Gospodarka hormonalna
W mojej pracy postanowiłem zająć się jednym z najciekawszych zagadnień związanych z funkcjonowaniem organizmów żywych- gospodarką hormonalną, a więc pracą i rolą hormonów- substancji chemicznych odpowiedzialnych za najróżniejsze funkcje życiowe- od wzrostu, zmian barwy, reakcji chemicznych po kontrolę procesów wewnętrznych i wspomaganie narządów.
I. Wprowadzenie do endokrynologii
* układ dokrewny * hormony * gruczoły dokrewne * tkanki docelowe * gruczoły wydzielania zewnętrznego i wewnętrznego * endokrynologia * neurohormony * komórki neurosekrecyjne *
Układ dokrewny (układ wydzielniczy) jest zbiorem rozmaitych gruczołów i tkanek, które wydzielają hormony- przekaźniki chemiczne regulujące jedne z najistotniejszych funkcji życiowych . Są to substancje biologicznie czynne, o bardzo niskich stężeniach, działające plejotropowo; które na ogół pobudzają do zmian aktywności metabolicznej tkanek. Są produkowane w gruczołach dokrewnych i wydzielane do płynu tkankowego, skąd dyfundują do naczyń włosowatych i rozprowadzane są w organizmie przez system naczyń krwionośnych. Jakakolwiek reakcja na zmianę poziomu określonego hormonu zachodzi tylko i wyłącznie w tkankach docelowych. Może nią być albo inny gruczoł wydzielania wewnętrznego (np. przysadka mózgowa) albo też dowolny organ (nerka, kość etc.). Gruczoły wydzielania wewnętrznego nie mają przewodów i tym różnią się od gruczołów wydzielania zewnętrznego (np. gruczołów potowych czy żołądkowych), które uwalniają swoje wydzieliny do przewodów, prowadzących na zewnątrz ciała lub do innego narządu wewnętrznego.
Nauką o czynnościach hormonów zajmuje się endokrynologia, obecnie dynamicznie rozwijająca się dyscyplina nauk biologicznych. Przedmiotem zainteresowania tradycyjnej endokrynologii była aktywność 10 gruczołów wydzielania wewnętrznego. Obecnie wiadomo, iż hormony wydzielane są również przez niektóre komórki nerwowe i wyspecjalizowane komórki przewodu pokarmowego, serca, nerek i wielu innych narządów. Hormony uwalniane przez komórki nerwowe określane są jako neurohormony, a komórki, które je wydzielają- jako komórki neurosekrecyjne. Dlatego też sfera zainteresowań endokrynologii poszerzyła się o badania nad neurotransmiterami wytwarzanymi w neuronach oraz innych komórkach i tkankach organizmu.
II. Wydzielanie hormonów
* klasyfikacja * aminy * zasada ujemnego stężenia zwrotnego * regulacja hormonalna *
Hormony są bardzo zróżnicowane pod względem budowy chemicznej. Pomimo tego udało się sklasyfikować je na cztery grupy:
Hormony sterydowe (steroidowe)
Pochodne aminokwasów
Peptydy i białka
Pochodne kwasów tłuszczowych
U kręgowców kora nadnerczy, jądra, jajniki i łożysko wydzielają hormony sterydowe, syntetyzowane z cholesterolu. Najprostszą budowę chemiczną mają hormony będące pochodnymi aminokwasu tyrozyny i określane są jako aminy- jest to np. hormon tarczycy czy adrenalina i noradrenalina (wytwarzane w rdzeniu nadnerczy).
Większość gruczołów dokrewnych kręgowców w sposób ciągły wydziela niewielkie ilości hormonów. W krwi i limfie krąży około 50 różnych hormonów, tyle że w znikomych ilościach. Niektóre z nich są związane z cząsteczkami białek i osocza i w ten sposób są transportowane. Cząsteczki hormonów są wychwytywane stale z krwi i limfy przez tkanki docelowe oraz przez wątrobę (która pewne z nich inaktywuje) i nerki (które biorą udział w ich wydalaniu). Wydzielanie hormonów jest regulowane na zasadzie ujemnego stężenia zwrotnego- informacja o poziomie hormonu lub sile wywieranego przez niego efektu jest kierowana zwrotnie do właściwego gruczołu, który reaguje zwiększonym wydzielaniem na obniżony poziom hormonu (lub na osłabienie wywieranego przezeń efektu) lub zmniejszeniem wydzielania przy wysokim stężeniu hormonu.
Przykład- gruczoły przytarczyczne ulokowane w szyi kręgowców czworonożnych wydzielają parathormon, który pomaga w regulacji poziomu wapnia we krwi. Nawet nieznaczny spadek stężenia jonów wapniowych we krwi jest rejestrowany wzmożonym wydzielaniem parathormonu, który stymuluje uwalnianie wapnia z kości i zwiększa resorpcję wapnia w kanalikach nerkowych, co prowadzi do ponownego wzrostu wapnia we krwi. Gdy stężenie to przekroczy normalny poziom, gruczoły zmniejszają wydzielanie. Regulacja poziomu wapnia odbywa się na zasadzie ujemnego stężenia zwrotnego, gdyż w obu przypadkach efekt jest przeciwny w stosunku do bodźca.
Mechanizm ten jest podstawą regulacji hormonalnej. Szereg procesów regulacyjnych polega na współdziałaniu dwóch lub większej ilości hormonów.
III. Przekaźniki hormonalne
* białka receptorowe * działanie synergistyczne * przekaźniki hormonalne * cyklaza adenylanowa * białko G * GDP * ADP * GTP * ATP * AMP * cAMP * jony wapniowe * kinazy białkowe *
Cząsteczki hormonów dyfundują z krwi do płynu tkankowego, gdzie łączą się z białkami receptorowymi na powierzchni lub wewnątrz komórek w tkance docelowej. Białko receptora spełnia rolę swoistego zamka, a hormon- pasującego do niej klucza. Tylko te hormony-klucze, które pasują do białka-zamka, mogą wpływać na przebieg procesów metabolicznych w komórce. Większość procesów metabolicznych komórek regulowana jest przez kilka hormonów, dlatego też muszą się w nich znajdować receptory dla każdego z nich. Jeżeli obecność jednego hormonu powoduje wzmocnienie efektu wywieranego przez drugi hormon, mówimy, że działają one w sposób synergistyczny- efekty ich działania wzajemnie się wzmacniają.
Wiele hormonów tworzy połączenia z receptorami w błonie komórkowej docelowych komórek. Przeniesienie wpływu hormonu do właściwego miejsca we wnętrzu komórki dokonuje się za pośrednictwem przekaźnika hormonalnego (tzw. drugiego, wtórnego przekaźnika). W latach 60. Earl Sutherland po raz pierwszy opisał rolę cyklicznego AMP jako przekaźnika hormonalnego.
Gdy cząsteczka hormonu łączy się ze swoim białkowym receptorem w zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, aktywowany zostaje enzym błonowy- cyklaza adenylanowa. Jest ona związana z wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej. Jej aktywacja zachodzi przy pomocy trzeciego białka, znanego jako białko G, które również związane jest z wewnętrzną powierzchnią błony, zapewniając wahadłową łączność między receptorem i cyklazą adenylanową. Znane są dwa rodzaje białka G- Gs, które stymuluje cyklazę adenylanową; i Gi, które hamuje jej działanie. Gdy system jest nieczynny, cząsteczka białka G tworzy połączenie z guanozynodifosforanem (GDP)- związkiem podobnym do ADP, który powstaje w wyniku hydrolizy wysokoenergetycznego wiązania fosforanowego w ATP. Większość hormonów tworzy połączenia z cząsteczką receptora, w wyniku czego dochodzi do aktywacji cyklazy adenylanowej. Gdy powstaje kompleks receptor-hormon (zamek + klucz), rozpada się połączenie białka G z GDP, a uwolnione białko G łączy się z guanozynotrifosforanem (GTP). GTP, podobnie jak ATP, jest przenośnikiem energii. W wyniku połączenia białka G z GTP możliwe jest związanie się go z cyklazą adenylanową- a w rezultacie jej aktywacja.
Aktywna cyklaza adenylanowa katalizuje przemianę ATP do cAMP- cyklicznego AMP, który aktywuje jeden lub dwa enzymy z grup kinaz białkowych, które z kolei katalizują proces fosforyzacji (przyłączenia grupy fosforanowej). W wyniku fosforyzacji białko takie inicjuje łańcuch reakcji prowadzących do specyficznego efektu metabolicznego. Wzrost poziomu cAMP jest przejściowy, gdyż jest on prędko inaktywowany przez fosfodiestrazy, które katalizują jego transformacje w AMP.
Kinazy białkowe hamują lub pobudzają aktywność specyficznych enzymów- każda z nich reguluję aktywność konkretnego enzymu. We wszystkich typach komórek docelowych (a nawet organellach komórek docelowych) występuje kilka różnych kinaz białkowych, dlatego mogą wywoływać najrozmaitsze reakcje.
Przykład- w pojedynczej komórce aktywacja jednej kinazy może mieć wpływ na metabolizm komórkowy, w drugiej- może warunkować przepuszczalność błony komórkowej, w trzeciej- powodować aktywację specyficznych genów.
Drugim, poza cAMP, przekaźnikiem hormonalnym są jony wapniowe (Ca2+). Gdy pewne hormony tworzą połączenia z receptorami na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, otwierają się kanały wapniowe, powodując dopływ wapnia spoza komórki do jej wnętrza. Cykliczny AMP może także zwiększać stężenie jonów wapniowych w komórce, uwalniając wapń zmagazynowany w gładkim retikulum endoplazmatycznym. Gdy poziom wapnia w komórce wzrasta, jony wapniowe tworzą połączenia z białkiem kalcytoniną (kalmoduliną). Powstały kompleks wapniowo-białkowy może aktywować określone enzymy. Do procesów przez niego regulowanych należy fosforyzacja błon plazmatycznych, uwalnianie neuroprzekaźników oraz rozpad mikrotubul.
IV. Lokalne przekaźniki chemiczne
* prostaglandyny * klasyfikacja i funkcja *
Uwalniane w wielu różnych tkankach, w tym w gruczole krokowym, płucach, wątrobie i przewodzie, prostaglandyny są wydzielane w niewielkich ilościach, ale wywierają znaczący wpływ na funkcjonowanie wielu tkanek i przebieg procesów zachodzących w organizmie. Określa się je często mianem hormonów lokalnych, gdyż ich działanie obejmuje komórki znajdujące się w ich najbliższym zasięgu. Prostaglandyny współpracują z innymi hormonami w regulacji czynności metabolicznych oraz spełniają wiele funkcji cAMP. Mogą stymulować lub hamować jej syntezę, regulując w ten sposób odpowiedź komórkową na działanie hormonów, których aktywność wymaga obecność cAMP jako przekaźnika hormonalnego.
W zależności od budowy chemicznej wyróżniamy kilka grup prostaglandyn (PG), oznaczanych skrótami kolejno:
ð1 PGA
PGB
PGC
PGD
PGE
PGF
PGH
PGICyfrą podawaną jako wskaźnik dolny (PGXy)oznacza się liczbę podwójnych wiązań w bocznym łańcuchu cząsteczki hormonu- np. cząsteczka PGF2 ma dwa podwójne wiązania, a PGE1 - jedno.
Poszczególne prostaglandyny wywierają różne działanie na różne tkanki, np. hormony z grup A i E powodują zmniejszenie ciśnienia krwi, a hormony grupy F- jego wzrost. Niektóre mogą zwężać, a inne rozszerzać naczynia włosowate; stymulować lub hamować skurcze mięśni gładkich. Do ich najróżniejszych czynności należą także: rozszerzanie oskrzelowych dróg oddechowych, hamowanie wydzielania soków żołądkowych, pobudzanie perystaltyki jelit, stymulacja skurczów macicy, regulacja metabolizmu i procesów nerwowych, wywoływanie stanów zapalnych i wpływ na przebieg procesu krzepnięcia krwi. Niektóre- syntetyzowanie w ośrodku regulacji temperatury w podwzgórzu- powodują stany gorączkowe. Przeciwgorączkowe i przeciwbólowe działanie aspiryny i acetaminofenu polegają właśnie na hamowaniu syntezy prostoglandyn.
Obecnie prostoglandyny stosowane są między innymi jako środek stymulujący akcję porodową, jako środek poronny oraz w leczeniu wrzodów żołądka i dwunastnicy. Testowana jest ich przydatność w antykoncepcji. Być może będzie przydatna także w leczeniu astmy, artretyzmu, chorób nerek, niektórych chorób sercowych i naczyniowych, nieżytów dróg nosowych, a nawet w leczeniu nowotworów.
V. Wybrane gruczoły dokrewne i ich hormony
* podwzgórze * przysadka * tarczyca * gruczoły przytarczyczne * wysepki Langerhansa w trzustce * rdzeń nadnerczy * kora nadnerczy * szyszynka * jajniki * jądra * grasica * hormony gruczołów dokrewnych *
Oto lista niektórych gruczołów dokrewnych i wydzielanych przez nie hormonów.
Podwzgórze- tutaj zachodzi integracja czynności nerwowych i dokrewnych. Aktywność wydzielnicza kontrolowana jest przez nią bezpośrednio lub pośrednio. W odpowiedzi na bodziec docierający z innych ośrodków mózgu lub w odpowiedzi na zmianę poziomu hormonów we krwi, neurony podwzgórza wydzielają hormony, które regulują z kolei produkcję hormonów w przysadce mózgowej.
ð Hormony uwalniające i hamujące uwalnianie, oddziaływujące na przysadkę mózgową. Dostają się one z podwzgórza do sieci naczyń włosowatych, a stąd do żył wrotnych, które łączą podwzgórze z przednią częścią przysadki.
Przysadka mózgowa- hormony przysadki mózgowej regulują aktywność wielu innych gruczołów dokrewnych, dlatego też jest ona traktowana jako nadrzędny gruczoł wydzielniczy. Ma wielkość ziarna grochu i waży zaledwie 0,5 g. Produkuje co najmniej 9 różnych typów hormonów, które wywierają wpływ na funkcjonowanie bardzo odległych narządów.
ü Tylny płat przysadki - gromadzi i uwalnia dwa hormony peptydowe, które są wytwarzane w specjalnych komórkach podwzgórza, a do tylnego płata przysadki dostają się za pośrednictwem aksonów, które łączą podwzgórze z tylnym płatem. Cząsteczki hormonów upakowane w postaci maleńkich ziarnistości wędrują wolno wzdłuż aksonów, które przecinają szypułkę przysadki i uchodzą do jej tylnego płata. Hormony magazynowane są w zakończeniach aksonów, a z chwilą pobudzenia komórki nerwowej zostają uwolnione i dyfundują do naczyń włosowatych.
ð Oksytocyna- narządem docelowym jest macica (stymuluje jej skurcze) i gruczoły mleczne (stymuluje dopływ mleka do przewodów zbiorczych).
ð Hormon antydiuretyczny (wazopresyna)- narządem docelowym są nerki (kanaliki zbiorcze)- stymuluje resorpcję wody, zatrzymuje wodę.
Przedni płat przysadki - produkuje hormon wzrostu, prolaktynę oraz kilka hormonów tropowych, które stymulują aktywność innych gruczołów dokrewnych. Uwalnianie hormonów z przedniej części przysadki jest regulowane podwójnie- przez hormon uwalniający, a także hamujący uwalnianie- oba wytwarzane w podwzgórzu. Pobudzenie lub hamowanie czynności przysadki jest poprzedzone pobudzeniem lub hamowaniem odpowiednich receptorów w podwzgórzu, które kontrolują aktywność wydzielniczą przysadki.
Somatotropina- hormon wzrostu (GH); ma działanie ogólnoustrojowe i stymuluje wzrost pobudzając biosyntezę białek oraz zwiększanie pobierania aminokwasów przez komórki. Zaliczamy go do hormonów anabolitycznych. Pobudza wątrobę do produkcji peptydów zwanych somatomedynami- są to czynniki wzrostowe wywołujące wzrost liniowych rozmiarów szkieletu oraz tkanek i narządów poprzez stymulowanie białek i innych procesów anabolitycznych. Hormon wzrostu bierze również udział w regulacji metabolitycznej tłuszczów i węglowodanów. Jego wydzielanie regulowane jest przez podwzgórze.
Prolaktyna- narząd docelowy to gruczoły mleczne, w których stymuluje produkcję mleka.
Tyreotropina (TSH)- hormon stymulujący wydzielanie hormonów w tarczycy oraz wzrost tarczycy.
Adrenokortykotropina (kortykotropina, ACTH)- narządem docelowym jest kora nadnerczy, w której stymuluje wydzielanie hormonów.
Hormony gonadotropowe- m. in. folikulostymulina, FSH, hormon luteinizujący, LH; narządy docelowe to gruczoły płciowe, stymuluje wzrost i działanie gruczołów rozrodczych.
Ø Tarczyca - położona jest w szyi, w bliskim sąsiedztwie tchawicy, poniżej krtani. Jej hormony syntetyzowane są z aminokwasu tyrozyny i z jodu. Są konieczne do prawidłowego przebiegu procesów wzrostu i rozwoju, pobudzają tempo metabolizmu w większości tkanek ciała. Są niezbędne w procesie różnicowania się komórek. CzynnośćØ wydzielnicza tarczycy regulowana jest na zasadzie wspomnianej wcześniej ujemnego stężenia zwrotnego, który w uproszczeniu można zapisaćØ jako następujące ciągi:
1. Hamowanie wydzielania
Wzrost poziomu hormonów tarczycy we krwi > hamowanie czynności przedniego płata przysadki > wydzielanie mniejszej ilości tyreotropiny (TSH) przez przedni płat przysadki > zmniejszone wydzielanie hormonu przez gruczoł tarczycowy > spadek poziomu hormonów tarczycy we krwi
2. Stymulacja wydzielania
Proces odwrotny do powyższego.
Tyroksyna (T4) i trójjodotyronina (T3)- działanie ogólnoustrojowe, wzmagają tempo metabolizmu, mają podstawowe znaczenie w procesach prawidłowego rozwoju i wzrostu.
Kalcytonina- tkanką docelową jest tkanka kostna; obniża poziom wapnia we krwi, hamując niszczenie kości przez osteoklasty.
Gruczoły przytarczyczne - osadzone są w masie tkanki łącznej otaczającej gruczoł tarczycowy, występują zazwyczaj w liczbie czterech. Ich łączna waga wynosi 0,2-0,35 g.
Parathormon- punktami docelowymi są tkanka kostna, nerki i przewód pokarmowy; podwyższa poziom wapnia we krwi, stymulując rozkład tkanki kostnej; stymuluje również resorpcję wapnia w nerkach; aktywuje witaminę D. Działa antagonistycznie do kalcytoniny tarczycy.
Wysepki Langerhansa w trzustce - biorą udział w regulacji poziomu glukozy. Człowiek ma około miliona wysepek Langerhansa- tworzą je skupienia lub wysepki rozproszone w miąższu trzustki. Zbyt wysoki poziom glukozy we krwi powoduje pobudzenie komórek alfa produkujących glukagon, natomiast zbyt niski poziom glukozy- pobudzenie komórek beta wytwarzających insulinę.
Insulina- produkowana przez komórki beta; ma działanie ogólnoustrojowe; obniża poziom glukozy we krwi, przyśpiesza jej pobieranie i "spalanie" w komórkach; pobudza glikogenezę; stymuluje magazynowanie tłuszczów i biosyntezę białek.
Glukagon- produkowany przez komórki alfa; punkty docelowe to wątroba i tkanka tłuszczowa; podnosi poziom glukozy we krwi, stymuluje glikogenolizę i glukoneogenezę; mobilizuje rezerwy tłuszczów. Działa antagonistycznie do insuliny.
Nadnercza to parzyste gruczoły przylegające do szczytów nerek. U ssaków wyróżnia się dwie części- rdzeń i korę nadnerczy. Anatomicznie stanowią one jedną całość, jednak w rozwoju embrionalnym kora i rdzeń różnicują się z różnych tkanek i funkcjonują jako odrębne gruczoły. Same nerki także produkują hormony- reninę- która pomaga w regulacji ciśnienia krwi.
Rdzeń nadnerczy - u ssaków wewnętrzna część nadnercza. Powstaje w rozwoju zarodkowym z tkanki nerwowej; jego czynność wydzielnicza kontrolowana jest przez nerwy współczulne. Wydziela dwa hormony zaliczane do grupy hormonów zwanych katecholaminami (pochodne aminokwasów). Nazywany jest też "gruczołem stanu wyjątkowego", przygotowuje bowiem fizjologicznie organizm do działania w sytuacji stresowej.
Adrenalina (epinefryna) i noradrenalina (norepinefryna)- punkty docelowe to mięśnie, mięsień sercowy, naczynia krwionośne, wątroba, tkanka tłuszczowa; pomagają w sytuacjach stresowych; przyśpieszają pracę serca, podnoszą ciśnienie krwi, intensywność przemiany materii; poprawiają ukrwienie; pobudzają spalanie tłuszczów; podnoszą poziom cukru we krwi. Noradrenalina ma dłuższe działanie od adrenaliny. W normalnych warunkach wydzielane są w sposób ciągły, ale w maleńkich ilościach.
Kora nadnerczy - zewnętrzna część nadnerczy u ssaków. Jej hormony są sterydami syntetyzowanymi z cholesterolu. Z kory nadnerczy wyizolowano ponad 30 typów rozmaitych sterydów, ale tylko trzy wytwarzane są w znaczących ilościach: androgeny, mieralokortykoidy, glikokortykoidy.
Mineralkortykoidy (głównie aldosteron)- narządem docelowym są kanaliki nerkowe, w których utrzymują równowagę sodowo-potasową.
Glikokortykoidy (kortyzol)- mają działanie ogólnoustrojowe; pomagają w sytuacjach długotrwałego stresu; podnoszą poziom glukozy we krwi; mobilizują rezerwy tłuszczów.
Szyszynka jest strukturą pochodną międzymózgowia, położoną w tzw. komorze trzeciej, pod tylną częścią ciała modzelowatego. Jest mała, waży około 0,25 g, ma kształt szyszki- stąd jej nazwa.
Melatonina- punktami docelowymi są gruczoły płciowe, komórki barwnikowe i prawdopodobnie inne tkanki; wpływa na procesy rozrodcze i kontroluje biorytmy u niektórych zwierząt oraz na ubarwienie ciała różnych kręgowców; współdziała w kontroli wczesnych etapów dojrzewania człowieka.
Ø Jajniki- żeńskie organy płciowe, kształtem i rozmiarami przypominają duże migdały, położone są w dolnej części jamy brzusznej, w pobliżu ścian jamy miednicy. Są przymocowane do ścian macicy za pomocą łącznotkankowych wiązadeł; okryte komórkami nabłonka, a od wewnątrz zbudowane są głównie z tkanki łącznej zwanej stromą.
Estrogeny (estradiol)- mają działanie ogólnoustrojowe, punktem docelowym jest macica; stymulują wzrost narządów płciowych w okresie dojrzewania; rozwój drugorzędnych cech płciowych (gruczołów mlecznych, poszerzenia miednicy, charakterystycznego rozmieszczenia tkanki tłuszczowej i mięśniowej); stymulują dojrzewanie; przygotowują co miesiąc błonę śluzową macicy do ciąży; powodują rozrzedzenie i alkalizację śluzu szyjki macicy.
Progesteron- punktem docelowym jest macica i gruczoły sutkowe; przygotowuje błonę śluzową macicy do ciąży i stymuluje rozwój gruczołów sutkowych.
Ø Jądra- gonady męskie, rozwijają się w jamie brzusznej zarodka i na dwa miesiące przed urodzeniem przemieszczają się do worka mosznowego zawieszającego się poniżej pachwiny; jest uchyłkiem jamy miednicznej. Są połączone z naczyniami krwionośnymi, nerwowymi i przewodami kanalikowymi, otoczonymi warstwą tkanki mięśniowej i tkanki łącznej, tworząc sznury nasienne.
Testosteron- ma działanie ogólnoustrojowe, punktem docelowym są narządy rozrodcze; przed urodzeniem stymuluje wczesny rozwój narządów płciowych oraz zstąpienie jąder do moszny; w okresie dojrzewania jest odpowiedzialny za skok pokwitaniowy, pobudza rozwój narządów rozrodczych oraz drugorzędnych cech płciowych (męska budowa ciała, niski głos, zarost itp.); u dorosłych podtrzymuje drugorzędne cechy płciowe i stymuluje spermatogenezę.
Inhibina- działa na przedni płat przysadki i powoduje uwalnianie FSH.
Grasica rozwija się w pierwszych latach życia do wagi około 40 g. Od okresu pokwitania zaczyna zanikać i elementy gruczołowe zostają zastąpione tłuszczem. Leży tuż za mostkiem w przestrzeni zwanej śródpiersiem. Reguluje odporność immunologiczną, limfocytopezę na drodze hormonalnej, może też hamować przewodzenie impulsów przez synapsy nerwowo-mięśniowe.
Tymozyna- bierze udział w reakcjach odpornościowych.
VI. Zarys gospodarki hormonalnej zwierząt
* neurohormony * komórki neurosekrecyjne * przykładowe hormony bezkręgowców * hormony a kręgowce *
Hormony bezkręgowców wydzielane są przeważnie przez komórki nerwowe, a nie przez gruczoły dokrewne. Neurohormony te regulują przebieg takich procesów jak regeneracja stułbi, płazińców i pierścienic, linienie i metamorfoza owadów, czy zmiana barwy ciał skorupiaków. U wielu bezkręgowców pod kontrolą hormonalną pozostają również: produkcja gamet, zachowania reprodukcyjne i tempo metabolizmu.
U skorupiaków występują zarówno "prawdziwe" gruczoły dokrewne, jak i skupienia komórek neurosekrecyjnych. Pod kontrolą hormonów pozostają m.in. linienie, przemieszczanie się barwnika siatkówki, procesy rozrodcze, praca serca i metabolizm oraz- niedawne odkrycie- zmiana barwy ciała. Dystrybucja barwnika regulowana jest przez hormony produkowane w komórkach neurosekrecyjnych. Gdy barwnik jest skupiony w centralnej części komórki, jest ledwie dostrzegalny, ale gdy jest po niej rozproszony- kolor jest dobrze widoczny. Dzięki temu zwierzęta mogą przybierać kolory ochronne.
Tak jak u skorupiaków, tak i u owadów występują zarówno gruczoły dokrewne jak i komórki neurosekrecyjne. Szereg hormonów współdziała w regulacji produkcji, metabolizmu, wzrostu, rozwoju, linienia i morfogenezy. Hormonalna kontrola rozwoju jest procesem bardzo skomplikowanym. Niektóre czynniki środowiska (np. zmiana temperatury) aktywują komórki neurosekrecyjne w mózgu, które produkują hormon mózgowy- transportowany jest on w aksonach i magazynowany w parzystych ciałach sercowatych (corpora cardiaca). Uwolniony z nich hormon mózgowy stymuluje gruczoły protorakalne (gruczoły dokrewne w tułowiu) do produkcji hormonu linienia, zwanego też ekdyzonem. U niedojrzałych owadów parzyste gruczoły dokrewne zwane ciałami przyległymi (corpora allata) wydzielają hormon juwenilny, który powstrzymuje metamorfozę owadów na etapie wylinki larwalnej; owad rośnie pozostając w stadium larwalnym. Gdy poziom hormonu juwenilnego spadnie, zachodzi metamorfoza i larwa przeobraża się w poczwarkę. Bez obecności hormonu juwenilnego następuje przemiana poczwarki w postać dojrzałą owada. Aktywność wydzielania ciał przyległych jest regulowana przez układ nerwowy, a poziom hormonu juwenilnego obniża się przy każdej kolejnej wylince.
Hormony kręgowców kierują procesami wzrostu i reprodukcji oraz aktywnością metaboliczną organizmu. Przyczyniają się także do utrzymania równowagi płynów ustrojowych i pomagają w zwalczaniu stresów rozmaitej natury. U większości kręgowców gruczoły dokrewne są całkiem podobne do gruczołów wydzielania wewnętrznego człowieka. Najważniejsze z nich zostały wymienione w punkcie 5.
VII. Zaburzenia hormonalne
* niedoczynność * nadczynność * zaburzenia hormonalne * choroby o podłożu hormonalnym *
Zaburzenia hormonalne wynikają z nadmiernego lub niedostatecznego wydzielania hormonów. Do zaburzenia w produkcji hormonów mogą doprowadzić uszkodzenia lub schorzenia gruczołów dokrewnych. Niedoczynność gruczołu oznacza wydzielanie zbyt małej ilość hormonu i pozbawienie tkanek docelowych odpowiedniej stymulacji. Nadczynność polega z kolei na wydzielaniu nadmiernych ilości hormonu i zbyt silnej stymulacji komórek docelowych. Pewne schorzenia podłoża endokrynologicznego mogą też występować wtedy, gdy mimo właściwego wydzielania hormonów, nie docierają one do komórek docelowych, bądź w skutek braku w nich odpowiednich receptorów lub ich nieprawidłowego funkcjonowania.
Zaburzenie wydzielania danego hormonu może prowadzić do zaburzeń metabolicznych i wywoływać określone objawy kliniczne:
Hormon wzrostu:
Niedostateczne wydzielanie: karłowatość przysadkowa- nienormalnie niski wzrost.
Nadmierne wydzielanie: jeżeli przed zakończeniem procesów wzrostu- gigantyzm (nienormalnie wysoki wzrost); jeżeli u osobnika dorosłego- akromegalia (duże stopy, zgrubione palce, wysunięta ku przodowi żuchwa).
Hormon tarczycy:
Niedostateczne wydzielanie: kretynizm (u dzieci)- inaczej matołectwo; opóźnienia w rozwoju psychicznym i umysłowym; obrzęk śluzowaty- spowolnienia aktywności fizycznej i umysłowej; u dorosłych objawy niedoczynności tarczycy- spadek intensywności przemiany materii o ok. 40%, złe samopoczucie, zmniejszenie aktywności intelektualnej; wole - patologiczne powiększenie gruczołu tarczycowego towarzyszące nadczynności lub niedoczynności tarczycy, głównie z powodu niedoboru jodu; powiększenie tarczycy.
Nadmierne wydzielanie: nadczynność tarczycy; wzrost intensywności przemiany materii, nerwowość, nadpobudliwość.
Hormon przytarczyc:
Niedostateczne wydzielanie: wzmożona pobudliwość nerwowo-mięśniowa; drgawki, kurcze, śmierć, tężyczka- gwałtowne i niebezpieczne skurcze głośni.
Nadmierne wydzielanie: osłabienie, łamliwość kości, kamienie nerkowe.
Insulina:
Niedostateczne wydzielanie: cukrzyca - czyli diabetes mellitus; jest trzecią na liście chorób o największej ilości zgonów na świecie. Jej zaawansowanym stanom może towarzyszyć utrata wzroku, zaburzenia czynności nerek, zmiany naczyniowe i neurologiczne, osłabienie, zmniejszona odporność na infekcje i szereg innych. W 90% przypadków wymaga leczenia insuliną (typ I). Istnieje także cukrzyca typu II, tzw. wieku dojrzałego, rozwija się po ukończeniu 30 lat u osób z nadwagą i jest raczej rzadka.
Nadmierne wydzielanie: hipoglikemia - czyli niedocukrzenie; wysepki trzustki reagują na zwykłą zawartość glukozy we krwi nadmierną produkcją insuliny. Powoduje silne osłabienie organizmu. W ciągu trzech godzin po posiłku może zredukować stężenie glukozy we krwi do nieprawidłowego poziomu- jeżeli jest on zredukowany gwałtownie, może wystąpić tzw. szok insulinowy- przyśpieszone tętno, poty, spadek ciśnienia, drżenie rąk, drgawki; skrajne przypadki bywają śmiertelne.
Hormon kory nadnerczy:
Niedostateczne wydzielanie: choroba Addisona - organizm nie jest w stanie syntetyzować odpowiedniej ilości glukozy w procesie glukoneogenezy; chory nie może uporać się ze stresem; utrata sodu wraz z moczem może doprowadzić do wstrząsu.
Nadmierne wydzielanie: choroba Cushinga - obrzęk powodujący zaokrąglenie rysów twarzy; otyłość tułowia; podniesienie poziomu glukozy we krwi; obniżona odporność.
VIII. Sytuacje stresowe i emocjonalne
* stres krótkotrwały i długotrwały * stres chroniczny * zaburzenia emocjonalne * bulimia * jadłowstręt * napięcie przedmiesiączkowe *
Czynniki stresujące, takie jak hałas, choroba czy choćby jakże nam znany strach przed klasówką, pobudzają organizm do działania. Mózg i nadnercza "podpowiadają" organizmowi najwłaściwsze rozwiązania. Informacja przenoszona jest drogą nerwową i hormonalną do tkanek i narządów. Impulsy nerwowe docierające z mózgu stymulują rdzeń nadnerczy do wydzielania katecholamin (adrenaliny i noradrenaliny), które fizjologicznie przygotowują organizm do akcji. Krążące w krwi katecholaminy oddziałują na tkanki docelowe, unerwione przez neurony współczulne. Podwzgórze wydziela hormon uwalniający kortykotropinę, który pobudza przedni płat przysadki do wydzielania ACTH. Zwiększony poziom ACTH wzmaga wydzielanie kortyzolu; dochodzi do mobilizacji rezerw energetycznych i tym samym zostaje zaspokojone zapotrzebowanie metaboliczne komórek.
Niekiedy stres jest krótkotrwały. Wtedy reakcja jest szybka i jednorazowa. Zdarzają się jednak sytuacje stresowa trwające tygodnie (np. sesja), a nawet lata (nieudana małżeństwo itp.). Do specyficznych objawów stresu należy stan ogólnego niepokoju i napięcia. Nieustanna obecność podwyższonego stężenia danego hormonu we krwi może być bardzo szkodliwa, np. podwyższony poziom kortyzolu, który pomaga zwalczać stany zapalne, jednocześnie obniża odporność ustrojową i zwiększenie ciśnienia krwi, co może prowadzić do chorób serca. Chroniczny stres powoduje uszkodzenia mózgu.
Niektóre zaburzenia o podłożu emocjonalnym mogą pociągać za sobą ważne dla organizmu zmiany pomiędzy podwzgórzem a przysadką. Ośrodek kontrolujący łaknienie znajduje się w podwzgórzu. Niektóre zaburzenia łaknienia, takie jak jadłowstręt psychiczny (dobrowolne głodzenie się) lub bulimia (okresowe objadanie się, a następnie zmuszanie do wymiotów) mogą mieć przyczyny w zaburzeniach funkcjonowania podwzgórza, co z kolei wpływa na różne ośrodki w innych częściach mózgu, wywołując określone zachowanie np. objadanie się. Zespół tzw. napięcia przedmiesiączkowego ma również podłoże hormonalne. Jest on spowodowany brakiem równowagi pomiędzy estrogenami a progesteronem. Bóle głowy, huśtawka nastrojów, trudności w zasypianiu, nerwowość- to jego częste objawy.