez jony wapnia Ca2+ fosforylazy glikogenowej a zahamowanie syntetazy glikogenowej. Nadmierne wydzielanie katecholamin wywołuje napadowe nadciśnienie tętnicze.