7. Endokrinologie
Endokrinní systém
- hormonální řízení funkcí a udržování homeostáze
Buňky produkující hormony ->->-> buňky reagující na hormony (původně snad vedlejší (obecná chemorecepční
produkty metabolismu) schopnost buněk)
MM
Neuroendokrinní systém - neurohormony - zejména endokrinní působení
(mnohé neurotransmitery jsou i hormony) Žlázy s vnitřní sekrecí (endokrinní žlázy) - specifické struktury, jasně odlišitelné
sekreční buňky
Tkáně a orgány - tkáňové hormony - endo-, para-, autokrinní působení, specifické,
ale ne příliš specifické buněčné populace, celé tkáně
Všichni obratlovci mají prakticky všechny vlastní typy endokrinních "tkání" / žlaz a všechny typy hormonů. Rozdíly jsou hlavně kvantitativní, v závislosti na funkci.
Výjimky:
- ryby nemají příštitná tělíska (parathyroidní žlázy)
- kruhoústí nemají C-buňky thyroidei ani jejich homolog ultimobranchiální tělíska
- urofýza je jen u kostnatých ryb, podobný orgán i u žraloků a rejnoků jinak ne
Souhrn základních úloh hormonů u obratlovců
energetický metabolismus
aminokyseliny
proteiny
permeabilizace membrán látková výměna a transport
Hormony, primární signální poslové, přenášení tělními tekutinami A - látky peptidové povahy - obecně hydrofilní / lipofobní B - látky steroidní povahy - obecně hydrofobní / lipofilní
(přenos ve vodním prostředí vázán na nosiče)
signál
modulace dalšími faktory
regulace metabolické dráhy
přenos signálu
rozrůznéní na rozličné cíle
julace genové exprese
zmény v cytoskeletu
B
kortisol
<V>.
intracelulární receptorový protein
plasmatická membrána
konformační změna aktivuje receptorový protein
CYTOSOL
JÁDRO
aktivovaný komplex receptoru se steroidem proniká do jádra
aktivovaný cílový gen
DNA
aktivovaný komplex steroidu s receptorem se váže na regulační oblast cílového genu a aktivuje transkripci
| TRANSKRIPCE RNA
Hypothalamus - hypofýsa (základní neuroendokrinní osa)
Hypothalamus
- obecně složen z nervových jader se specifickou funkcí (lidský 2,5 cm, 4g)
- zejména z nervů majících původ ve výších částech mozku a autonomního nervového systému
- ale i vlastní nervová síť
- neurotransmitery: acetylcholin, dopamin, norepinephrin, 5-hydroxytryptamin (5-HT), histamin, GABA
- magnocelulární neurony (ze supraoptického a paraventrikulárního jádra)
-> produkce ADH a oxytocinu
- parvicelulární neurony (malé neurony hypotalamu) - liberiny a statiny
-> produkce somatostatinu, thyrotropin-releasing hormonu,
gonadotropin-releasing hormonu do portálního systému hypofýzy (portální systém hypofýzy chybí u kruhoůstých a kostnatých ryb)
Hypothalamus
Midbrain
Pituitary gland
(Adam
Hypofýza
-Adenohypofýza (Pars distalis) - Pars tuberalis
- Neu rohy pofýza (Pars nervosa)
- Pars intermedia (melanotropin, endorfiny)
jádra hypotalamu
hypotalamus
céva
endokrinní tkáň
Lateral
ventricle
Základní schéma endokrinní úlohy osy hypotalamus -> hypofýzy
- produkce více jak 10 hlavních hormonů
- regulace obratu vody a solí, růstu, laktace, gravidity a porodu, pigmentace
The Hypothalamo - Pituitary Axis + Brain Influence
Growth hormon
Fig. 26-2
Hypothalamic Ä *4t neuron bodies
Axonal transport *%
Neurohypophysis (ADH and oxytocin)
Releasing and nhibiting peptides
Adenohypophysis (5 classical tropic hormones)
i-, u C
Hypofýza má ontogenetický původ
- v přední části střeva (pharyngeal epitelium) - adenohypofýza (p. distalis, p. tuberalis, p. intermedia
- ve spodní části mozku (diencephalon) - neurohypofýza (pars nervosa)
nucleus ventromedtalts '
nucleus dorsomediahs |
nucleus mlunáibutaris
RH, IH
hypotatamui
nucleus ' suproopticus
nucleus poraventrkularis
chtasma op t k um
a. hypophysiolis superior
ADH oxytocin
corpus mamillare
axonálni transport v neurosekreťnich neuronech
uvolňováni RH, IH a ADH, dále NA, NPY aj transmiterú
portóini systém
pledm lalok hypotyty adenohypofyza)
o. hypophysial inferior
Í RH stimuluji uvolňován
f hormonů adenohypoj
IH uvolňováni inhibuji
uvolňováni ADM, oxytocins
zadní lalok hypofýzy
hormony adenohypof yzy
ACTH PftL ST H LH TSH a-MSH
FSH ßendorfln
hormony neurohypofýzy
ADH, oxytocin
RH « rclř**ir>g tyymofx? IM • mhiUung hormon*
Female
LH í FSH
Male
TSH
ADH
ACTH ■
LH / FSH
pituitary gland
thyroid gland
adrenal glands
kidneys
ovaries
pituitary gland
thyroid gland
■ adrenal glands
kidneys
testes
Primitive type as in some reptiles
Hu.U .nul rcphlc*
VI am nu Is
Podobně jako u ostatní části CNS i na hypofýze je možno jasně rozlišit odlišnosti ve stavbě mezi fylogenetickými skupinami v souvislosti s jejich vývojem.
i Rhynchocephalia
Srovnání stavby neurohypofýzy u primitivních plazů, plazů & ptáků, a savců. Silné černé linky představují cévy
I miruntu medi.in.i
Infundibular stem
Zvyšující se kompaktizace a integrace oblasti hypofýzy u různých skupin ryb
- Tvorba struktury odpovídající pars distalis a pars intermedia u výších obratlovců
- Nárůst propojenosti jednotlivých kompartmentů
tečky - nervová tkáň černá masa - neurohypofýza, kolečka - pars distalis horizontální linie - pars intermedia černé linie - cévy
Branchioplcr\j;ii CHONDRICHTHYES
Ventral lobe
Dipnoi
Srovnání hypofýzy u třech hlavních skupin obojživelníků a plicnaté ryby
} i
Saccus infundibuli Neurální lalok Pars intermedia Media eminence Zona tuberalis Portální krevní oběh
Srovnání hypofýzy u pěti hlavní
az
1. median eminence
2. infundibulární kmen
3. pars nervosa
4. pars intermedia
5. pars tuberalis
6. portální krevní oběh
7. pars tubelaris interna
8. přední lalok pars distalis
9. zadní lalok pars distalis
Rhyncocepbalia
Crooulikt
Hypofýza ptáků a plazů
Ptáci
- podobné plazům
- nemají pars intermedia
- produkce melanocyty stimulujícího hormonu (MSH) = melanotropinu
- produkují ptáci MSH ? U kura domácího nedetekováno.
Savci
- relativně velké rozdíly
- velryby a sloni nemají pars intermedia,
u primátů je silně redukována il
- nejednoduší u hlodavců a hmyzožravců |_
- u ježury portotuberální kanál (prominentportotuberal tract), typické pro ptáky a plazy
Thyroidea, parathyroidea a ultimobranchiální tělíska
- podobně jako adenohypofýza z pharyngeální tkáně
- thyroidea - spodní část hltanu (přední střevo)
- parathyroidní tělíska - II, III, a IV žaberní oblouk
- ultimobranchiální tělíska - VI žaberní oblouk
- u všech obratlovců
Thyroidea
- její hormony u všech obratlovců
- regulace růstu, diferenciace, metamorfózy, reprodukce, hibernace, termogeneze
- pravděpodobně jediná endokrinní žláza s vnějším ukládáním svých produktů
- tyroxin (tetrajodtyronin,T4) a trijodtyronin (T3)
- C-buňky - kalcitonin (ne vždy asociováno s thyroideou)
right i :hyroid -f gland
larynx
aktivní stav
kubické buňky minimum koloidu
left thyroid]
/ gland
trachea
inaktivní stav
- dlaždicovité buňky -velké množství koloidu s thyroglobulinem
Carlyn Iverson
i— A. Hormony štítné žlázy (přehled) -
I
SIH TRH
/ \    tyreocyty adeno-I hypofýza
krevní vldieinice
TSH
štítná žláza
viz tab. B
příjem jodu, syntéza hormonů, sekrece
j tyroxin 4 (tetrajodtyronin)
5'-dejodáza
T     trijodtyronin —**
I
metabolismus, růst, zrání aj.
- B. Syntéza a sekrece hormonů
1 syntéza tyreoglobulinu
aminokyseliny
vezikuly s tyreoglobulinem
sacharidy
a
peptidy- * •
-►
tyreoglobulin
exocytóza
M»-* Ml
ribosomy
krevní vlásečnice
endoplazmatické retikulum
Golgiho aparát buňka itltné žlázy (tyreocyt) 2 příjem jodu, syntéza a skladování hormonů
koloid
SCN
cio4-
N02
TSH
tyreo-peroxidáza
ľ. . . . Jodidovýpool » • •
Na*-kotransport ** (NIS)
N.i'
syntéza T3 a T4 (viz tab. C)
••••••
skladování T3 a Ti (ve vazbě na tyreoglobulin)
3 sekrece hormonů
primární lyzosomy s proteázami
endocytóza
štépení tyreoglobulinu
fúze • • i- ••
MIT, DIT
dejodáza
_y
C. Syntéza, ukládání a mobilizováni hormonů štítné žlázy-
exocytóza
tyreo
globulin       a Pendnn -
q— p é-
i tyrozylový zbytek
jodování
TSH
(cAMP)
endocytóza jodovaného tyreoglobulinu
HA
^02
2-generátor
zásobní forma
'iz B3
monojodtyrozylový zbytek (MIT)
9
O
dijodtyrozylový zbytek (DIT)
kondenzace
buňka folikulu
koloid        tetrajodtyronylový zbytek
O. Hospodaření jodem -
příjem jodu 150 ug/den
(silné kolísá)
krev
2-10 ug/l 1-2ug/T T, 35-80 Mg/l T«
T4
extracelulární tekutina (ECT)
obsah T4 500 pg
itftnd í/ázo 4
ztráty jodu stoupají během kojení (mléko obsahuje I"!)
vylučováni stolicí (zvyšuje se při průjmech) 10 pg/den
ledviny
vylučováni močí (stoupá při proteinurii) 150 ug/den
Plasma I
I "pump'
Thyroid I
Oxidation
peroxidase
+ I
idních hormonů
Tyrosine (as part of thyroglobulin)
NH
CH2—CH—COOH
> HO
NH-
CH2—CH—COOH
Monoiodotyrosi ne
Coupling reaction
Diiodotyrosine
Coupling reaction
NH
Deiodination CH2—CH— COOH «- HO
(5 -monodeiodinase)
NH
CH2—CH—COOH
Triiodothyronine (T3)
Thyroxine (tetraiodothyronine, T4)
Tyroidní hormony (obecně)
- výjimečné přítomností halogenidu - jodu
- tyroxin (T4; 3,5,3\5'-tetraiodo-L-thyronine)
- triodotyronine (T3; 3,5,3'-thiodothyronine)
- T4 je produkované 5x více jak T3 (savci), pevněji se váže s proteiny plasmy
- T4 má pomalejší obrat, pomalejší syntézu i poločas rozpadu
- T3 má výší afinitu k tyroidním receptorům než T4
=^> kvantitativní rozdíly v působení T4 a T3
- T3 je z T4 syntetizován i mimo tyroideu, různé monodeiodinázy, zejména 5'-MD
- typ I 5'-MD; játra, ledviny, mozek, hypofýza
- typ II 5'-MD; mozek, hypofýza, placenta, hnědá tuková tkáň
- 5'-MD nalezeny u savců, ptáků, plazů, obojživelníků a kostnatých ryb
- u teleostei produkce hlavně T4, T3 produkován v nepatrném množství
- u hladovějícího pstruha narůst produkce T3 na 25% všech thyroidů
- obecně thyroidní hormony u všech obratlovců
>T4 : T3 - 40 : 1
(člověk)
>T4 > dejodizace (5'dejodásou) > T3 (zejména v játrech a ledvinách,
dále v cílových buňkách -> 80-90% T3 extráty roidál ně)
>jaderné receptory - transkripční kofaktory které posilují transkripci - celkové posílení proteosyntézy, biogeneze mitochondrií, aktivace metabolismu (zejména intermediální => růst), termogeneze
>T4 - dominantní forma, málo aktivní v cílových buňkách (3-8x meně jak T3) - úloha hlavně v negativní zpětné vazbě ^H^^^HJ^^^^V^^H
>T3 - vlastní nejvíce aktivní forma
>rT3 - reversní forma, dejodizace na vnitřním kruhu, neaktivní, stejně četná jak T3
>v plasmě vázáno zejména na globulin (tyreoglobulin, - 2/3), prealbumin a albumin, volně pod 0,3%, ale dost významné z hlediska aktivity
podkmen	třída	druh	tyroidní žláza	thyroidní aktivita, syntéza jodotyroninů
Hemichordata		G. minutus	-	-
Protochordata	Ascideacea	C. intestinalis	-	+
		C. lepadiformis	-	+
	Larvacea		-	+
	Thaliacea	Salpa maxima	-	+
Cephalo-chordata	Amphioxi	B. lanceolatum	-	+
Vertebrata	Agnatha	mihule larva	-	+
		dospělec	-	+
		sliznatka	+	+
	Chondri-chthyes	žralok	+	+
		rejnok	+	+
	Osteichthyes		+	+
	obojživelníci		+	+
	plazi		+	+
	ptáci		+	+
	savci		+	+
chlad stres trauma
\ l /
[ hypothalamus)
somatostatin trh
Parathyroidea a ultimobranchyální tělíska
- objevují u obojživelníků a dále jsou přítomna u plazů, ptáků savců
- buď samostatné struktury nebo spojené s tyroideou
- vyskytují se v 1-3 párech
- krokodýli 1 pár, želvy a hadi 2 páry, ještěři 1-3 páry
- ptáci a savci 1 -2 páry
- původ z žaberních oblouků -> ryby a vodní larvy obojživelníků je nemají
Parathyroidea - přístitná tělíska - parathormon (pth, 84 aa)
- Metabolismus Ca2+, pth - zvýšení resorbce Ca2+ a jeho uvolňování z kostí
(osteoklasty)
Increases Ca2+ uptake in intestines
Blood Ca2+ level rises.
Active vitamin D
Stimulates Ca2+ uptake in kidneys
Stimulates Ca2* release from bones
Parathyroid gland (behind thyroid)
it
STIMULUS: Falling blood Ca2* level
Homeostasis:	4
Blood Ca2* level	
(about 10mg/100 mL)	
- z vit D (UV na kůži, potrava)
- hlavní regulace posledním krokem syntézy 1a-hydrolázou v ledvinách
- lipofilní, steroidům podobný
- indukce zejména Ca2+ vázajícího proteinu (CaBP) a Ca2+-ATPazy
- resorpce a ukládání Ca2+
- cílové orgány: ledviny, střevo, kosti, placenta, mléčné žlázy,..
- Predávkovaní => podpora PTH
KalcitOnin (32mer peptid) - parafolikulární buňky t; - Stimulace ukládání Ca2+ zejména do kostí
Mobilization of Ca2+ from bone
Reabsorption
of Ca2+ in renal tubules
T Absorption of Ca2+ from intestine mediated by calcitriol
Parathyroid gland
PTH
• •       •   •      • •
PTH
Calcium
t
FGF23
^ Calcium reabsorption
t Calcium » Phosphate
High[Ca++]ECF
1,25 (OHt vitamin D
i
Phosphate
Ca*+ binds to receptor
receptor activation l«ds to inhibition of PTH secretion
LOW [Ca++]ECF
Ca*+ not bound to
SftU Tilfl.—receptor
no inhibition
^v©*?^ PTH is secreted
PTH action in body leads
to Increased [Ca*+]ECF
Low C++ level In the blood
Calcium absorption from bones is reduced
Thyroid activity is prevented.
The parathyroid gland is stimulated.
Calcitonin secretion is reduced.
r
Calcitonin secretion is reduced.
Parathormone secretion is increased.
Osteoclast activities increase.
Osteoclasts increase the secretion of C++ from the bone into the blood.
The absorption of calcium from the small intestine rises.
—\
Loss of calcium through urine is prevented.
Osteoclast activities are prevented.
The level of calcium in the blood rises.
I
The thyroid gland is stimulated.
The secretion of parathormone is prevented.
Nadledviny, adrenální žlázy
kůra nadledvin - adrenokortikální tkáň
- mezodermální původ
- produkce steroidních hormonů
- mineralokortikoidy (zg), glukokortikoidy (z
dolní dutá žíla
-nadleviny — ledvina
močovod
břišní'aorta
dřeň nadlevin
vazivové pouzdro
Capsule
Zona glomerulosa-
Zona fasciculata
Zona reticularis
dřeň nadledvin (chromafinní tkáň)
- neurální tkáň, homolog ganglií sympatiku
- A buňky - adrenalin (epinephrin)
- NA buňky - noradrenalin (norepinephrin)
stres
sy m pa t i k u s
hypotalamus
-u „ i—
negativní zpětná vazba
adenohypofý.
adrenalin stimuluje
1
uvolňování ACTH
angiotenzin II
hyperkalemie
ACTH
yC\ nad-
* ár~^ ledviny
V.
i
ledviny
mineralo-kortikoidy
zonaglomerulosa
gluko- Á kortikoidy
zona fasciculata
aldosteron
o> o
o.
I
kortizol
transkortin
anabolické a pohlavní hormony
zona reticularis
a.
—k
3<
c >
* "C
ra c
c >
adrenalin noradrenalin
TO
Q.
<
ACTH- udržování struktury kůry nadledvin, hotovost a tvorba hormonálních prekurzorů (adenohypofyza)
Mineralokortikoidy (ZG) - Aldosteron, kortikosteron, 11-deoxykortikosteron
- zvýšení resorpce Na+ a tím i vody v distálním tubulu a sběrném kanálku ledviny, vylučování K+, stimulace hyponatrémií (|Na+), hyperkalémií (|K+), zmenšením objemu krve, uvolňování stimulováno angiotenzinem II + částečně i samotným ACTH.
Glukokortikoidy (ZF) - kortizol
- glukoneogeneze, z bílkovin (proteokatabolický efekt), potlačení i syntézy bílkovin (aminokyseliny), částečně inhibice transportu glukosy do buněk
a její utilizace, štepení triacylglycerolů - zvýšení koncentrace mastných kyselin v krvi, senzibilizace cév svaloviny pro katecholaminy (přesun krve do svalů), snížení glomerulární filtrace a vylučování vody
- potlačení imunitních funkcí (zánět atd.), nedostatek i nadbytek poruchy psychiky
Androgeny (ZG) - dehydroepiandrosterol (DHEA, docosahexaenoic acid ethyl ester),
u žen většina produkce pohlavních steroidů, muži 1/3, zbytek testes
Denní rytmicita produkce ACTH a kortizolu u člověka
Dopad dostupnosti „Na" (a vody) na strukturu kůry nadledvin
nedostatek Na
dostatek Na
Srovnání velikosti nadledvin u různých druhů
	hmotnost (kg)	podíl na celku (10E3)	dreň (mg)	kůra (mg)	poměr
kur	2	0,1	100	100	1:1
pes	15	0,1	250	1250	1:5
kočka	3	0,123	20	350	1:17,5
potkan	0,2	0,21	2	40	1:20
králík	3	0,137	10	400	1:40
morče	0,5	1	8	500	1:62,5
Primáti během embryogenéze „fetalní zóna" mezi dření a kůrou
- produkce dehydroepiandrosterone sulfáte (DHEAS),
v placentě je přeměňován na estrogen - regulace gravidity Někteří hlodavci během dospívání (samci) a během gravidity tzv.
X-zonu / přechodnou zónu (pod kontrolou LH), produkc
steroidů ale neznámá Obecně u mnoha druhů změny ve struktuře a aktivitě v závislosti na stadiu embryogenéze, pohlavním dospívání, graviditě
- často úloha LH nebo FSH
- přeměna NA buněk na A buňky
- vysoké hladiny steroidů indukují přeměnu NA na A
(phenylethanolamine-N-methyltransferase)
Fylogeneze nadledvin
- vždy v zadní části těla v blízkosti ledvin
- s fylogenezí integrace chromafinní tkáně (dřeň) se steroidogenní tkání (kůra)