ENDOKRINNÍ SYSTÉM pokračování Pokračujeme v hormonech energetického metabolismu. ENERGETICKÝ METABOLISMUS 2 • •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) • K hormonům štítné žlázy řadíme: Thyroxin - T4; Trijodthyronin - T3 (čísla znamenají počet navázaných jódů ve struktuře hormonu). 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) Snímek dává přehled o účincích hormonů štítné žlázy. Poznámka navíc k poslednímu řádku: Hormony štítné žlázy jsou hlavním hormony, které řídí intrauterinně růst a ovlivňují i diferenciaci nervové tkáně – z toho vyplývá problematika nedostatku těchto hormonů u matek v průběhu těhotenství a tímto i ovlivnění zdraví novorozence po porodu. Mezi tzv. screeningová vyšetření patří vyšetření na vrozenou kongenitální hypotyreózu, které by se mělo provádět 4. den po porodu každému narozenému dítěti – odběrem kapky krve z patičky. Pokud se toto onemocnění, které se vyskytuje v populaci s četností jedenkrát na 5000 narozených dětí, zachytí včas, začne včas i léčba a dítě se může vyvíjet v zcela zdravého jedince. 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 Pacienta s touto poruchou hormonů štítné žlázy ve smyslu jejich hypersekrece je možné diagnostikovat již od pohledu – je hubený i přesto, že sní kopy jídla, třese se, potí se, má vypoulené oči, tachykardii. Onemocnění může propuknout zcela najednou, např. po prodělané viróze, jde o to, že se vytvoří protilátky proti štítné žláze, ty obsadí receptory pro TSH, a neustále stimulují štítnou žlázu k sekreci hormonů. Vzhledem k tomu, že TSH se nemá kam navázat a začít regulovat, tak se také nic nereguluje…TSH má nízké hladiny, a hormony T3,T4 vysoké. •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 Endemická struma byla v minulém století – kolem 50.let, dnes už se víceméně nevyskytuje, protože se všude používá jodidovaná sůl (nebo i některé minerálky s větším obsahem jódu – myslím Hanácká kyselka)…a tím i v oblastech chudých na jód jsou lidé zásobeni jódem z potravy. Při vyšetření z krve najdeme snížené T3,T4 (není jód, nemohou se tvořit hormony), ale vysoké TSH, které se snaží „bičovat“ štítnou žlázu k tvorbě hormonů…ale jak se říká: „kde nic není, ani čert nebere“…není jód, nejsou T3,T4….ale regulace je zachována. U autoimunně získané Hashimotovy strumy – opačné příznaky než u hypertyreózy – člověk je malátný, unavený, „mouchy snězte si mne“, bradykardie, jakoby „oteklý“. Je to způsobeno podobně jako u hypertyreózy, jen ty protilátky, kteé obsadily receptory pro TSH nestimulujé štítnou žlázu k tvorbě hormonů, takže hladiny T3,T4 i TSH jsou nízké. 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 Somatotropní hormon je prvním z hormonů adenohypofýzy, kterému se neříká „glandotropní hormon“ (toto označení platí pro všechny ostatní hormony z adenohypofýzy, které mají pod sebou ještě další žlázu, která produkuje další hormony). Pod vlivem STH vznikají somatomediny, které zprostředkovávají růst ve tkáních našeho těla od narození. 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 – – Stačí, když budete znát pojmy gigantismus a nanismus. Gigantismus vzniká pokud zvýšená sekrece STH působí v dětství …to jsou většinou lidé s výškou nad 220 cm, jestli si vzpomenete na filmovou bondovku Moonligt..tak tam pracoval pro zloducha obrovský chlap s rovnátkama, říkali mu „Zub“..ten byl příkladem osoby s gigantismem. Na druhou stranu v pohádkách jako trpaslíci či šaškové či královnini důvěrníci vystupují osůbky malého vzrůstu – s příznaky nanismu. Když působí zvýšená sekrece v době ukončení vzrůstu – vzniká akromegalie charakterizována růstem jen okrajových částí těla, prstů, nosu, brady….a že to není choroba jen současnosti, ale vyskytovala se i v době faraónů…dokazuje tento snímek egyptského faraóna 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 –Jejich 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 Informace o chronobiologii je pouze doplňující vaše znalosti, nebude vyžadována u zkoušky. Ale hormon melatonin ano. •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 • Záznam dýchání a vln v oběhových parametrech (Peňázův plethysmomanometr) obr11 Tento snímek ukazuje příklady parametrů kardiovaskulárního systému, které také vykazují kolísání – BF-krevní průtok; BP – krevní tlak; HR – tepová frekvence, R – záznam dýchání, zase vidíte pravidelnost, rytmicitu v opakování nádechu a výdechu •U člověka: cirkadiánní rytmus •Endogenní (vnitřní) s periodou rytmu:25±1,5 hodiny •Je synchronizován pomocí exogenních vlivů (např. střídáním světla a tmy nebo teplotním cyklem, cyklem v příjmu potravy či sociálním stimulem) na 24hodin (24hodin je náš vnější čas) •Nejdůležitější exogenní udavatel času pro 24hod synchronizaci je jasné světlo: • vstupní dráha: retinální gangliové buňky (nový fotopigment-melanopsin) přes tractus retinohypothalamicus do suprachiasmatického jádra (SCN) v hypothalamu Sagitální řez mozkem ve střední čáře Hypotalamus Stopka spojující hypotalamus s hypofýzou K.Javorka a kol.: Lekárska fyziológia, Osveta 2001 Hlavní oscilátor: suprachiasmatické jádro (SCN) hypothalamu •SCN – je párová struktura s vysokou hustotou buněk, lokalizovaná přímo na vrcholu chiasma opticum –U člověka - 50 000 neuronů (u hlodavců 20 000) –Hraje zásadní roli v generování cirkadiánních rytmů –dokázáno na zvířecích experimentech • Výstupní dráhy •Neuronální nebo humorální • •+Anatomické multisynaptické dráhy k periferním orgánům – srdce, játra, ledviny •+Humorální působky a metabolity •přispívají k regulaci periferních cirkadiánních oscilátorů (mimo SCN) • Jak fungují vnitřní hodiny: transkripčně-translační regulační smyčka •Hodinové geny -„Period genes“ (PER) –první geny převzaté od mušky octomilky(drozofily) do lidské říše (Konopka a Benzer, 1971) • •Neurony v SCN mají zapnutou transkripci tzv. hodinových genů, které kódují proteiny CLOCK, BMAL1, PER 1-3 •CLOCK a BMAL1 spolu vytvoří dimer, v podobě dimeru fungují jako transkripční faktor s aktivací genů pro PER1-3; až jsou proteiny PER1-3 nasyntetizovány, vytvoří trimer, který následně inhibuje schopnost CLOCK a BMAL1 tvořit dimer - snížení jejich vlastní tvorby do doby než jsou buňkou odbourány (negativní zpětná vazba) - celý cyklus pak začíná znovu (délka jeho trvání je 25hodin) Toto už je jen pro zájemce. V roce 2017 byla za objevení cesty a popisu našich vnitřních hodin udělena Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu Synchronizace s vnějšími hodinami •Pomocí epifýzy a jejího hormonu melatoninu • je to malá žláza, která se nachází na zadním konci corpus callosum a tvoří část střechy v zadní stěně třetí komory •Mikrostruktura epifýzy: • •: složena ze 2 typů nervových buněk – pinealocytů = specializované sekreční neurony + gliové podpůrné buňky •: bohaté krevní zásobení – kapilární síť kolem pinealocytů •: inervovaná z mnoha částí mozku, hlavní spoje jsou: • se suprachiasmatickými jádry (SCN) • s retinou • se sympatickým nervovým systémem multisynaptická sympatická dráha: paraventrikulární jádro v hypotalamu + horním krčním sympatickým gangliem – SCG; uvolňuje noradrenalin z epifýzy - beta adrenergní receptory –stimulace cAMP-aktivace genové exprese genu kódujícího AA-NAT=arylalkylamin-N-acetyltransferázu • • Synchronizace s vnějšími hodinami •Pomocí epifýzy a jejího hormonu melatoninu • •Melatonin – derivát tryptofanu – 4stupňová biosyntéza - serotonin+další úpravy (N-acetylace a metylace na OH skupině) •Za N acetylaci je odpovědná arylalkylamin-N-acetyltransferáza - aktivita tohoto enzymu je ovlivňována světlem -svou funkci vykonává pouze v noci (epifýza má spoje se sítnicí, které zajišťují informaci o přítomnosti či nepřítomnosti vnějšího světla) (Silbernagl at al. 2006) Melatonin - funkce •Resetuje SCN (synchronizuje tak naše vnitřní hodiny s vnějším světem) •Indukuje spánek (správně se melatonin tvoří pouze v noci a jeho zvýšená hladina má tzv. hypnotický efekt •Ovlivňuje sexuální chování (důležité u zvířat, změny hladiny melatoninu v průběhu roku navozují např. říji u vysoké zvěře) vyplachování (Reiter at al. 2014) Melatonin – pleiotropní účinek Melatonin – vliv na anuální rytmy •V průběhu ročních období také dochází ke kolísání délky dne a noci – v zimě – dlouhodobě je zvýšená hladina melatoninu – dochází tak k vnitřní desynchronizaci - spojení s tzv. sezónními depresemi – „seasonal affective disorder“ Poruchy cirkadiánních rytmů •Poruchy spánku • (u starších lidí není jasný a prudký vzestup hladiny melatoninu při setmění) • - sleep delay (zpožděné usínání)-problém v noci usnout, ráno se špatně vstává. Léčba: podává se melatonin v době, kdy chce usnout • - phase advance (posun fáze dopředu)-usínají bez problémů, ale dříve, pak se ráno probouzí příliš brzy (nemohou dospat). Léčba: ozáření jasným světlem v době, kdy chce usnout, ale měl by být ještě vzhůru Nemoc cestovatelů – JET LAG syndrom •Projeví se při cestování přes více časových pásem najednou •doma, odkud odlétají, je epifýza a SCN synchronizována – při přeletu přes časová pásma dojde k desynchronizaci: SCN nastaveno jako doma, ale epifýza udává jiný rytmus světlo-tma-po nějaké době se opět synchronizují •Pomoc rychlejší adaptaci: před cestou – v letadle-několik dní po příletu – brát melatonin v době, kdy si dle nového času přejeme jít spát •Na západ – fázové zpožďování – v astronomickém čase se vracíme zpátky, na východ – fázové předbíhání; Zdravotní problematika •Práce na směny • - únava, poruchy spánku, vředová choroba, častější výskyt onkologických diagnóz, hypertenze, infarkt myokardu..… • •Při léčbě – důležitý i čas podání léků