Hormonální řízení Obecná chemorecepční schopnost buněk Komunikace ve společenství buněk, rozeznání poškozené nebo cizí buňky Signály: diferencuj, proliferuj, syntetizuj, zemři… Porozumění = klíč k podstatě Embryonální diferenciace Buňka rozumí chemickým signálům od svého vzniku… Apoptóza …po svou smrt. Hormony a endokrinní secrece Typ řízení vhodný pro relativně pomalé, centrální řízení velkých buněčných populací. Závislý na výkonném cirkulačním systému. Existují dva typy endokrinních systémů. A) Neuroendokrinní systém z neuronů, specializovaných pro syntézu, uskladnění a sekreci velkých množství neurohormonů do krve. Terminály axonů pak často vytváří specializované neurohemální orgány, odkud se hormony vylévají do krve nebo jsou tu uskladněny a na nervový stimul uvolněny. Hormony a endokrinní secrece B) Klasický endokrinní systém sestává z ne-neurálních buněk (často epiteliálních), které vypouštějí hormony do krve. Tyto žlázy nemají vlastní dopravní cesty nebo kanálky – využívají toho, že cirkulace tělesných tekutin zanese jejich sekrety k cílovým orgánům. Klasické endokrinní buňky jsou přítomny jen u vyšších bezobratlých a u obratlovců Hormony a endokrinní secrece Exokrinní a endokrinní sekrece Exokrinní: Feromony, pot, ale i látky v moči nebo trávicí trubici. růst a vývoj, energetický metabolizmus, vodní hospodářství, látkovou homeostázu, trávení, funkci gonád, oběh, barvoměnu, chování, diapauzu... Úkoly vhodné pro hormony ▪ Eikosanoidy – (prostaglandiny) ▪ Plyny – (NO, CO) ▪ Puriny – ATP, cAMP ▪ Aminy – od tyrozinu (adrenalin, par. histamin) ▪ Peptidy a proteiny – mnoho hormonů neurohormony ▪ Steroidy – hormony a feromony ▪ Retinoidy – od vit A Chemická struktura komunikačních látek - Lipofilní (steroidy) nemůže být skladován – syntéza podle potřeby, doprava na krátké vzdálenosti difuzí, na dlouhé vzdálenosti potřebné nosiče - Hydrofilní (proteiny, AK) syntetizovány na ER, upravovány v GA, skladovány ve vezikulech a exocytózou vylévány Polární a nepolární hormony – vysílací strana Např. adrenalin Např. Estrogen Polární a nepolární hormony – přijímací strana Hydrofobní ligand Např. Steroidy, nepolární AK (Tyroidy), Retinoidy Signálová transdukce – přes membránu Hydrofilní ligand Ligandem řízený kanál Např. Acetylcholin (nikotinové r.) Signálová transdukce – přes membránu Hydrofilní ligand Ligandem řízený enzym Např. Inzulin Signálová transdukce – přes membránu Hydrofilní ligand S G-proteinem spojený receptor (GPCR) Např. Adrenalin Signálová transdukce – přes membránu Proč tolik úrovní? • Amplifikace • Propojení, zpětná vazba Signálová transdukce – za membránou Metamorfóza hmyzu je klasický model hormonálního řízení JH, PTTH, Ekdyson při vývoji hmyzu a tvorbě nových kutikuly. Mozek hraje ústřední roli. Metamorfóza hmyzu je klasický model hormonálního řízení Klasický experiment: Když je housenka podvázaná brzy, pouze přední polovina se později zakuklí. Když později, zakuklí se celá. Injikace hemolymfy z hlavy do zadečku vyvolá kuklení. Metamorfóza hmyzu je klasický model hormonálního řízení Sir Vincent B. Wigglesworth – VBW ☺ Metamorfóza hmyzu je klasický model hormonálního řízení Dnes: vliv látkových signálů např. na tkáňových kulturách. Spolupráce nervového a hormonálního systému. Centrem hormonálních os je často mozek od bezobratlých k člověku. Proč? Mozek má nejcennější informace o vnějším a vnitřním prostředí. Kaskády začínající mozkem Zpětnovazebná smyčka 1. řádu neurální Spolupráce nervového a hormonálního systému. Kaskády (osy) z NS k cílovému orgánu. Dělba práce. Kaskády také základem zesílení a zpětných vazeb. Zpětnovazebná smyčka 1. řádu neurohormonální Zpětnovazebná smyčka 1. řádu hormonální Hypotalamo-hypofyzární komplex. Centrální nervový systém spolupracuje s hormonálním řízení Kaskády začínající v mozku - Hypotalamus Kaskády začínající v mozku - Hypotalamus Hypotalamo-hypofyzární komplex. Centrální nervový systém spolupracuje s hormonálním řízení Hypotalamus - hypofýza hormony Hypotalamus - hypofýza hormony Osy hormonálních kaskád Testy Smyčka 1. řádu neuro-hormonální Testy Smyčka 2. řádu Testy Smyčka 3. řádu Testy Smyčka 1. řádu hormonální Testy Smyčka 1. řádu neuro-hormonální Oxytocin Kontrakce hladkých svalů. Mozek jako řídící centrum: Psychogenní podněty se integrují s mechanickými podněty. Hormonální výstup. Během porodu, ovlivňuje děložní kontrakce. Antidiuretický hormon (ADH) - Vasopresin Mozek (hypotalamus) monitoruje osmolalitu krve. Není zde krevně-mozková bariéra a osmolalita krve může být monitorována. ADH řídí diurézu v ledvinách Katecholaminy sympatiku - nadledviny Kůra a dřeň nadledvin mají odlišnou funkci i původ. Dřeň je součást sympatického nervového systému. Neurohemální orgán vylévající neurohormony sympatiku (adrenalin a nordranalin) do krve. Katecholaminy sympatiku - nadledviny Kůra a dřeň nadledvin mají odlišnou funkci i původ. Dřeň je součást sympatického nervového systému. Neurohemální orgán vylévající neurohormony sympatiku (adrenalin a nordranalin) do krve. Testy Smyčka 1. řádu hormonální Řízení glykémie Antagonisté ze slinivka břišní. Není třeba signál z NS, slinivka hlídá glykémii sama. Glc homeostáza a také glykémie ve stresu jsou řízeny hormonálně : Epinefrin, kortizol, STH Řízení glykémie Inzulínová signalizace Vysílací strana - Beta buňky slinivky břišní Inzulín je syntetizován v RER, modifikován v GA, uložen ve vesikulech a exocytózou sekretován. Inzulínová signalizace Vysílací strana - Beta buňky slinivky břišní B buňky monitorují glykémii samy. ATP řízené K kanály se zavřou. Depolarizace otevře Ca kanály a spouští Ca řízený exocytózu vezikul s inzulínem. Inzulín je hydrofilní a nepotřebuje v krvi transportéry. Receptor: ligandem řízený enzym. Pasivní transportér (tady GLUT4) je začleněn do membrány a buňka přijímá Glc. Inzulínová signalizace přijímací strana - Smyčka 1. řádu hormonální (slinivka) - Smyčka 2. řádu (bez ns.) - Smyčka 3. řádu (s ns.) Inzulínová signalizace je multiorgánový úkol Diabetes mellitus typ I Diabetes mellitus typ II Testy Smyčka 1. řádu hormonální Hormonální regulace kalcémie Koolman, Atlas barev biochemie, 2. vydání © 2005 Thieme Signalizační a stavební úlohy Ca Nutná přesná regulace. Hormony a orgány zapojené v řízení homeostázy. PTH – příštítná tělíska Calcitriol – ledviny Calcitonin – štítná žláza Nadbytek vápníku (hyperkalcémie): Extracelulární receptor vápníku spustí: - Intracelulární růst Ca a exocytózu kalcitoninu ze štítné žlázy - pokles cAMP, vzestup PKC - potlačuje exocytózu PTH z buněk příštítných tělísek Hormonální regulace kalcémie – vysílací strana. Testy Smyčka 2. řádu Prolaktin (PRL) a růstový hormon (STH) PRL Stimuluje růst alveolů mléčné žlázy, tvorba mléka po porodu, blokuje ovulaci a přerušuje menstruační cyklus během kojení. STH stimuluje růst svalstva, kostí, dlouhodobě zvyšuje glykemii Testy Smyčka 3. řádu Nadledviny Kůra se skládá ze tři zón. Všechny pod vlivem ACTH z adenohypofýzy a glomerulární zóna řízená Angiotenzinem II. Hormony snižující diurézu: ADH (Vasopresin) Vkládá aquaporiny do membrán buněk sběrného kanálku nefronu Aldosteron - Řídí syntézu a vkládání Na+ transportérů do membrán buněk distálního kanálku nefronu Hormonální kontrola vodního a iontového hospodářství Rozlišování mezi nedostatkem vody a přebytkem soli. Roste-li osmolalita, ale tlak krve klesá, je málo vody. ADH řídí propustnost kanálku pro vodu, objem se mění, ale Na+ resorpce je beze změny. Hormonální kontrola vodního a iontového hospodářství Roste-li osmolalita, ale tlak krve roste, je přebytek solí. Vyšší tlak v síních hlásí vysoký objem krve a ANP (atriový natriuretický p.) inhibuje Aldosteron, čímž podporuje diurézu a vylučování Na+. Hormonální kontrola vodního a iontového hospodářství Renin-Angiotensinový sst. Pozice juxtaglomerulárního aparátu je vhodná pro kontrolu složení moči a vysílání endokrinních signálů. Renin aktivuje angiotenzinogen. Má řadu účinků, které zvýšují retenci solí a vody a zvyšují tlak krve. Nízký krevní tlak – sekrece reninu Vysoký TK – inhibice sekrece reninu Hormonální kontrola vodního a iontového hospodářství Hypovolemický šok? Souhra hormonálních a neurálních signálů vrací do normy. Periferní vazokonstrikce a vyšší výkon srdce zvýší centrální tlak. Diuréza klesá, zadržuje se voda a objem krve (a tlak) roste. Testy Štítná žláza Hydrofobní hormon. Tyroxin přeměněn na T3 Stimuluje: plochu membrán mitochondrií, proteosyntézu, zrání a růst, vzrůstající bazální metabolismus, spotřebu kyslíku a produkci tepla. U obojživelníků urychluje metamorfózu. Účinky tyroxinu Hormony a reprodukční systém Zrání gamet samic savců Hormonální souhra hypofýzy a folikulů periodicky připravuje dělohu pro uhnízdění vajíčka a jeho výživu. Hormonální řízení menstruačního cyklu Zrání folikulu FSH - vývoj a růst folikulu FSH a LH - zrání a prasknutí folikulu (ovulace) Pozitivní před ovulací, negativní zpětná vazba po ovulaci => Zánik žlutého tělíska Hormonální řízení menstruačního cyklu - zpětné vazby Pozitivní před ovulací, negativní zpětná vazba po ovulaci => Zánik žlutého tělíska Hormonální řízení menstruačního cyklu - zpětné vazby CG z placenty udrží žluté tělísko a tím zastaví cyklus Blastocysta musí cyklus zastavit Samci mají také FSH a LH. Ke kontrole spermatogeneze a sekrece testosteronu Hormonální regulace sekrece varlat Hormonální regulace tvorby zárodečných buněk Produkce testosteronu Výživa spermatu Od mozku k leukocytům a zpět. Propojení hormonálního řízení s imunitním sst.