Układ dokrewny. (endokrynowy, hormonalny) ZAKŁAD FIZJOLOGII ZWIERZĄT, INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII, UNIWERSYTET WARSZAWSKI

Transkrypt

1 Układ dokrewny (endokrynowy, hormonalny) DR MAGDALENA MARKOWSKA ZAKŁAD FIZJOLOGII ZWIERZĄT, INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII, UNIWERSYTET WARSZAWSKI

2 Układ dokrewny Układ dokrewny jest układem wydzielania wewnętrznego, który wraz z układem nerwowym wpływa na koordynację i optymalizację przebiegu procesów fizjologicznych przez co umożliwia organizmom sprawną realizację ich funkcji życiowych. Swą funkcję układ wydzielania wewnętrznego pełni dzięki cząsteczkom sygnałowym uwalnianym z wyspecjalizowanych komórek do przestrzeni zewnątrzkomórkowej i krwi.

3 Tkanka zewnątrzwydzielnicza Tkanka wewnątrzwydzielnicza

4 naczynie krwionośne receptor na tkance docelowej kompleks hormon receptor

5 Chemiczny przekaźnik Przekaźnictwo sygnału Krwioobieg Chemiczny przekaźnik Receptor Receptor Przekaźnictwo sygnału Przekaźnictwo sygnału Odpowiedź Odpowiedź Autokrynowa i parakrynowa Dokrewna

6 Pod względem budowy chemicznej hormony przynależą do 4 grup związków: 1. Amin jak adrenalina, a także powstające z aminokwasów hormony tarczycy (T 3 i T 4 ) 2. Eikozanoidów, 20-węglowe pochodne kwasu arachidonowego, ale także linolowego i linolenowego, jak prostaglandyny, leukotrieny, tromboksany i lipoksyny 3. Steroidów, pochodnych cholesterolu, jak hormony płciowe i hormony kory nadnerczy 4. Peptydów i białek, jak hormony tropowe przysadki, ale również insulina czy VIP (wazoaktywny peptyd jelitowy)

7 Klasyfikacja hormonów a) białkowe (peptydy, rozpuszczalne w wodzie) b) lipidowe (steroidowe, rozpuszczalne w tłuszczach)

8 Losy hormonów rozpuszczalnych w tłuszczach

9 Losy hormonów rozpuszczalnych w wodzie białko preprohormon prohormon peptyd sygnałowy hormon

10 peptyd sygnałowy preprowazopresyna siateczka cytoplazmatyczna odcinanie peptydu sygnałowego prowazopresyna pęcherzyk wydzielniczy rozcinanie prohormonu wazopresyna

11 Narządy wewnątrzwydzielnicze PODWZGÓRZE Wazopresyna (ADH), oksytocyna Hormony regulujące syntezę hormonów tropowych PRZYSADKA Część gruczołowa: ACTH, TSH, GH, PRL, FSH, LH, MSH Część nerwowa: wydzielanie oksytocyny i ADH TARCZYCA Tyroksyna (T4) Trójjodotyronina (T3) Kalcytonina GRASICA Tymozyna, tymulina SZYSZYNKA Melatonina PRZYTARCZYCE Parathormon SERCE Natriuretyczny peptyd przedsionkowy (ANP) NERKI Erytropetyna Kalcytrol TKANKA TŁUSZCZOWA Leptyna NADNERCZA Rdzeń:Adrenalina, noradrenalina Kora: Kortyzol, kortykosteron, aldosteron, androgeny UKŁAD POKARMOWY Cała gama hormonów WYSEPKI TRZUSTKOWE b insulina a - glukagon GONADY - JĄDRA Androgeny, głównie testosteron Inhibina GONADY - JAJNIKI Estrogen, progesteron, inhibina

12 stymulują przysadkę, która wydziela hormony, które Hormonalna Humoralna Nerwowa Podwzgórze wydziela hormony, które przedni płat przysadki Niski poziom jonów wapnia w krwi stymuluje przytarczyce naczynie krwionośne rdzeń kręgowy Zazwojowe włókna współczulnego UN stymulują rdzeń nadnerczy włókno współczulne rdzeń nadnerczy tarczyca, kora nadnerczy, gonada przytarczyce wydzielanie parathormonu (PTH) stymulują gruczoły dokrewne do wydzielania hormonów do wydzielania adrenaliny naczynie krwionośne

13 Regulacja humoralna tarczyca przytarczyce kalcytonina parathormon

14 tarczyca wydziela kalcytoninę kalcytonina obniża odzyskiwanie Ca 2+ w nerkach Regulacja stymuluje odkładanie Ca 2+ w kościach poziomu BODZIEC Ca 2+ w krwi Ca 2+ w krwi spada do poziomu wyjściowego wapnia w krwi Ca 2+ w krwi rośnie do poziomu wyjściowego HOMEOSTAZA Ca 2+ w krwi (~ 10 mg/ 100ml) BODZIEC Ca 2+ w krwi stymuluje wydzielanie Ca 2+ z kości PRZYTARCZYCE PTH wzmaga wchłanianie Ca 2+ w jelitach aktywuje wit.d stymuluje odzyskiwanie Ca 2+ w nerkach

15 Regulacja poziomu glukozy w krwi trzustka komórki zewnątrzwydzielnicze trzustki (wydzielają enzymy trawienne) komórki beta (b) wydzielają insulinę naczynia krwionośne komórki alfa (a) wydzielają glukagon

16 wzrost wydzielania insuliny wzmożone pobieranie glukozy prze komórki organizmu magazynowanie glukozy w wątrobie w postaci glikogenu poziom glukozy w krwi wraca do poziomu podstawowego; spada wydzielanie insuliny wysoki poziom glukozy w krwi BODZIEC podwyższenie glukozy w krwi (np kaloryczny posiłek.) HOMEOSTAZA glukoza w krwi (~ 90 mg/ 100 ml) BODZIEC obniżenie glukozy w krwi (np. ominięcie posiłku) poziom glukozy w krwi wraca do poziomu podstawowego; spada wydzielanie glukagonu rozkład zmagazynowanego glikogenu do glukozy niski poziom glukozy w krwi wzrost wydzielania glukagonu

17 Cukrzyca diabetes mellitus Objawy: znacznie zwiększone wydalanie moczu poliuria zwiększone pragnienie polidypsja zwiększone łaknienie polifagia szybka utrata ciężaru ciała słodki mocz diabetes (łac. z gr.)= przeciekanie, przelewanie, syfon mellitus (łac.) = miodowy, słodki jak miód Pszczoła miodna (Apis mellifera)

18 Trochę historii badań Pierwsze znane wzmianki pochodzą z Indii (V w. AC) osoby często oddające słodki mocz, chudnące i o niepohamowanym pragnieniu; często jedzące dużo ryżu, płatków zbóż, słodkości. Demetriusz z Apameii (I i II w. AC) grecki fizjolog, wprowadza pojęcie diabetes; Galen ( ) daje pierwszy opis przyczyn diabetes jako choroby nerek i pęcherza moczowego; 1500 lat utrzymywał się ten pogląd!

19 Trochę historii badań This condition impresses me as an ailment of the kidneys, whereas other physicians call it dropsy of the chamber pot, or urinary diarrhea others define it as diabetes ; but some call it dipsakos (violent thirst). It is a very rare disease, which I observed only twice until now. These patients had an immoderate thirst. For this reason they drank abundantly and passed all the water they consumed after a short time (in the same condition) as they took it. Galen. On the Affected Parts.

20 Trochę historii badań Oscar Minkowski ( ) i Joseph Mering ( ) wykazują, że u psów z usuniętą trzustką rozwija się pełnoobjawowa cukrzyca, a wszczepienie podskórne fragmentów trzustki odwraca jej objawy. Paul Langerhans ( ) opisuje wyspową budowę trzustki. Eugene L. Opie ( ) stwierdza zmiany w trzustce u cukrzyków. Edward Sharpey-Schafer w 1916 stwierdza, że w trzustce istnieje czynnik (hormon) regulujący poziom glukozy we krwi i nazywa go INSULINĄ.

21 Frederick Banting ( ) and Charles Best ( ) w 1922 izolują insulinę z trzustki. Nagroda Nobla w 1923 Eknoyan i Nagy, 2005

22 Wyniki leczenia insuliną Eknoyan i Nagy, 2005

23 Cukrzycowe Noble Za odkrycie insuliny 1923 (fizjologia i medycyna) Za budowę białek w szczególności insuliny 1958 (chemia) Frederick Grant Banting John James Rickard Macleod Frederick Sanger

24 Cukrzyca dziś stężenie glukozy zmierzone o dowolnej porze doby przekracza 200 mg/dl i występują objawy hiperglikemii (polidypsja, poliuria), mierzony dwukrotnie poziom glukozy na czczo przekracza 126 mg/dl (7,0 mmol/l), w 2 godzinie testu doustnego obciążenia glukozą poziom glukozy przekracza 200 mg/dl (11,1 mmol/l).

25 Typy cukrzycy Cukrzyca typu I insulinozależna, o podłożu autoimmunologicznym, pierwsze objawy w młodym wieku. Niszczone są komórki b trzustki, co skutkuje brakiem wydzielania insuliny. Leczenie - pompy insulinowe z insuliną człowieka produkowaną przez modyfikowane genetycznie drożdże lub bakterie. Zagrożenie kwasicą ketonową (śpiączka ketonowa), spowodowaną spalaniem tłuszczów zamiast glukozy.

26 Typy cukrzycy Cukrzyca typu II insulinoniezależna, głód w dobrobycie, jest chorobą metaboliczną, związana z otyłością, wysokim poziomem tłuszczów i nadciśnieniem. W początkowej fazie następuje zwiększenie wydzielania insuliny, w fazie rozwiniętej dochodzi do uszkodzenia komórek b trzustki i do obniżenia/zahamowania wydzielania insuliny. Spowodowana brakiem wrażliwości komórek na insulinę. U chorych zwiększony poziom insuliny pojawia się zanim rozwinie się cukrzyca. Choroba rozwija się bardzo powoli i na początku bezobjawowo, dlatego sposoby leczenia ukierunkowane są na profilaktykę i zwiększanie wrażliwości na insulinę.

27 Przyczyny cukrzycy typu II Główne przyczyny to styl życia i predyspozycje genetyczne (głównie wielogenowe). Brak ruchu, nieprawidłowa dieta, używki, szybki styl życia, otyłość niektóre hormony tkanki tłuszczowej zwiększają insulinooporność. U członków plemienia Indian Pima z Arizony, którym ucywilizowano życie, rozwinęła się cukrzyca typu II.

28 Choroby związane z cukrzycą choroby układu krążenia, zwłaszcza naczyń kończyn dolnych niebezpieczeństwo udaru mózgu choroby nerek dializy retinopatie

29 Regulacja nerwowa wydzielanie adrenaliny z rdzenia nadnerczy nadnercza rdzeń (adrenalina, noradrenalina) kora (glukokortykoidy - kortyzol, mineralokortykoidy - aldosteron)

30 Regulacja nerwowa wydzielania adrenaliny Rejestracja sygnału alarmowego Informacja o zagrożeniu dociera do mózgu Mózg integruje informację i wysyła sygnał do rdzenia nadnerczy Rdzeń nadnerczy wydziela adrenalinę Adrenalina wpływa na serce i mięśnie

31 Regulacja hormonalna podwzgórze tylny płat przysadki przedni płat przysadki

32 Układ podwzgórze- przysadka przedni płat przysadki (część gruczołowa) tylny płat przysadki (część nerwowa) neurony podwzgórza wydzielają hormony do krwi krew pobudzona przysadka wydziela hormony do krwi układ wrotny neurony podwzgórza wydzielają hormony do krwi bezpośrednio na terenie przysadki PRL, GH, ACTH, TSH, FSH, LH wazopresyna (ADH), oksytocyna

33 Podwzgórze syntetyzuje: Hormony uwalniające hormony przysadki (RH releasing hormones) TRH, CRH, GnRH - liberyny Hormony hamujące uwalnianie hormonów przysadki (RIH releaseinhibiting hormones) statyny HORMONY TE NAZYWAMY HIPOFIZJOTROPOWYMI

34 podwzgórze układ wrotny hormon wzrostu (GH) część gruczołowa przysadki hormon adrenokortykotropowy (ACTH) kości, mięśnie prolaktyna (PRL) gruczoł mlekowy hormon folikulotropowy (FSH) i luteotropowy (LH) gonady hormon tyreotropowy (TSH) tarczyca kora nadnerczy glukokortykoidy (kortyzol) tyroksyna (T4), trójjodotyronina (T3) estrogeny, progesteron, androgeny

35 PODWZGÓRZE PRH PIH/ dopamina TRH CRH GHRH GHIH GnRH PRZYSADKA (przedni płat) prolaktyna (PRL) TSH ACTH GH FSH LH Tarczyca Kora nadnerczy Wątroba Gonady T3, T4 Kortyzol Somatomedyna Androgeny Estrogeny, Progesteron Piersi Tkanki Gonady

36 Hormon wzrostu (GH) hamuje GHRH stymuluje GHIH hamuje GH podwzgórze wydziela GHRH i GHIH (somatostatyna) przysadka hormon wzrostu (GH) działanie pośrednie (wzrost) działanie bezpośrednie (metaboliczne) wątroba IGF szkielet pozaszkiel. met. tłuszczów met. węglowow. wzrost kości i chrzęści wzrost syntezy białek, proliferacja wzrost rozkładu tłuszczów wzrost poziomu glukozy

37 Zaburzenia w wydzielaniu GH

38 Układ sprzężeń zwrotnych System sprzężeń zwrotnych to rodzaj funkcjonalnych powiązań jakie występują między poszczególnymi elementami układu dokrewnego oraz elementami układu dokrewnego i tkankami docelowymi.

39 Układ sprzężeń zwrotnych Krótkiej, gdy tkanka docelowa wpływa na narząd wewnątrzwydzielniczy, który bezpośrednio reguluje jej aktywność pętla krótka pętla długa Długiej, gdy tkanka docelowa wpływa na narząd wewnątrzwydzielniczy, który pośrednio reguluje jej aktywność

40 Oś tarczycowa tarczyca

41 Tarczyca Tętnica szyjna Tarczyca Tarczyca Tchawica Aorta

42 Oś regulacyjna podwzgórze przysadka - tarczyca Podwzgórze wydziela hormon uwalniający tyreotropinę (TRH) Przedni płat przysadki wydziela tyreotropinę (TSH) Tyreotropina stymuluje tarczycę do produkcji oraz uwalniania trójjodotyroniny (T 3 ) i tetrajodotyroniny, czyli tyroksyny (T 4 ) Uwalnianie hormonów tarczycy jest kontrolowane na drodze ujemnego sprzężenia zwrotnego poprzez wpływ T 3 i T 4 na przysadkę (krótka pętla) i podwzgórze (długa pętla)

43 podwzgórze otrzymuje sygnał, że w organizmie jest zapotrzebowanie na energię i wydziela TRH tarczyca wstrzymuje wydzielanie tyroksyny przysadka wydziela TSH przysadka przestaje wydzielać TSH tarczyca wydziela tyroksynę podwzgórze otrzymuje sygnał, że w organizmie jest wystarczająca ilość energii i przestaje wydzielać TRH

44 Zaburzenia w wydzielaniu T3 i T4 wole tarczycowe (niedoczynność) jodynaza tyrozyna jodynaza monojodotyrozyna dijodotyrozyna choroba Gravesa (nadczynność) tyroksyna

45 Oś gonadowa jajniki jądra KOBIETA MĘŻCZYZNA

46 GnRH GnRH Samica LH FSH LH FSH Samiec estrogeny progesteron androgeny

47 Regulacja wydzielania testosteronu LH: pobudza wytwarzanie testosteronu przez komórki Leydiga (-) PODWZGÓRZE GnRH (+) FSH: pobudzanie spermatogenezy wpływa na uwalnianie spermy stymuluje wydzielanie inhibiny aktywuje aromatazę T-E (-) testosteron LH FSH (+) płat przedni przysadki (+) (-) inhibina komórki śródmiąższowe (Leydiga) komórki podporowe (Sertoliego)

48 Cykl menstruacyjny LH FSH estradiol progesteron

49 Oś nadnerczowa HPA podwzgórze CRH Hypothalamus + przedni płat przysadki + ACTH Pituitary kora nadnerczy Adrenal KORTYKOSTEROIDY MINERALOSTEROIDY oddziaływanie na tkanki i narządy

50 Kortykosteroidy Istnieją różnice gatunkowe w ich wydzielaniu np. ptaki, myszy, szczury, płazy głównie KORTYKOSTERON psy KORTYZOL i KORTYKOSTERON w równych ilościach koty, owce, naczelne głównie KORTYZOL (człowiek kortyzol:kortykosteron = 7:1)

51 KRÓTKOTRWAŁY STRES Podwzgórze Impuls nerwowy STRES DŁUGOTRWAŁY STRES CRH (hormon uwalniający kortykotropinę) Rdzeń kręgowy Komórki przysadki Do tkanki docelowej Włókno współczulne Rdzeń nadnerczy ACTH (hormon adrenokortykotropowy) Kora nadnerczy Katecholaminy (adrenalina, noradrenalina) SZYBKA ODPOWIEDŹ 1. Wzrost tętna 2. Wzrost ciśnienia krwi 3. Przemiana glikogenu w wątrobie w glukozę i wydzielenie jej do krwi 4. Rozkurcz oskrzelików 5. Obniżona aktywność układu pokarmowego 6. Zmniejszone wydalanie moczu 7. Zwiększony metabolizm Kortykosteroidy Mineralokortykoidy DŁUGOTRWAJĄCA ODPOWIEDŹ 1. Białka i tłuszcze przekształcane w glukozę lub rozkładane w celu uzyskania energii 2. Wzrost poziomu glukozy w krwi 3. Immunosupresja 1. Zatrzymywanie jonów sodu i wody przez nerki 2. Zwiększona objętość krwi i jej ciśnienie

52 KRÓTKOTRWAŁY STRES Podwzgórze Impuls nerwowy STRES DŁUGOTRWAŁY STRES CRH (hormon uwalniający kortykotropinę) Rdzeń kręgowy Komórki przysadki Do tkanki docelowej Włókno współczulne Rdzeń nadnerczy ACTH (hormon adrenokortykotropowy) Kora nadnerczy Katecholaminy (adrenalina, noradrenalina) SZYBKA ODPOWIEDŹ 1. Wzrost tętna 2. Wzrost ciśnienia krwi 3. Przemiana glikogenu w wątrobie w glukozę i wydzielenie jej do krwi 4. Rozkurcz oskrzelików 5. Obniżona aktywność układu pokarmowego 6. Zmniejszone wydalanie moczu 7. Zwiększony metabolizm Kortykosteroidy Mineralokortykoidy DŁUGOTRWAJĄCA ODPOWIEDŹ 1. Białka i tłuszcze przekształcane w glukozę lub rozkładane w celu uzyskania energii 2. Wzrost poziomu glukozy w krwi 3. Immunosupresja 1. Zatrzymywanie jonów sodu i wody przez nerki 2. Zwiększona objętość krwi i jej ciśnienie

53 Mineralokortykoidy obniżone ciśnienie lub objętość krwi Stres obniżone stężenie Na + zwiększone stężenie K + nerka przysadka ACTH CRH zwiększone ciśnienie lub objętość krwi bezpośrednie działanie stymulujące renina pośrednie działanie przez angiotensynę ANP (natriuretyczny peptyd przedsionkowy) hamowanie serce kora nadnerczy syntetyzująca mineralokortykoidy aldosteron wpływa na kanaliki nerkowe zwiększony wychwyt jonów Na + i wody; zwiększone wydalanie jonów K + wzrost ciśnienia i objętość krwi

54 Zaburzenia w wydzielaniu GC Choroba Cushinga nadmiar GC Choroba Addisona niedobór GC

55 Zaburzenia w wydzielaniu GC Choroba Cushinga nadmiar GC 1. Utrzymująca się hiperglikemia (tkz. cukrzyca sterydowa) 2. Drastyczny spadek ilości białka w mięśniach 3. Zatrzymywanie wody i jonów sodu co może prowadzić do nadciśnienia krwi i obrzęku ciała Choroba Addisona niedobór GC 1. Utrzymująca się hipoglikemia 2. Spadek masy ciała 3. Zwiększone stężenie jonów potasu a obniżone stężenie jonów sodu 4. Apatia, zmęczenie, senność, skłonność do omdleń

56

57 Inne hormony Serce: przedsionkowy peptyd natriuretyczny Nerki: kalcytriol Wątroba: kalcydiol, somatomedyna Skóra: kalcyferol Przewód pokarmowy: gastryna, cholecystokinina, sekretyna, wazoaktywny peptyd jelitowy Tkanka tłuszczowa: leptyna

58 Cykle okołodobowe i okołoroczne

59 Rytmy okołodobowe synchronizatory społeczne szyszynka melatonina RYTMY OKOŁODOBOWE ciśnienie krwi podziały komórek metabolizm kości odporność

60 Szyszynka szyszynka

61 Melatonina Rytm wydzielania melatoniny Synchronizacja procesów fizjologicznych z otaczającymi warunkami świetlnymi zmieniającymi się dobowo i rocznie

62 Melatonina lat lat lat

63 Dziękuję