ENDOKRINNÍ SYSTÉM ŽLÁZY S VNITŘNÍ SEKRECÍ = HORMONY •„Hormaó“ - „budit k činnosti“ • •působky žláz s vnitřní sekrecí • •látky, které jsou produkovány buňkami či tkáněmi endokrinního systému, jimi vylučovány do krve a krevní cestou putující do cílové tkáně, kde vyvolávají specifickou odpověď Sagitální řez mozkem ve střední čáře Hypotalamus Stopka spojující hypotalamus s hypofýzou K.Javorka a kol.: Lekárska fyziológia, Osveta 2001 obr_41 R.Rokyta a kol.: Fyziologie; Praha 2000 HYPOTALAMUS •TRH – thyreotropin releasing hormone (tyreotropin) •CRH – corticotropin releasing hormone (kortikotropin) •GHRH – growth hormone releasing hormone (somatotropin) •GHIH – growth hormone inhibitory hormone (somatostatin) •GnRH – gonadotropin releasing hormon (gonadotropin) •PIF – prolactin inhibitory factor •(poznámka: releasing = uvolňující hormon) Přední lalok hypofýzy - adenohypofýza •TSH – thyreostimulační hormon •ACTH – adrenokortikotropní hormon •STH – růstový (somatotropní) hormon •FSH – folikuly stimulující hormon •LH – luteinizační hormon •PRL - prolaktin Zadní lalok hypofýzy - neurohypofýza •ADH – antidiuretický hormon (vazopresin) • •Oxytocin • TYPY SEKRECE 1.dle vzdálenosti cílové tkáně od místa vzniku hormonu: a)Endokrinní (endokrinie) – „klasická cesta“ vylučování hormonu do krve, krevní cestou dorazí do místa určení (do cílové tkáně) • b)Parakrinní (parakrinie) – buňka vylučující hormon ovlivňuje jím pouze svoje okolí • c)Autokrinní (autokrinie) – buňka vylučující hormon ovlivňuje pouze zpětně sama sebe • •a) = „klasické“ hormony b)+c) =„lokální“ hormony TYPY SEKRECE 2. dle časového hlediska uvolňování hormonu: •Stálá sekrece – hormony štítné žlázy •Pulzní sekrece – GnRH (gonadoliberin) •Sekrece dodržující cirkadiální rytmus (přibližně 24hodinový) – hormony z kůry nadledvin •Sekrece s měsíčním kolísáním – ženské pohlavní hormony •Sekrece „on dimand“ (dle potřeby) – např. inzulin: regulující hladinu glukózy v krvi Hlavní charakteristiky hormonů •Cílený efekt – hormon působí na cílovou tkáň • •Specifický účinek – účinek hormonu nelze napodobit žádnou jinou endogenní látkou • •Vysoká účinnost – k vyvolání efektu jsou třeba velmi malé (pikomolární) koncentrace Chemická struktura hormonů •Aminokyselinové hormony - adrenalin, noradrenalin •Peptidové hormony (peptidy = krátké řetězce aminokyselin –3,4,8,10 C) - oxytocin •Glykoproteiny (proteiny+glycidy) - hormony předního laloku hypofýzy •Steroidy (odvozené od cholesterolu) - hormony kůry nadledvin, pohlavní hormony •Chemická struktura hormonů je velmi důležitá, protože na ní závisí mechanismus účinku Mechanismus účinku •Receptory - na povrchu buněk •Receptory v cytoplazmě •Receptory v jádře • •Hormon – jako první posel informace, po navázání na receptor dochází k aktivaci tzv. „druhých poslů“ R.Rokyta a kol.: Fyziologie; Praha 2000 Systém druhých poslů •Cyklický adenozinmonofosfát - cAMP •Cyklický guanozinmonofosfát – cGMP •Inozitoltrifosfát - IP3 •diacylglycerol - DAG •Ca 2+ ionty Regulace činnosti endokrinních žláz •Řízení a regulace v lidském organismu jsou nezbytné pro udržení homeostázy •Máme dva specializované řídící systémy: nervový a humorální •Rozdíl v pojmech: řízení a regulace je dán termínem zpětná vazba Zpětná vazba •Termín přejatý z techniky a znamená: • Produkt nějaké činnosti ovlivňuje tuto činnost tak, aby byl (ten produkt) stálý • •V endokrinním systému to znamená: hladina hormonu v krvi nebo změna, kterou vyvolal, mění intenzitu jeho další sekrece •většina biologických vztahů je regulována tzv.negativní zpětnou vazbou: • • zvýšené množství produktu nad danou hranici vede k utlumení činnosti •anebo • snížené množství produktu vede k povzbuzení činnosti • •existuje i pozitivní zpětná vazba: • • Produkt ovlivňuje činnost pouze pozitivně • (ve smyslu zvyšování hladiny hormonu a tím • i vystupňování jeho účinku) •Pozor: tato cesta vede k nestálosti systému • až k jeho destrukci • • Je podkladem vzniku nemocí • • Výjimka: porod obr_32 Jednoduchá negativní zpětná vazba – produkce hormonu je regulována změnou (např. v chemickém složení krve) vyvolanou hormonem obr_31 Složitá negativní zpětná vazba - produkce hormonu je regulována koncentrací hormonu v periferní krvi. Uplatňuje se u hormonů, které jsou ovlivňovány nadřazenou endokrinní žlázou obr_33 Komplexní zpětná vazba R.Rokyta a kol.: Fyziologie; Praha 2000 Rozdělení podle funkčního působení: •Hormony zasahující do řízení: •minerálního a vodního hospodářství •energetického metabolismu •proteosyntézy - růstu a vývoje •reprodukce •obranných reakcí organismu MINERÁLNÍ hospodářství 1.Vápník – jeho úloha v organismu •působí jako druhý posel •aktivuje některé enzymy •nezbytná součást kaskády srážení krve •umožňuje svalový stah •upravuje nervovou vzrušivost •je nezbytnou stavební složkou zubní a kostní tkáně •velice významný pro činnost srdce 2.Fosfor – úloha v organismu •je součástí enzymů - fosforylace na aktivní formy •součást struktury druhého posla - IP3 •podstata přenosu energie - ATP •součást membrán - fosfatidylinozitol •obsažen v kostře •Doprovází vápník, je mobilizován spolu s ním • •Hladina vápníku v plazmě je nejstabilnější hodnotou udržovanou •ve velmi úzkém rozmezí 2,25-2,75 mmol/l. •Je zajišťována souhrou hormonů: •Parathormon – příštitná tělíska •Hlavní úkol: rychlé zvýšení hladiny Ca2+ v krvi (kalcémie) a její udržování •Kalcitonin – parafolikulární buňky štítné žlázy •Jako jediný snižuje hladinu Ca2+ v krvi. •Hlavní úkol: ochrana kostní tkáně matky během těhotenství •Vitamin D3 (kalcitriol) – vzniká v kůži ze 7-dehydrocholesterolu vlivem slunečního UV záření: cholekalciferol nebo je získán z potravy:ergokalciferol. Dále je metabolizován v játrech a nakonec v ledvinách vzniká aktivní • 1,25-dihydroxykalciferol=kalcitriol •Hlavní úkol: posiluje a doplňuje účinek parathormonu. VODNÍ hospodářství •Antidiuretický hormon (ADH, vasopresin; nucleus supraopticus v hypotalamu-axonálním prouděním do neurohypofýzy) •Signál pro sekreci: zvýšená osmolarita krevní plazmy nebo extracelulární tekutiny detekována osmoreceptory • v hypotalamu •Hlavní úkol: zadržet vodu v těle •Hlavní místo působení: sběrací kanálek ledviny - vnese akvaporiny do membrány kanálků a tím umožní přenos vody přes tuto membránu, takže se jí více zadrží pro organismus („neuteče močí pryč“) •Aldosteron – hormon kůry nadledvin, mineralokortikoid – steroid secernovaný v zóna glomerulóza kůry nadledvin podle hladiny sodíku a draslíku (natrémie a kalémie) v organismu, dále je uvolňován aktivací systému renin-angiotenzin a v malé míře i pod vlivem ACTH •Vzpomínáte si, co to je za pojem??????????????????? •Systém renin-angiotenzin: buňky juxtaglomerulárního aparátu ledvin vylučují renin, v krvi se pod jeho vlivem přeměňuje bílkovina angiotenzinogen na angiotenzin I, která se v plicích za přítomnosti angiotenzin konvertujícího enzymu přemění na angiotenzin II, který má vazokonstrikční účinek a stimuluje sekreci aldosteronu •Aldosteron – pokračování • •Signál pro sekreci: snížení objemu extracelulární tekutiny •Hlavní úkol: zadržení (retence) sodíku v organismu (ruku v ruce se zadrženým sodíkem se zadržuje i voda) •Hlavní místo působení: distální tubulus ledviny (zvýší se počet Na+ kanálů, Na+ se vrací zpět do krevního oběhu a s ním sekundárně i voda) •Atriální natriuretický faktor (ANF) •Místo tvorby: srdeční síně •Signál pro sekreci: natažení svaloviny síní např. zvětšeným objemem krve •Hlavní úkol: upravit hypervolémii (a tím i hypertenzi) •Hlavní místo působení: vas afferens glomerulu ledviny (jeho dilatace, tím zvýšení filtrační frakce a glomerulární filtrace – tím se zvýší ztráty vody a společně s vodou i zvýšené vylučování sodíku) REGULACE HLADINY GLUKÓZY V KRVI (glykémie) •Hormony slinivky břišní (pankreatu) •Langerhansovy ostrůvky secernují: •Buňky A: glukagon •Buňky B: inzulin •Buňky D: pankreatický somatostatin a gastrin •Buňky F: pankreatický polypeptid INZULIN •Polypeptid •Signál pro sekreci: zvýšená hladina glukózy v krvi •Hlavní úloha: snížit glykémii, zvýšit využití glukózy těmito mechanismy: –zvýšením prostupnosti membrán pro glukózu –zvýšením tvorby glykogenu –zvýšení tvorby tuků z glukózy (lipogeneze) Diabetes mellitus •Vznik:v důsledku snížené sekrece inzulinu •Příčiny: –nedostatečná produkce inzulinu • inzulin dependentní diabetes mellitus –necitlivost tkání na inzulin • non-inzulin dependentní diabetes mellitus • • • • • •Příznaky onemocnění diabetem: •Zvýšená hladina glukózy v krvi (hyperglykémie) •Zvýšené vylučování glukózy močí (glykosurie – je překročen ledvinový práh pro glukózu) vedou k potížím pacientů, kteří si stěžují na polyurii a polydipsii (časté močení a žíznivost) •Upozornění: všichni posluchači všech směrů bakalářského studia se setkají s tímto onemocněním ve své praxi •Vše potřebné o diabetu najdete na stránkách: www.diabetesmellitus.cz, www.novonordisk.cz • GLUKAGON •Tvorba: A buňky Langerhansových ostrůvků pankreatu •Signál pro sekreci: snížení hladiny glukózy v krvi •Hlavní úkol: zvýšení glykémie •Způsoby zvýšení glykémie: –zvýšený rozklad glykogenu v játrech (glykogenolýza) –zvýšená tvorba glukózy z glycerolu a mastných kyselin (glukoneogeneze) – ENERGETICKÝ METABOLISMUS •Hormony štítné žlázy •Thyroxin - T4 •Trijodthyronin - T3 •Sekrece je řízena: nabídkou jodu, TRH, TSH •Místo působení: všechny buňky v organismu, které mají intracelulární receptory (jaderné • a mitochondriální) • Účinky hormonů štítné žlázy •Zvyšují bazální metabolismus zvýšenou spotřebou kyslíku • a vznikem tepla •Stimulují proteosyntézu a růst (hlavně intrauterinně) •Stimulují metabolismus cukrů (využívají cukry jako zdroj energie) •Stimulují mobilizaci a oxidaci tuků (opět jako zdroj energie) •Vliv na oběhový systém: zvyšují srdeční frekvenci a srdeční výdej - zajišťují tak přísun kyslíku na krytí zvýšených metabolických potřeb •Vliv na nervový systém (ovlivňují rychlost vedení vzruchu, intrauterinně i diferenciaci nervové tkáně) Poruchy sekrece hormonů štítné žlázy •Hypertyreóza: Basedowova – Gravesova choroba •Příznaky plynou ze zvýšení metabolismu – tj. úbytek hmotnosti i přes velkou „žravost“, pocení, jemný třes, tachykardie, nervozita (zrychlené reflexní reakce), nesnášenlivost tepla, exoftalmus (vystouplé oční bulby • v důsledku aktivace proteosyntézy oční tkáně) •Projev v oblasti krku: vznik strumy – malá, tvrdá, horká •Příčiny: nejčastěji jako autoimunitní choroba •Vyšetření hladin hormonů: T3, T4 vysoké hladiny • TSH nízká hladina •Hypotyreóza • z nedostatku jodu – Endemická struma –:výskyt v horských oblastech při nedostatku jodu ve vodě –:pokud trpěla nedostatkem jodu matka během těhotenství – u dítěte pak projevy onemocnění zvaného: kretenizmus –Vyšetření hladin hormonů: T3, T4 snížené hladiny – TSH – zvýšená hladina • autoimunitní choroba –– Hashimotova struma –:příznaky - malátnost, spavost, snížený metabolismus, otylost, bradykardie, myxedém (zmnožením mukopolysacharidů –v podkoží) –Vyšetření hladin hormonů: T3, T4, TSH – vše snížené hladiny Hormony zasahující do řízení: růstu a vývoje •Intrauterinní růst a vývoj: hormony štítné žlázy (thyroxin, trijodtyronin) •Po narození: somatotropní hormon (STH) –Sekrece z předního laloku hypofýzy pod vlivem GHRH a GHIH; zvyšuje se hlavně ve spánku, během dne kolísá podle aktivity mozkové kůry, je závislá na stresu, hladině ADH, glukagonu a na glykémii STH •Pod jeho vlivem hlavně v játrech vznikají somatomediny (inzulinu podobné růstové faktory=insuline like growth factor), které zprostředkovávají růst téměř všech tkání • v těle •Hlavní účinek: lipolýza – štěpení tuků •Další účinky: –podpora růstu pojivové tkáně, růstu chrupavek a kostí –Proteoanabolický – podpora růstu svalové hmoty –Snižuje zpracování glukózy (místo glukózy jsou zdrojem energie mastné kyseliny, glukóza zůstává v krvi) –Zadržuje ionty Na+, K+, Cl-, Mg2+, PO4 3- Poruchy sekrece STH •Zvýšená sekrece: –v dětství: gigantismus –v dospělosti: akromegalie – •Snížená sekrece: –v dětství: hypofyzární nanismus –v dospělosti: panhypopituitarismus – – Hormony zasahující do řízení: obrany organismu •Stres – poplachová reakce –Podle pan Selleyho= integrovaná obranná reakce na působení stressoru •stressory: podněty vybuzující tuto reakci – např.: mimořádná tělesná námaha, bolest, ohrožení –Americký fyziolog Cannon: teorie: „boj nebo útěk“ („fight or flight“) •Odpověď organismu: •rychlá – přes sympatoadrenální systém •při delším působení pak aktivace osy hypotalamus-hypofýza-kůra nadledvin Hormony dřeně nadledvin: adrenalin a noradrenalin (=katecholaminy) •Sekrece ovlivňována pregangliovými vlákny sympatiku •Sekrece je zprostředkována přes membránové receptory – tzv. adrenergní ; několik typů: a1, a2, b1, b2 –Jeiich účinky:obecně a - stimulační (vazokonstrikční) – b - inhibiční (dilatační) – – Adrenalin – hlavní hormon stresové reakce, působí na: Myokard – zvyšuje sílu a frekvenci stahu, zvyšuje systolický tlak Koronární arterie, cévy ve svalech a CNS – vazodilatačně Bronchy – dilatace (b2) Cévy kožní, GIT, ledvin – vazokonstrikce (a2) Metabolismus – aktivace glykogenolýzy – stimulace metabolismu cukrů GIT – snížení sekrece a motility •Noradrenalin –Převažují stimulující účinky: na myokard – hlavně pozitivně inotropní vliv –Koronární arterie – dilatace –Na ostatní cévy (svaly, CNS) konstrikce, což vede ke zvýšení systolického i diastolického tlaku –stimuluje metabolismus tuků •Hormony kůry nadledvin •Mineralokortikoidy – aldosteron •Glukokortikoidy – kortizol –Sekrece je řízena ACTH z hypofýzy pod vlivem hypotalamického CRH (fyzický i psychický stres zvyšují sekreci CRH) –Účinky kortizolu: nejdůležitější jsou na metabolismus, jejichž cílem je udržení normální hladiny glukózy v krvi: •Stimuluje glukoneogenezi z glycerolu (aktivace lipolýzy, vyplavení cholesterolu) •Působí protizánětlivě (stabilizuje membrány, snižuje propustnost kapilár a migraci a fagocytózu neutrofilních granulocytů) •Antialergický a imunosupresivní účinek •Nežádoucí: např.stimulace HCl v žaludku (stresové žaludeční vředy) Biorytmy - chronobiologie •Rytmus: –určitá funkce či biologická proměnná je v nějaké fázi a za určitou stejnou dobu se do této fáze opět vrací; se nazývá –perioda rytmu: doba, která uplyne, než se opět funkce či biologická proměnná dostane do stejné fáze •Dělení rytmů podle period: – ultradiální: perioda je výrazně kratší než 24 hodin (od několika sekund až po 20 hodin); příklady: rytmy v dýchání, v nervové činnosti –cirkadiální: rytmy zhruba 24-hodinové; příklad: rytmus spánku a bdění u člověka, u zvířat jde o rytmus v tzv. lokomoční aktivitě – zvířata s pohybovou aktivitou ve dne nebo v noci –infradiální: perioda je výrazně delší než 24 hodin; příklad: menstruační cyklus žen, estrální cyklus u zvířat • •U člověka: cirkadiální rytmus •Je endogenní s periodou rytmu kolem 25 hodin •Je synchronizován střídáním světla a tmy (nebo teplotním cyklem či cyklem v příjmu potravy či sociálním stimulem) •Umístění: epifýza - oko - suprachiasmatické jádro hypothalamu Hormony zasahující do řízení: reprodukce •Ženské pohlavní hormony - estrogeny –Zástupci: estradiol, estron, estriol –Tvoří se v: theca interna Graafova folikulu, žlutém tělísku, placentě, nadledvinách, u mužů ve varlatech –Působí v cílových orgánech vlastnící cytoplasmatický receptor (ovarium, děloha, pochva, prsa, hypofýza, hypotalamus, mozek, ledviny, tuková tkáň, játra) –Sekrece řízena FSH z hypofýzy, který je pod vlivem hypotalamického GnRH (rozdílné časování pulzní sekrece GnRH u mužů a žen) – – – •Fyziologické účinky estrogenů: –Působí na vývoj sekundárních pohlavních znaků (růst dělohy, prsou, ženský typ ochlupení a ženské rozložení tuku) –Navozují proliferační fázi menstruačního cyklu –Podporují funkci osteoblastů – v pubertě zrychlení růstu a pak uzavírání epifyzárních štěrbin) –Zvyšují dráždivost děložního svalstva a motilitu vejcovodů –Podporují růst mlékovodů –Snižují hladinu cholesterolu v plazmě (antisklerotický účinek – ochrana před kardiovaskulárními chorobami) –Zvyšují retenci vody a solí (příčina premenstruální tenze) –Mají vliv na utváření ženského typu chování •Ženské pohlavní hormony – progesteron – –derivát cholesterolu –tvoří se v ovariu v tzv. corpus luteum (žlutém tělísku), v placentě, nadledvinách a ve varleti –fyziologické účinky: •Působí v sekreční fázi menstruačního cyklu (příprava sliznice dělohy=endometria k uhnízdění =nidaci vajíčka) •Zvyšuje teplotu v sekreční fázi menstruačního cyklu o 0,5 °C •Působí růst alveolů a lobulů v prsní žláze •Snižuje citlivost děložního svalstva k oxytocinu (před porodem –jeho pokles) – Menstruační cyklus •Hladiny ženských pohlavních hormonů podléhají od puberty cyklickým změnám=menstruační cyklus –Cyklické změny jsou patrné ve vaječnících, děloze a pochvě –Délka: 28 dní, první den krvácení je prvním dnem menstruačního cyklu –Fáze menstruačního cyklu: folikulární fáze zahrnující cyklus ovariální: nábor folikulů, jejich výběr, růst a zrání Graafova folikulu – ovulace – luteální fáze –V první polovině se uplatňují estrogeny a vyšší hladiny LH než FSH (náhlý vzestup LH vede k prasknutí Graafova folikulu a k ovulaci), v druhé progesteron •Hladinám hormonů se přizpůsobuje i sliznice v děloze=děložní cyklus –Začíná menstruační fází, pak následuje fáze proliferační (5.-14.den cyklu), po ovulaci fáze sekreční při které se sliznice připravuje na nidaci vajíčka, pokud nedojde k oplození, dochází k vazokonstrikci a ischemii arterií až k jejich nekróze, odloučení sliznice menstruačním krvácením (množství krve 30-60 ml) – –Anovulační cyklus –Menorea – hypermenorea (ztráta většího množství krve)- menoragie (prodloužené krvácení na 7-8 dní) Mužské pohlavní hormony: androgeny –Zástupce: testosteron –Produkce: Leydigovými buňkami varlete, v nadledvinách (DHEA:dehydroepiandrosteron), u žen jsou androgeny produkovány také v nadledvinách, ale i v ovariu –V krvi kolují androgeny vázané na globulin=androgen binding globulin=ABG –Sekrece regulována LH z hypofýzy pod vlivem hypotalamického GnRH (pulzní sekrece 1x za 2-4 hodiny) – •Fyziologické účinky testosteronu: –Zodpovědný za diferenciaci, vývoj a růst mužských pohlavních orgánů v embryonálním období –Vliv na sekundární pohlavní znaky –Vliv na mužské pohlavní chování –Anabolický účinek (zvýšená proteosyntéza – zesílená tvorba kostí, stimulace růstu svalové tkáně – –V mužské pubertě (11.-13.rok věku) se zvyšuje i hladina FSH působícího na Sertoliho buňky varlete a ovlivňujícího vývoj spermií (spermatogenezi) –