Układ dokrewny (endokrynowy, hormonalny) DR MAGDALENA MARKOWSKA ZAKŁAD FIZJOLOGII ZWIERZĄT, INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII, UNIWERSYTET WARSZAWSKI
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.
Tkanka zewnątrzwydzielnicza Tkanka wewnątrzwydzielnicza
naczynie krwionośne receptor na tkance docelowej kompleks hormon receptor
Chemiczny przekaźnik Przekaźnictwo sygnału Krwioobieg Chemiczny przekaźnik Receptor Receptor Przekaźnictwo sygnału Przekaźnictwo sygnału Odpowiedź Odpowiedź Autokrynowa i parakrynowa Dokrewna
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)
Klasyfikacja hormonów a) białkowe (peptydy, rozpuszczalne w wodzie) b) lipidowe (steroidowe, rozpuszczalne w tłuszczach)
Losy hormonów rozpuszczalnych w tłuszczach
Losy hormonów rozpuszczalnych w wodzie białko preprohormon prohormon peptyd sygnałowy hormon
peptyd sygnałowy preprowazopresyna siateczka cytoplazmatyczna odcinanie peptydu sygnałowego prowazopresyna pęcherzyk wydzielniczy rozcinanie prohormonu wazopresyna
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
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
Regulacja humoralna tarczyca przytarczyce kalcytonina parathormon
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
Regulacja poziomu glukozy w krwi trzustka komórki zewnątrzwydzielnicze trzustki (wydzielają enzymy trawienne) komórki beta (b) wydzielają insulinę naczynia krwionośne komórki alfa (a) wydzielają glukagon
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
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)
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 (129 200) daje pierwszy opis przyczyn diabetes jako choroby nerek i pęcherza moczowego; 1500 lat utrzymywał się ten pogląd!
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.
Trochę historii badań Oscar Minkowski (1858-1931) i Joseph Mering (1849-1908) wykazują, że u psów z usuniętą trzustką rozwija się pełnoobjawowa cukrzyca, a wszczepienie podskórne fragmentów trzustki odwraca jej objawy. Paul Langerhans (1849-1888) opisuje wyspową budowę trzustki. Eugene L. Opie (1873-1971) 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.
Frederick Banting (1891-1941) and Charles Best (1892-1978) w 1922 izolują insulinę z trzustki. Nagroda Nobla w 1923 Eknoyan i Nagy, 2005
Wyniki leczenia insuliną Eknoyan i Nagy, 2005
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
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).
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.
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.
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.
Choroby związane z cukrzycą choroby układu krążenia, zwłaszcza naczyń kończyn dolnych niebezpieczeństwo udaru mózgu choroby nerek dializy retinopatie
Regulacja nerwowa wydzielanie adrenaliny z rdzenia nadnerczy nadnercza rdzeń (adrenalina, noradrenalina) kora (glukokortykoidy - kortyzol, mineralokortykoidy - aldosteron)
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
Regulacja hormonalna podwzgórze tylny płat przysadki przedni płat przysadki
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
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
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
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
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
Zaburzenia w wydzielaniu GH
Układ sprzężeń zwrotnych System sprzężeń zwrotnych to rodzaj funkcjonalnych powiązań jakie występują między poszczególnymi elementami układu dokrewnego oraz elementami układu dokrewnego i tkankami docelowymi.
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
Oś tarczycowa tarczyca
Tarczyca Tętnica szyjna Tarczyca Tarczyca Tchawica Aorta
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)
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
Zaburzenia w wydzielaniu T3 i T4 wole tarczycowe (niedoczynność) jodynaza tyrozyna jodynaza monojodotyrozyna dijodotyrozyna choroba Gravesa (nadczynność) tyroksyna
Oś gonadowa jajniki jądra KOBIETA MĘŻCZYZNA
GnRH GnRH Samica LH FSH LH FSH Samiec estrogeny progesteron androgeny
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)
Cykl menstruacyjny LH FSH estradiol progesteron
Oś nadnerczowa HPA podwzgórze CRH Hypothalamus + przedni płat przysadki + ACTH Pituitary kora nadnerczy Adrenal KORTYKOSTEROIDY MINERALOSTEROIDY oddziaływanie na tkanki i narządy
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)
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
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
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
Zaburzenia w wydzielaniu GC Choroba Cushinga nadmiar GC Choroba Addisona niedobór GC
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
Inne hormony Serce: przedsionkowy peptyd natriuretyczny Nerki: kalcytriol Wątroba: kalcydiol, somatomedyna Skóra: kalcyferol Przewód pokarmowy: gastryna, cholecystokinina, sekretyna, wazoaktywny peptyd jelitowy Tkanka tłuszczowa: leptyna
Cykle okołodobowe i okołoroczne
Rytmy okołodobowe synchronizatory społeczne szyszynka melatonina RYTMY OKOŁODOBOWE ciśnienie krwi podziały komórek metabolizm kości odporność
Szyszynka szyszynka
Melatonina Rytm wydzielania melatoniny Synchronizacja procesów fizjologicznych z otaczającymi warunkami świetlnymi zmieniającymi się dobowo i rocznie
Melatonina 80 21-25 lat 51-55 lat 82-86 lat 80 80 70 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0
Dziękuję