AZ ENDOKRIN RENDSZER Novotniné Dr. Dankó Gabriella Debreceni Egyetem MÉK
HOMEOSZTÁZIS FENNTARTÁSA: SZABÁLYZÓKÉSZÜLÉK ÉRZÉKSZERVEK IDEGRENDSZER ENDOKRIN RENDSZER
A HORMON Sejtanyagcsere terméke Szöveti nedvkeringés, illetve a vérkeringés útján jut el a célsejtekhez A célsejtek anyag és energiaforgalmában az enzimműködés megváltoztatása révén serkentő vagy gátló hatású Kis mennyiségben is hatékony Általában nem fajspecifikus Hatása lassabban alakul ki, de tovább tart, mint az idegrendszernél Közvetett hatású, hírvivőként nem vesz részt az általa előidézett reakcióban Csak specifikus szövetekre hat (receptor)
A HOROMOK OSZTÁLYOZÁSA 1. Termelődésük helye szerint Neurohormonok Mirigyhormonok (glanduláris) Szöveti hormonok (aglanduláris) 2. Hatásuk szerint Só- és vízháztartást szabályzó Vércukorszint szabályzó Tejtermelést szabályzó.stb. 3. Kémiai szerkezetük alapján Fehérje hormonok (pl. inzulin, növekedési hormon) Peptidhormonok, aminosav származékok (pl. adrenalin, tiroxin, noradrenalin) Szteroid hormonok (tesztoszteron, ösztrogén)
HATÁSMECHANIZMUS (1) A peptid-, a fehérjehormonok és a katekolaminok specifikus kötőhelyei a sejtmembrán felületén találhatók. Ezek a hormonok az adelnilcikláz-aktivációs mechanizmuson keresztül fejtik ki hatásukat.
HATÁSMECHANIZMUS (2) A zsíroldékony szteroid hormonok átjutnak a sejtmembránon és a citoszolban lévő receptorokhoz kötődnek. A hormon-receptor komplex bediffundál a sejtmagba, ahol a DNSről specifikus m-rns képzést indít be, amelynek eredménye új fehérje, azaz új enzim képződése lesz.
HORMONSZINTÉZIS ÉS SZEKRÉCIÓ (1) A fehérje és peptidhormonok a sejtek riboszómális endoplazmatikus retikulumában (ER) termelődnek. A hormont a lizoszómák tárolják. Aktiváló, üríttető jelre exocytosissal jutnak kis a sejtből. A fehérjehormonok termelése folyamatos, ürítése szakaszos. A szteroidok szintézise koleszterinből indul ki, amely mint prekurzor anyag megtalálható a sejtekben. A szintézis helye a sima ER. Ürítésük folyamatos, így szintjük a termeltetés útján szabályozódik.
HORMONSZINTÉZIS ÉS SZEKRÉCIÓ (2) Neuroszekréció során idegi hatásra az idegsejt termel hormont, mely az axonon eljut a végfácskáig és ott tárolódik. Az a jel, mely az adott hormon szintézisét vagy ürítését kiváltja, sokféle lehet (nem minden esetben ismert): másik hormon, anyagcseretermék, központi idegrendszeri hatás. A fiziológiásnak tekinthető hormonszintek fenntartását önszabályzó, ún. feed-back mechanizmus teszi lehetővé.
A FEED-BACK MECHANIZMUS HYPOTHALAMUS Serkentő vagy gátló faktorok HYPOPHYSIS visszajelző mechanizmus Glandotrop hormonok ENDOKRIN MIRIGYEK Hormonok VÉR
HORMONTRANSZPORT A fehérje és peptidhormonok szabadon, a szteroidok és egyéb kisebb molekulájú hormonok albuminhoz vagy globulinhoz kötve szállítódnak. A hormont kötő fehérje egyrészt depóként szolgál, másrészt védi a hormont a lebomlástól. Speciális hormonkötő fehérjék: - TBG (tyroxine-bindig globulin) - CBG vagy transcotin (corisol-binding globulin) - SBG (sexualsteroid-binding globulin)
A HORMONOK INAKTIVÁLÁSA A hormonmolekula lebontása megtörténhet abban a sejtben is, ahol a hormon hatását kifejtett, de a legtöbb esetben a kiválasztást a máj és a vese végzi. A májban és a vesében inaktivált hormonok a bélsárral, illetve a vizelettel távoznak a szervezetből. A hormonok felezési ideje (az az időtartam, míg az aktív hormon mennyisége a felére csökken) nagyon változó. Legrövidebb a katekolaminoknak (1-2 perc), leghosszabb a tiroxinnak (5-9 nap)
A HORMONHATÁS VIZSGÁLATÁNAK LEHETŐSÉGEI Az endokrin funkciójú szerv eltávolítása után hiánytünetek jelentkeznek A mirigy központi idegrendszerrel való kapcsolatának megszüntetése estén is jellegzetes tünetek jelentkezhetnek A vizsgált hormon szervezetbe juttatása után megfigyelhető elváltozások alapján A hormonkoncentráció meghatározása vérben és testnedvekben.
A Radioimmunoassay (RIA) és Enzim Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Kvantitatív meghatározás immunohisztokémiai módszerekkel
A legfontosabb belső elválasztású mirigyek Hypothalamus Agyalapi mirigy (hipofízis) Tobozmirigy Pajzsmirigy Mellékpajzsmirigy Csecsemőmirigy (thymus) Mellékvese (kéreg és velő állomány) Hasnyálmirigy Ivarmirigyek
A hypothalamus-hypophysis rendszer szerkezete
A hypothalmus ún.kissejtes állományában olyan neurohormonok keletkeznek, melyek a portális keringéssel eljutak az adenohypophysisbe és az ott folyó hormontermelést serkentik vagy gátolják. Felszabadító= üríttető = relasing = liberin (RF = releasing hormon vagy faktor) Gátló = inhibitory = statin (IH,IF = inhibitorikus)
A hypothalamus és hypophysis hormonjai
A hypophysis hormonjai Az elülső lebenyben termelődő legfontosabb hormonok : növekedési (SomatoTtrop hormon STH) pajzsmirigy serkentő hormon (Tyreoidát Stimuláló hormon TSH) mellékvesekéreg serkentő hormon (Adreno Cortiko Trop ACTH hormon) tüsző érést serkentő (Follikulus Stimuláló hormon, FSH) sárgatest serkentő (Luteinizáló LH hormon) tejelválasztást serkentő (LactoTrop LTH hormon) A hátulsó lebenyben tárolódnak: vízvisszaszívást serkentő hormon (Anti Diuretikus hormon ADH) simaizom összehúzódást serkentő hormon (Oxytocin).
A növekedési hormon (STH) A növekedési hormon ( szomatotropin azaz STH, angolul: Growth Hormon, GH ) az agyalapi mirigy által termelt egyik fehérjealapú hormon, tudományos elnevezése a görög testnövekedés szóból ered. Leginkább ismert szerepe a növekedés elősegítése. Ugyanakkor a testmagasság mellett a szervezet számos működésére is hat, többek között a lipidek, fehérjék, szénhidrátok metabolizmusára és a csontok fejlődésében is szerepet játszik. Fokozza a bélből történő kálcium felszívódást. A fehérje anygcserében anabolikus hatású, serkenti a fehérjeszintézist. A májba kerülve felszabadítja a szomatomedineket (polipeptid szöveti hormoncsoport, pl. IGF-1), így fejti ki hatását. Szénhidrát anyagcserében gátolja a májban, az izomban és a zsírszövetben a sejtek glükóz felvételét és felhasználását (inzulin ellenes hatás)
Az adenocorticotrop hormon (ACTH) A mellékvesekéreg ún. köteges állományára hatva a glükokortikoidok (koritzol, kortikoszteron) termelését serkenti. Az ACTH termelődésében napi ritmus figyelhető meg, de felszabadulása a szervezetet érő stresszhatásra fokozódik. A zsíranyagforgalomban lipolitikus hatású: mozgósítja a zsírraktárakból a zsírsavakat, ezáltal megemeli a vér szabad zsírsav (FFA) szintjét. Emeli a vércukorszintet.
Tireotrop hormon (TSH) A tiroxin és a trijódtironon hormonok termelődését szabályozza, fokozza a pajzsmirigy jódfelvételét. A zsíranyagforgalomban lipolitikus hatású: mozgósítja a zsírraktárakból a zsírsavakat, ezáltal megemeli a vér szabad zsírsav (FFA) szintjét. Szintjében napszaki és szezonális ritmus figyelhető meg.
Gonadotrop hormonok: FSH és LH A folliculus stimuláló hormon (FSH) nőivarú állatokban serkenti a petefészekben a tüszőérést és az oogenezist, hím állatokban a here kanyarulatos csatornácskáinak kiépülését és a spermiogenezist. Luteinizáló hormon (LH): Ovuláció után hat a sárgatest kifejlődésére, hím ivarú állatokban a spermiogenzisre és a here tesztoszteron termelésére.
A prolaktin (PRL) Fehérjehormon, melyet a tejmirigy fejlődésére gyakorolt hatása miatt mammotrop hormonnak is neveznek. Számos más hormonnal együtt a tejmirigy kifejlődéséhez, a tejtermelés megindításához szükséges. Galambokban segíti a begytej elválasztását.
AZ OXITOCIN A hypothalamus nucleus paraventricularis nevű nagysejtes magcsoportjában képződik, a hypophysis hátulsó lebenyében tárolódik. Simaizom összehúzó hatása van. Felszabadulásának természetes ingere a párzás, ellés, fejés, szopás.
Az antidiuretkus hormon (ADH) A hypothalamus nucleus supraopticus (NSO) nevű nagysejtes magcsoportjában termelődik, a hypophysis hátulsó lebenyében tárolódik. Az adiuretin (régi elnevezés: vazopresszin) feladata, hogy a vesében fokozza a vízvisszatartást, és így segítsen a szervezetnek a megfelelő mennyiségű víz megtartásában. Hatására kevesebb víz választódik ki a vizelettel, azaz a vizelet koncentrálódik, a fajsúlya megnő. A NSO-ban lévő ozmoreceptorok érzékelik a vérplazma koncentrációjának emelkedését, ez az ingere a tárolt hormon ürítésének.
A tobozmirigy (epifízis) A tobozmirigy a köztiagy része, ami az : - egyedfejlődésre - az ivarszervek működésére is ható hormonokat termel - de ezek a hormonok hatnak a hypothalamus és az agyalapi mirigy valamint a többi belső elválasztású mirigy működésére is. Legfőbb jellemzője, hogy ritmusosan működik, a fényviszonyokhoz, a Naphoz és az évszakokhoz igazodva ( a harmadik szem ). A nappalok hosszabbodása, illetve rövidülése váltja ki a bizonyos állatfajoknál a szezonális ivarzást, a téli álmot, illetve a vedlést.
A MELATONIN A tobozmirigyben képződik, sötétségben. Esténként takaréklángra kapcsolja a szervezetet. Lassítja az öregedést, véd a daganatos betegségektől. Gondoskodhatunk a megfelelő melatoninszintről, ha eleget alszunk, lehetőleg sötétben.
A cirkadián ritmust az agyalapon elhelyezkedő mag szabályozza, a nucleus suprachiasmaticus (SCN). Az SCN az agy sok más területével is kapcsolatban áll, így szabályozva többek között a testhőmérsékletet, vagy a táplálékfelvételt, illetve s szervezet hormon termelő mirigyeinek működését. Az SCN-ba a retinából érkezik a legtöbb bejövő információ, ezért úgy tűnik, a cirkadián óra szabályozásában a fénynek van a legnagyobb szerepe. Vak emberek gyakran panaszkodnak a cirkadián ritmusuk zavarairól, hiszen a cirkadián ritmus beállításához szükséges külső segítséget ők nehezebben kapják meg.
A melatoninnak a belső biológiai óra működésében bizonyítottan fontos szerepe van, mivel a melatonin szintje nappal alacsony, éjszaka növekszik, és szintjétől függően a biológiai óra működését az alvásfolyamatot elősegítő állapotba hozza. A biológiai óra összetett működésén (pl: alvásébrenlét, anyagcsere és hormonális ritmusok, testhőmérséklet, reprodukciós folyamatok) belül a melatonin jelentősége különösen az utolsóban fontos. Gyakran előfordul azonban, hogy valamilyen külső tényező hatására a leggyakoribb kiváltó okok az éjszaki műszakban végzett munka, illetve a hosszú repülőút utáni időeltolódás a normál folyamat felborul. Ilyenkor terápiás beavatkozásra van szükség.
Melatonin Melatonin 12 8 4 0 0 8 16 24 8 12 8 4 0 0 8 16 24 8 h h MELATONIN Produced by: corpus pineale Chemically: from Triptofan Secration: daily (circadian) Role: seasonality
Melatonin treatment Application: sc. implant
A csecsemőmirigy (thymus) Szürkés-vörös vagy sárgásfehér színű lebenyes szerv, csak fiatal állatokban fejlett, ez idő alatt gátolja a nemi működést. Idősebb korban a nemi érés során hanyatló átalakuláson megy át. Elsősorban az ellenálló képesség, az immunitás szolgálatában álló nyirokszerv, de számos olyan polipeptid anyagot sikerült kinyerni belőle, amit thymushormonként tartank számon. HTH (homeostatikus thymus hormon) THF (thymus humoralis faktor) LSH (lymphocyta stimuláló hormon)
A PAJZSMIRIGY (glandula thyreoidea) és a MELLÉKPAJZSMIRIGY (glandula parathyreoidea)
1: pajzsporc 2. és 3. pajzsmirigy jobb és bal lebenye 4. légcsõ porcos fala
A pajzsmirigy A gégénél, a pajzsporc előtt helyezkedik el. Többféle hormont is termel, de 90 % a Tiroxin, ami a szervezet legáltalánosabb hatású hormonja az emberi szervezet normális fejlődéséhez elengedhetetlen. (Pl. serkenti a növekedést, fokozza az alapanyagcserét, alapja a csontosodási folyamatnak, az agyszövet fejlődésének). A tiroxin termelést az agyalapi mirigy pajzsmirigy serkentő hormonja szabályozza. A pajzsmirigy Kalcitonin nevű hormonja a vér kalcium anyagcseréjét szabályozza. Csökkenti a vér Ca szintjét azáltal, hogy gátolja a sejtekből a Ca-kioldódást.
A TIROXIN (T 4 ) ÉS TRIJÓDTIRONIN (T 3 ) A pajzsmirigy hormonok (tiroxin és trijódtironon) jódtartalmú, tironin vázra épülő aminosav származékok. A vérben fehérjéhez kötve szállítódnak (TBG,TBPA) Nincs kitüntetett célszervük, a szervezet csaknem minden szövetére hatnak. Kalorigén hatásúak, fokozzák az alapanyagcserét. Fokozzák a szénhidrátok lebontását, a glükózfelhasználást, emelik a vércukorszintet. Szükséges az idegrendszer fejlődéséhez, az idegrostok körüli myelinhüvely kialakulásához. Hatnak a szívizom ingerlékenységére, a szívműködés frekvenciájára. Fokozzák az adrenalin hasonló irányú hatását. Az oxidatív anyagcsere fokozásával megteremtik a hideghez való alkalmazkodás feltételét.
A mellékpajzsmirigy A pajzsmirigy mögötti kötőszövetbe ágyazva négy rizsszem nagyságú testecskéből áll. A parathormont (PTH) termeli, amely a szervezet kalcium anyagcseréjét biztosítja. Emeli a vér Ca szintjét. Ha kevés parathormon termelődik, un. tetániás görcsök léphetnek fel a szervezetben. Túlzott termelődésekor a csontok felritkulnak, "lágyulnak", a zsigerek meszesedésnek indulnak.
A MELLÉKVESE (glandula suprarenalis)
A mellékvese a vesék elülső végén helyeződő szerv, melyet a vese zsírtokja fűz össze a vesékkel. Állománya két részből a áll: a kéregállományból és a velőállományból. A két állomány egymástól külön fejlődik, csak később egyesülnek egységes szervvé.
A mellékvesekéreg szöveti szerkezete 1. kötőszövetes tok 2. mellékvesekéreg - 3. zona glomerulosa (ív alakú zóna) - 4. zona fasciculata (köteges zóna) - 5. zona reticularis (hálózatos zóna) 6. mellékvesevelő
A mellékvesekéreg hormonjai Szénhidrát-anyagcserét befolyásoló hormonok - glükokortikoidok só- és vízháztartásra ható hormonok - mineralokortikoidok nemi hormonok - szexuálszteroidok amelyek mindkét nemben főleg hím nemi hormonokat - de kisebb mennyiségben - női nemi hormonokat is termelnek.
A glükokortikoidok Kortizol és kortikoszeteron szteroid hormonok, fő hatásukat a szénhidrát anyagcserére fejtik ki. A glükoneogenezis kulcshormonja, segíti az aminosavaknak és más glükogenenetikus anyagoknak (tejsav, propionsav, glicerin) glükózzá, majd glikogénné való átépülését. Amikor a szervezet kibocsátja a kortizolt az elkezdi lebontani az izomban található fehérjéket és ezáltal aminosavakat szabadít fel. Ezek az aminosavak ezután a májba kerülnek ahol glukózzá alakulnak, amit a szervezet mint energiaforrást használhat fel. Ez a folyamat megemeli a vércukorszintet, ami által az agynak elegendő glukóz áll rendelkezésére, mint energiaforrás. Ugyanabban az időben a szervezet többi szövete a hormon hatására csökkenti a glukóz felhasználását, mint energiaforrást. A zsíranyagcserében katabolikus hatású, megemeli a zsírsavak kibocsátását a zsírsejtekből, megemeli a vér FFA szintjét, amit az izmok használnak fel, mint energiaforrást. Stressz hatás alatt fokozott a termelődése (pl. betegség, baleset, sebészeti beavatkozás, nagy hőmérséklet kilengések, pszichikai behatások stb). Immunszupresszív hatású.
Mineralokortikoidok A mellékvesekéreg só-és vízháztartást szabályzó hormonjai az aldoszteron és dezoxikortikoszteron. Élettani hatása a szervezet Na-ion koncentrációjának megtartása. A vesében fokozza a Na-reabszorpciót. Termelődését a renin-angiotenzinaldoszteron (RAAS) rendszer szabályozza.
Szexuálszteroidok A zona reticularisban a nemi működésre ható szteroidhormonok, androgének és ösztrogének termelődnek. Mennyiségük és élettani jelentőségük messze elmarad a gonádokban termelődő ivari szteroidoktól.
Dehidroepiandroszteron (DHEA) Elsősorban a mellékvesekéreg termeli. Depresszió-ellenes hatású, megelőzi a rákot, védi az immunrendszert, és serkenti a csontfejlődést.
Mellékvese velőállománya Mellékvese velőállománya termeli az adrenalint, ami nemcsak a szív, de a vázizmok ereit is tágítja, a bőr és a tápcsatorna ereit szűkíti. emeli a vércukor és a zsírsav szintjét. Valamint a noradrenalint, ami csak a szív koronáriáit tágítja, a többi eret szűkíti.
Mellékvese velőállománya Hormonjai a katekolaminok, az adrenalin és noradrenalin. Szintézisük L-tirozinból indul ki. A noradrenalin-adrenalin átalakuláshoz szükséges N-metil-transzferáz enzim csak a mellékvesevelőben található meg. Így adrenalin máshol a szervezetben nem keletkezik. Katekolaminok hatására nő a vérnyomás, a vázizmok erei kitágulnak, a lép simaizomzat összehúzódik, a tüdő hörgői kitágulnak, a pupilla kitágul, a húgyhólyag záróizma összehúzódik, fokozódik a légzési frekvencia, a máj fokozza a glikogén bontást, emelkedik a vércukorszint. A központi idegrendszerre gyakorolt direkt hatása révén fokozott ébrenléti, figyelő, védekező magatartás alakul ki. A katekolaminok hatása megegyezik a szimpatikus idegingerület hatásával, így az ún. szimpatomimetikus anyagok csoportjába tartoznak.
Az adrenalin Az epinefrin vagy adrenalin a mellékvesevelő hormonja és neurotranszmitter is. Kémiailag egy katekolamin hormon, a fenilalanin és a tirozin aminosavak származéka. Képlete: C9H13NO3 Élettani hatása: Izgalom vagy veszély esetén termelése fokozódik, a glükóznak a májból a sejtekbe jutását segíti, így emeli a vércukorszintet, ezáltal lehetővé téve a nagyobb energia termelést. Gyorsítja a légzést, emeli a vérnyomást. Gyógyszerként az adrenalint lokális (helyi) érszűkítőként alkalmazzák, főként helyi érzéstelentőkkel kombinálva. Mesterségesen először Friedrich Stolz állította elő 1904- ben.
A HASNYÁLMIRIGY (pancreas)
A hasnyálmirigy A patkóbél és a gyomor között helyezkedik el.belső elválasztású mirigyei (B-sejtek) termelik az inzulint (insula=sziget) ami 51 aminosavból álló polipeptid. Hiányában a vércukorszint megnő és kialakul a cukorbetegség, amely lehet veleszületett és szerzett. Insulin hatására a vércukorszint csökken. Termeli még a glukagont (A-sejtek), ami emeli a vércukorszintet (működése ellentétes az inzulinnal). A máj e két hormon segítségével (inzulin és glukagon) alakítja ki a fiziológiás vércukorszintet. A vércukorszint szabályozásában résztvevő hormonok hatását az idegrendszer hangolja össze. A hasnyálmirigyben termelődő hormonok még a szomatosztatin (D-sejtekben) és a pancreatikus polipeptidek (F-sejtekben)
Az inzulin Nevét a latin insula (sziget) szóból kapta. Langerhans (1869) német kutató a hasnyálmirigy szövetének vizsgálata során észrevette, hogy a azon szigetek vannak (1%). Ha egy állatból kivette a hasnyálmirigyet, akkor a cukorbetegség tünetei jelentek meg. Kiderült, hogy a hasnyálmirigy szigetei termelik a cukorbetegség ellenszerét, az inzulint. Az inzulin serkenti a máj glikogénraktározását és a sejtek glükózfelvételét, ily módon csökkenti a vércukorszintet.
A glükagon Az inzulin ellenhormonja, a hasnyálmirigyben termelődik, serkenti a májban glikogén glükózzá történő lebontását, valamint a zsírok és fehérjék glükózzá alakítását.
A máj az inzulin és glukagon segítségével alakítja ki a fiziológiás vércukorszintet. A vércukorszint szabályozásában résztvevő hormonok hatását az idegrendszer hangolja össze.
AZ IVARSZERVEK
A petefészek és a here
Női nemi hormonok Progeszteron Az ovuláció után a tüsző helyén képződött sárgatest (Corpus Luteum) termeli, illetve vemhesség alatt a placenta és a mellékvesekéreg is. Szerepe van a vemhesség fenntartásában. Ösztrogének Ösztron, ösztriol és ösztradiol- a theca sejtekben termelődnek LH hatására, valamint a granulosa sejtekben androgénekből keletkeznek FSH hatására. Serkentik a genitális traktus kifejlődését, kialakítják a másodlagos női nemi jelleget, stimulálják a tejmirigy kifejlődését. Kiváltják az ivarzás jelenségét.
Hím nemi hormonok Tesztoszteron Serkentő hatású, fokozza az agressziót. Depresszió-gátló hatása is van. Nőknél a petefészek, férfiaknál a herék, továbbá a mellékvese termeli. A férfiak szervezetében ez felelős a nemi jelleg kialakulásáért és a spermatermelődésért.
SZÖVETI HORMONOK A gyomor és bélcső nyálkahártyájának bizonyos területien endokrin funkciót végző sejtek csoportjai találhatók. Az itt termelődő peptidhormonokat összefoglaló néven gastrointestinális hormonoknak nevezzük. Kihatnak a gyomor, a bél, a hasnyálmirigy és az epehólyag működésére.
EGYÉB SZÖVETI HORMONOK Prosztaglandinok Eritropoetin Kininek Opioid peptidek Szerotonin Hisztamin
A LEPTIN ÉS A GHRELIN Az éhség és a jóllakottság kialakulásáért két hormon tehető felelőssé: a leptin és a ghrelin. A leptin a zsírsejtekben (adypocytákban) termelődik A testzsír depók triglicerid telítettsége, illetve a takarmányozás szintje (energetikai egyensúly) a két legfontosabb tényező, ami az adypocytákban meghatározza a leptin génexpressziójának mértékét. A metabolikus szignálmechanizmus részeként a leptin informálja a tápláltsági állapotról az ivari működést szabályzó GnRh termelő neuronokat a hypothalamusban. A ghrelin a gyomorban keletkezik és éhségérzetet kelt az agyban.
A leptin háromdimenziós szerkezeti modellje (Keisler et al., 1999)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET