ENDOKRINNÍ SYSTÉM pokračování 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. obr_39 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 (nepřímý vliv: při vysoké koncentraci ACTH hypertrofuje kůra nadledvin a tím se zvýší sekrece aldosteronu) •Vzpomínáte si, co to je za pojem??????????????????? •Systém renin-angiotenzin: buňky juxtaglomerulárního aparátu ledvin vylučují renin (snížený objem krve v ledvinách=snížený průtok-snížené prokrvení), 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 (nejcitlivější je vasa efferens glomerulu –její zúžení zvýší filtrační tlak v glomerulu) •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) Jak se stává buňka „inzulin-senzitivní buňkou“: proinzulin inzulin C-peptid S S S S S S A řetěz B řetěz S S S S S S Zn Golgiho aparát / Golgi Apparatus Golgi vesicles / granula Zn2+ Beta – buňka / Beta cell hexamer - inzulinu obr_42 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 • G:\Diabetes\sejmout0003.jpg G:\Diabetes\sejmout0004.jpg G:\Diabetes\sejmout0005.jpg G:\Diabetes\sejmout0006.jpg G:\Diabetes\sejmout0007.jpg G:\Diabetes\sejmout0008.jpg G:\Diabetes\sejmout0009.jpg G:\Diabetes\sejmout0010.jpg G:\Diabetes\sejmout0011.jpg 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) –zvýšení sekrece inzulinu Inkretinový efekt Výzkumy ukázaly, že slinivka břišní produkuje a uvolňuje více inzulinu do krve, když je glukóza požita ústy, než když je podána nitrožilně. To dokazuje, že musí existovat ještě jiný mechanismus, který napomáhá redukovat koncentraci glukózy v krvi. Inkretinový efekt Tento mechanismus byl označen jako „inkretinový efekt“ a je považován za klíčový v udržování normální kontroly glykemie. Inkretiny jsou - podobně jako inzulin – hormony. Vznikají v rámci trávicí soustavy a uvolňují se vždy po jídle. Poté se krevním oběhem dostávají až k cílovým tkáním GLP-1 (glucagon like peptid ) zpomalují evakuaci žaludku zpomaluje vstup živin do oběhu po jídle snížuje chuť k jídlu vede k časnějšímu navození sytosti vede k redukci hmotnosti [5]  inzulinem stimulovaný metabolismus glukózy v tukových tkáních stimuluje tvorbu glykogenu ve svalové tkáni a v játrech GLP-1 má kardioprotektivní účinky ê apoptózu beta buněk TEST – hrozí vám cukrovka? Je vám: 0 – 45 let / 0 45 – 54 let/ 2 55 a více /3 TEST – hrozí vám cukrovka? Tělesná hmostnost: Odečtěte od své výšky 100 cm a výsledek porovnejte se svou hmotností: hmotnost nižší nebo stejná / 0 Hmotnost přeshuje a 1 – 18 kg/ 1 Hmotnost přesahuje o 19 kg a více /3 TEST – hrozí vám cukrovka? Váš obvod pasu: muži (do 94 cm) ženy (do 80 cm) / 0 muži (94 - 102 cm) ženy (80 - 88 cm) / 3 muži (nad 102 cm) ženy (nad 88 cm) / 4 TEST – hrozí vám cukrovka? Cvičíte: týdně více jak 4 hodiny/ 0 týdně méně než 4 hodiny / 2 TEST – hrozí vám cukrovka? Zdravotní stav: nejím zeleninu každý den/ 1 berete léky na vysoký krevní tlak / 2 máte mírně zvýšenou hladinu cukru v krvi/ 5 TEST – hrozí vám cukrovka Výsledek: 0 – 3 velmi nízká pravděpodobnost onemocnění 4 – 8 pravděpodobnost 1 – 2 % 9 – 12 pravděpodobnost 2 – 10 % 13 – 20 pravděpodobnost 10 – 30 % onemocnění cukrovkou do 10 let 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 –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 •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) termín: variabilita oběhových parametrů obr11 •U člověka: cirkadiánní rytmus – kolísání hormonů • a dalších parametrů • •Náš vnitřní čas: endogenní 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 • • •Nejdůležitější exogenní udavatel času pro 24hod synchronizaci je jasné světlo: • - retinální gangliové buňky (melanopsin) přes tractus retinohypothalamicus suprachiasmatického jádra (SCN) Sagitální řez mozkem ve střední čáře Hypotalamus Stopka spojující hypotalamus s hypofýzou K.Javorka a kol.: Lekárska fyziológia, Osveta 2001 Hlavní oscilátor: SCN •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 (genetická zpětnovazebná) •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) •PER – period gene •CLOCK – circadian locomotor output cycles kaput •BMAL1 (ARNTL) – brain and muscle aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator •PAS domena – PER-ARNTL-SIM •E-Box –controlled genes •CRY genes – cryptochrome • • Synchronizace s vnějšími hodinami •Pomocí epifýzy a jejího hormonu melatoninu • •Melatonin – derivát tryptofanu – serotonin+další úpravy (N-acetylace a metylace na OH skupině) •Za N acetylaci je odpovědná 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) 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) vyplachování (Reiter at al. 2014) Melatonin – pleiotropní účinek 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 Zdravotní problematika •Práce na směny • - únava, poruchy spánku, vředová choroba, častější výskyt onkologických diagnóz, hypertenze, infarkt myokardu..… • •Při léčbě – důležitý i čas podání léků (Tsang at al. 2014) (Tsang at al. 2014) (Tsang at al. 2014)