ubstancje humoralne
Homeostaza organizmu jest utrzymywana dzięki ścisłemu współdziałaniu układu humoralnego i nerwowego. Układ nerwowy działa koordynująco i integrująco na czynności komórek przez pobudzanie za pomocą prądów bioelektrycznych. Układ humoralny oddziałuje na komórki za pośrednictwem substancji chemicznych wydzielanych do krwi, limfy i innych płynów ustrojowych. Z płynów ustrojowych substancje humoralne są wychwytywane przez receptory komórek docelowych i wywołują reakcje kaskadowe zmieniające metabolizm określonej komórki.
Układ humoralny jest pojęciem szerokim, w pewnym sensie umownym i obejmuje:
1. 1. Wszystkie komórki mające zdolność wydzielania substancji biologicznie czynnych, zmieniających metabolizm innych komórek ciała.
2. 2. Wszystkie płyny ustrojowe do których wydzielane są aktywne substancje zmieniające czynności określonych komórek.
Układ hormonalny (gr. hormao = pobudzam) jest więc częścią układu humoralnego (łac. humor, oris = umor, oris = płyn, sok).
Podział substancji humoralnych:
· · Autakoidy – są to substancje wytwarzane przez różne tkanki, działające miejscowo lub odlegle (na tkanki), ale nie będące neurotransmiterami. Należą tu prostaglandyny (PG), leukotrieny, angiotensyna, bradykinina, kalikreina i histamina.
· · Neurohormony – substancje syntetyzowane przez neurony i oddziałujące na gruczoły dokrewne oraz inne narządy. Należą tu statyny i liberyny wytwarzane przez podwzgórze (patrz układ nerwowy) oraz wazopresyna, wazotocyna i oksytocyna – odkładane w części nerwowej przysadki.
· · Substancje neurohumoralne są syntetyzowane przez neurony i oddziałują na inne neurony lub komórki nie należące do tkanki nerwowej (np. na tkanki nabłonkowe, miocyty gładkie i szkieletowe). Uczestniczą w przekazywaniu pobudzenia w synapsach chemicznych – neurotransmitery (neuromediatory). Zaliczana jest tutaj: serotonina, substancja P, dopamina, encefeliny, endorfiny, adenozyna, noradrenalina, acetylocholina, glicyna, kwas glutaminowy, kwas asparaginowy.
· · Parahormony są to związki syntetyzowane w narządach nie będących właściwymi gruczołami dokrewnymi, uwalnianymi do krwi i regulującymi procesy lub stan fizjologiczny innych tkanek (narządów), podobnie jak hormony. Należą tu renina (aparat przykłębuszkowy nerki), erytropoetyna (nerki, wątroba), somatomedyna (wątroba).
· · Hormony narządów układu pokarmowego zapewniają wzajemne oddziaływanie organów na siebie i regulowanie czynności całego układu. Należą tu: gastryna, gastron, sekretyna, cholecystokinina, motylina, chymodenina, wazoaktywny polipeptyd jelitowy, enteroglukagon, żołądkowy inhibitor peptydowy.
· · Hormony właściwe – substancje wytwarzane przez właściwe gruczoły dokrewne, o dużej specyficzności docelowej, mające zdolność zmieniania metabolizmu określonych komórek.
· · Hormony socjalne = feromony, są związkami pochodnymi kwasów tłuszczowych i terpenów, wydzielanymi na powierzchnię ciała. Oddziałują na inne osobniki przez receptory węchowe, najczęściej poza kontrolą świadomości. Odpowiedzialne są za wyzwolenie instynktów, sposób zachowania i utrzymanie cech osobniczych, rasowych i gatunkowych. Nadają swoisty zapach każdemu osobnikowi. Istotna rolę odgrywają podczas poszukiwania partnera, wyzwolenia odruchów seksualnych oraz w codziennych stosunkach międzyludzkich (odczuwanie sympatii lub wrogości do określonych osób). U człowieka wydzielane są przez gruczoły apokrynowe.
Podział substancji humoralnych ze względu na charakter chemiczny:
· · Hormony białkowe (peptydowe, polipeptydowe i glikoproteidowe), np. glutation (peptyd), insulina (polipeptyd), wazopresyna (peptyd), hormony tropowe przysadki mózgowej.
· · Hormony sterydowe, np. testosteron, estrogeny, progesteron, kortykosteroidy.
· · Substancje pochodne aminokwasów, np. katecholaminy: adrenalina, noradrenalina; ponadto tyroksyna, serotonina, tyramina, histamina.
· · Substancje pochodne kwasów tłuszczowych, np. leukotrieny, prostaglandyny.
olekularny mechanizm działania substancji humoralnych.
Mechanizm oddziaływania hormonu (lub innej substancji humoralnej) na komórki docelowe zależy od jego (jej) charakteru chemicznego. Substancja humoralna jest przyłączona do swoistego receptora cytozolowego, jądrowego (wewnątrzkomórkowego) lub błonowego powierzchniowego) i dzięki temu wyzwala reakcję kaskadową zmieniającą czynność określonej komórki.
Hormony sterydowe i substancje pochodne kwasów tłuszczowych (czyli drobnocząsteczkowe) wiążą się z receptorami cytozolowymi lub jądrowymi, bowiem mogą przenikać przez błony lipoproteinowe komórki.
Natomiast hormony wielkocząsteczkowe (białkowe, analogi aminokwasów) wiążą się z receptorami błonowymi.
Hormon przyłączony do receptora błonowego lub wewnątrzkomórkowego tworzy aktywny kompleks hormo-receptorowy.
Przyłączenie hormonu białkowego do receptora błonowego zmienia konformację białka śródbłonowego co wzbudza przylegające białko G (białko G także zmienia konformację). Białko G uczynnia cyklazę adenylową (guanylową lub cytydylową). Cyklaza katalizuje syntezę cyklicznego adenozynomonofosforanu (cAMP) lub odpowiednio innego związku: cGMP, cCMP. Cykliczny związek wysokoenergetyczny aktywuje kinazy białkowe lub fosforanowe, dokonujące fosforylacji białek i enzymów. Wzbogacenie w energie związków chemicznych o charakterze enzymatycznym, a także substratowym nasila intensywność lub rozpoczyna przebieg reakcji biochemicznych, prowadzących do zmiany stanu czynnościowego (metabolizmu) komórki. Synteza enzymów niezbędnych do wytworzenia produktu jest oczywiście poprzedzona ekspresja genów, transkrypcją i translacją. Tak działa m.in. adrenalina, hormony przysadkowe i trzustkowe.
Związanie hormonu sterydowego przez receptor cytozolowy lub jądrowy daje aktywny kompleks, który zostaje przyłączony do akceptora genowego. Powoduje to ekspresję genów, transkrypcję i translację. Podczas translacji powstają określone enzymy i białka, zmieniające metabolizm danej komórki. Kompleks hormo-receptor cytozolowy 8 S (stała sedymentacji 8 jednostek Svedberga) przed wniknięciem do jądra ulega konwersji początkowo do kompleksu 4 S, a następnie do kompleksu 5 S. Taki mechanizm oddziaływania na komórki docelowe wykazują hormony płciowe i kory nadnerczy.
rostaglandyny. Mają szczególne znaczenie w medycynie sportu. Należą do grupy prostanoidów, czyli związków powstających z kwasów tłuszczowych, wyodrębnionych po raz pierwszy z wydzieliny gruczołu krokowego – prostaty (glandulae prostatae). Później okazało się, że prostanoidy powstają niemal w każdej tkance, dlatego nazwa ma jedynie charakter historyczny. Do prostanoidów należą również prostacykliny i leukotrieny. Z tego względu, że prekursorami prostaglandyn są 20-węglowe nienasycone kwasy tłuszczowe, określa się je mianem eikozanoidów. Spośród substratów do syntezy prostanoidów należy wymienić: kwas arachidonowy i kwas dihomo-gamma-linlenowy.
Substraty zostają wbudowane do fosfolipidów błonowych, a następnie uwolnione enzymatycznie przez fosfilipazy A.
Prostaglandyny powstają na skutek utleniania kwasu tłuszczowego, a następnie cyklizacji produktu pod wpływem cyklooksygenazy prostaglandynowej. Efektem tego procesu jest powstanie nadtlenku prostaglandynowego (endonadtlenku), który zostaje zredukowany do prostaglandyny. Z endonadtlenków pod wpływem odpowiednich syntetaz powstają również tromboksan A2 (syntetaza TX) i prostacyklina (syntetaza PGI2). Pod wpływem lipooksygenazy powstają z kwasu arachidonowego leukotrieny. Lipooksygenaza znajduje się w płucach, w trombocytach i w leukocytach.
Niesteroidowe leki przeciwzapalne i przeciwbólowe (np. salicylamid, kwas acetylosalicylowy, propyfenazon, fenylobutazon, ibuprofen) działają leczniczo przez zahamowanie cyklooksygenazy prostaglandynowej ( są inhibitorem enzymu), a zatem uniemożliwienie wytwarzania prostaglandyn.
Spośród wielu prostaglandyn, warto tutaj wspomnieć o grupie PGA, PGE, PGF, PGG i PGD.
Tromboksan A2 zwiększa agregację trombocytów sprzyjając powstawaniu zakrzepów oraz ognisk miażdżycowych, ponadto obkurcza oskrzela. Małe dawki salicylanów zmniejszają syntezę tromboksanu, co zostało wykorzystane w zapobieganiu zakrzepów i zawałów serca.
PGF zwężą naczynia krwionośne i oskrzela, hamuje wydzielanie kwasu żołądkowego. PGE oraz PGI2 (prostacyklina) rozszerzają naczynia krwionośne i oskrzela.
PGE i PGF wywołują skurcz macicy i rozpoczynają akt porodowy. Zaburzenia w wydzielaniu prostaglandyn w czasie ciąży są powodem poronień. Wydzielanie kwaśnego soku żołądkowego hamuje także PGA. Prostaglandyny odgrywają ważną rolę w pękaniu i wydalaniu pęcherzyków jajnikowych w czasie owulacji. PGF jest powodem bolesnego miesiączkowania.
Prostacyklina hamuje agregację krwinek, rozszerza tętnice, uczynnia cyklazę adenylową, zapobiega miażdżycy, przedłuża krwawienie, działa antagonistycznie w stosunku do tromboksanu A2.
PGE hamuje aktywację cyklazy adenylowej w tkance tłuszczowej, zapobiegając lipolizie; zwiększa przepuszczalność naczyń krwionośnych, sprzyja powstawaniu wysięku i stanów zapalnych, wzbudza migrację leukocytów do ogniska zapalnego, zwiększa wrażliwość zakończeń nerwowych na ból. Ponadto zwiększa ciśnienie śródgałkowe, sprzyja powstawaniu stanów zapalnych oka.
PGG (cykliczny nadtlenek) jest przekaźnikiem odczynu bólowego.
Leukotrieny i PGF i tromboksan A2 sprzyjają wystąpieniu napadu dychawicy oskrzelowej.
Leukotrieny obkurczają naczynia krwionośne i oskrzela, są przekaźnikiem stanów alergicznych, indukują migrację leukocytów, zwiększają przepuszczalność śródbłonków, uczestniczą w tworzeniu stanów zapalnych w tkankach.
Regulacja wydzielania substancji humoralnych na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Wydzielanie substancji A zwiększa wydzielanie substancji B. Wzrost zawartości substancji B hamuje wydzielanie substancji A. Spadek stężenia substancji B prowokuje wydzielanie substancji A. Dla przykładu: wydzielanie hormonów tropowych przez przysadkę zwiększa wydzielanie hormonów gruczołów obwodowych. Wzrost zawartości hormonów gruczołów obwodowych hamuje uwalnianie hormonów tropowych przysadki. Spadek zawartości hormonów gruczołów obwodowych indukuje uwalnianie hormonów tropowych.
ruczoły dokrewne. Cechą charakterystyczną gruczołów dokrewnych jest silne ukrwienie naczyniami zatokowymi i włosowatymi oraz brak przewodów wyprowadzających. Hormon jest wydzielany wprost do krwi, dlatego też określa się je mianem gruczołów wewnątrzwydzielniczych = endokrynowych. W budowie anatomicznej gruczołów wyróżnia się najczęściej torebkę łącznotkankową, otaczającą gruczoł, łącznotkankowy zrąb (rusztowanie) oraz miąższ gruczołu z komórkami endokrynowymi. Grasica posiada wyjątkowo zrąb nabłonkowy.
rzysadka mózgowa (hypophysis, glandula pituitaria). Waży 500-800 mg, leży w międzymózgowiu w zagłębieniu kości klinowej, w tzw. siodle tureckim. Składa się z części gruczołowej przedniej oraz z części nerwowej tylnej. Otoczona jest torebka łącznotkankową.
Część nerwowa jest połączona anatomicznie i funkcjonalnie z podwzgórzem tworząc układ podwzgórzowo-przysadkowy (patrz układ nerwowy). W części nerwowej odkładane są hormony syntetyzowane w jądrach nadwzrokowych i przykomorowych podwzgórza. Tymi hormonami są: oksytocyna, wazopresyna i wazotocyna.
Oksytocyna pobudza skurcze pęcherzyków mlekotwórczych i przewodów mlekonośnych gruczołu mlekowego w czasie laktacji. Ponadto powoduje skurcze macicy umożliwiając poród. Podrażnienie receptorów gruczołu mlekowego (w czasie ssania) lub receptorów macicy (rozciąganie) wywołuje wydzielanie oksytocyny do krwi. Hormon ten jest również ważny podczas aktu kopulacji.
U mężczyzn uczestniczy w wywoływaniu skurczu przewodów i gruczołów nasiennych.
Wazotocyna jest wydzielana u człowieka w niewielkich ilościach. Produkowana jest również w szyszynce. Zatrzymuje w organizmie sód i chlor, za którymi podąża woda. Zapobiega więc utracie wody z organizmu. U ptaków dodatkowo wywołuje skurcze macicy umożliwiając znoszenie jaj.
Wazopresyna, czyli hormon antydiuretyczny, zwiększa resorpcję zwrotną wody w krętych kanalikach nerkowych. W razie hiperosmolarności (gdy ciśnienie osmotyczne krwi przekroczy 320 mOsm/l, czyli zmniejszy się nawodnienie) następuje podrażnienie osmoreceptorów w podwzgórzu i wzmożone wytwarzanie wazopresyny. Ponadto wazopresyna kurczy przedwłośniczki i tętniczki, powodując wzrost ciśnienia krwi. Ostatnie badania dowiodły, że wazopresyna bardzo korzystnie wpływa na pamięć i proces uczenia się, pełniąc rolę neuroprzekaźnika. Wzbudza działanie cyklazy adenylowej.
Niedobór hormonu wywołuje moczówkę prostą (częste oddawanie moczu o małym ciężarze właściwym), nadmierną utratę wody i odwodnienie organizmu, z równoczesnym zatrzymaniem sodu i chloru w ustroju.
Część gruczołowa przysadki obejmuje płat przedni (lobus anterior) i pośredni (lobus intermedius).
Płat pośredni wydziela hormon melanotropowy = melanostymulinę, zwany dawniej intermedyną. Melanotropina oddziałuje na melanocyty (patrz skóra), powodując rozpraszanie melanosomów (pęcherzyków zawierających barwnik melaninę) i przyciemnienie skóry. Podwzgórzowa melanoliberyna uwalnia melanotropinę, a melanostatyna hamuje uwalnianie melanotropiny.
Płat przedni syntetyzuje hormony tropowe:
1. 1. Adrenokortykotropina – wzmaga czynności kory nadnerczy, pobudzając ją do wydzielania hormonów. Bezpośrednio nie działa na metabolizm. Hamuje proliferację komórek. Niedobór powoduje zanik kory nadnerczy. Podwzgórzowa kortykoliberyna uwalnia adrenokortykotropinę.
2. 2. Folitropina = folikulostymulina = folikulotropina (gonadotropina A, I) – pobudza wzrost i rozwój pęcherzyków jajnikowych, wzmaga wydzielanie estrogenów u kobiet. U mężczyzn pobudza spermatogenezę. Wzrost stężenia estrogenów we krwi hamuje wydzielanie folitropiny u kobiet (przez zahamowanie foliberyny!). Podwzgórzowa foliberyna uwalnia folitropinę.
3. 3. Lipotropina – wzbudza działanie lipazy (przez cyklazę adenylową) w tkance tłuszczowej nasilając lipolizę. Powoduje wzrost stężenia kwasów tłuszczowych i wapnia we krwi oraz zanik tkanki tłuszczowej (patrz tkanka tłuszczowa). Wykazuje synergizm z melanotropiną.
4. 4. Lutropina = luteotropina (gonadotropina B, II) – pobudza pękanie pęcherzyków jajnikowych i owulację, przyspiesza tworzenia ciałka żółtego i wydzielanie progesteronu. U mężczyzn wzmaga wydzielanie testosteronu w komórkach Leydiga jąder. Dawniej uważano, że lutropina pobudza syntezę estrogenów. Obecne badania dowodzą iż hormon ten jedynie wzmaga wzrost komórek śródmiąższowych, bez wpływu na intensywność syntezy estrogenów. Progesteron hamuje zwrotnie wydzielanie lutropiny. Małe dawki estrogenów pobudzają wydzielanie, duże dawki natomiast – hamują wydzielanie lutropiny. Podwzgórzowa luliberyna uwalnia lutropinę.
5. 5. Prolaktyna = laktotropina – pobudza wydzielanie mleka (hormon laktogenny) w gruczole mlekowym. Zapewnia wytworzenie stereotypu zachowań macierzyńskich. Wbrew dawnym twierdzeniom, prolaktyna u człowieka nie wpływa na stan ciałka żółtego i produkcję progesteronu. Nadmierne wydzielanie prolaktyny u kobiet powoduje mlekotok i zahamowanie menstruacji. U mężczyzn nadmierne ilości prolaktyny są powodem wystąpienia impotencji (prolaktyna działa antygonadotropowo). Podwzgórzowa prolaktoliberyna uwalnia prolaktynę, a prolaktostatyna hamuje uwalnianie prolaktyny.
6. 6. Somatotropina = hormon wzrostu – pobudza wydzielanie somatomedyn w hepatocytach. Somatomedyna umożliwia wbudowanie anionu siarki do kwasu chondroitynowego, tworząc kwas chondroitynosiarkowy. Kwas chondroitynosiarkowy jest składnikiem kości, chrząstek i tkanki łącznej właściwej. W ten sposób somatotropina wzbudza wzrost kości i chrząstek. Ponadto powoduje wzrost stężenia kwasów tłuszczowych (nasila lipolizę), aminokwasów i glukozy we krwi (nasila glikogenolizę w wątrobie). Przyspiesza wnikanie aminokwasów do komórek oraz syntezę białek strukturalnych w tkankach. Powoduje zwiększenie masy mięśni i tkanek łącznych. Zwiększa wydzielanie insuliny, która z kolei przyspiesza przenikanie glukozy z krwi do komórek ciała. Zatrzymuje w organizmie sód, chlor, potas i fosfor. Chlorek sodu przyczynia się do zatrzymania wody w organizmie. Ogólnie rzecz biorąc, somatotropina działa anabolicznie. Przyśpiesza regeneracje tkanek i zrastanie kości po złamaniach. Zostało to wykorzystane w lecznictwie przy leczeniu urazów, odleżyn, oparzeń i odmrożeń. Nadczyność w okresie rozwoju powoduje gigantyzm, niedoczynność – karłowatość. Nadczynność w wieku dojrzałym jest powodem wystąpienia akromegalii. Podwzgórzowa somatoliberyna uwalnia somatotropinę, a somatostatyna hamuje uwalnianie somatotropiny.
7. 7. Tyreotropina – pobudza wzrost i rozwój komórek tarczycy oraz wzmaga wydzielanie jej hormonów: trijodotyroniny i tyroksyny. Podwzgórzowa tyreoliberyna uwalnia tyreotropinę.
zyszynka (corpus pineale). Leży w nadwzgórzu, waży około 120 mg. Otoczona jest opona miękką. Łącznotkankowe rusztowanie dzieli gruczoł na płaciki. W siateczce łącznotkankowej przebiegają nerwy (układ współczulny) i naczynia krwionośne. W płacikach leżą komórki szyszynkowe – pinealocyty, komórki śródmiąższowe i labrocyty. Komórki śródmiąższowe należą do tkanki glejowej i wytwarzają wypustki cytoplazmatyczne.
Pinealocyty są komórkami jasnymi optycznie, nieregularnego kształtu, z dużym jądrem i jąderkiem oraz z szerokimi wypustkami. W cytoplazmie rozmieszczone są kropelki lipidowe, retikulum endoplazmatyczne agranularne i granularne, mikrotubule i mitochondria. Do pinealocytów przylegają synapsy nerwowe.
W miarę starzenia się organizmu, ziarna białkowe komórek szyszynki ulegają wapnieniu (hydroksyapatyt), tworząc acervulus cerebri, czyli piasek szyszynkowy (ziarna o średnicy 0,1-1 mm). Istnieje bariera krew-szyszynka.
Szyszynka syntetyzuje wazotocynę, histaminę, serotoninę (5-hy...
Veroniczka001Fizjoterapia