Typy sygnalizacji międzykomórkowej wykorzystującej hormony UKŁAD DOKREWNY endokrynowa (dokrewna) dalekiego zasięgu parakrynowa lokalna autokrynowa autoregulacja Charakter chemiczny hormonów: peptydy/białka pochodne aminokwasów steroidy (pochodne cholesterolu) Ogólna charakterystyka gruczołów dokrewnych: brak przewodów wyprowadzających komórki dokrewne komórki pomocnicze/towarzyszące (nie zawsze) bogata sieć naczyń włosowatych o ścianie okienkowej brak podziału na jednostki (odcinki) wydzielnicze (wyjątek: tarczyca) Przysadka mózgowa powstaje z dwóch odrębnych zawiązków i składa się z dwóch części Część gruczołowa przysadki: część obwodowa (dalsza, płat przedni) część pośrednia część guzowa Część nerwowa przysadki: szypuła wyrostek lejkowaty (płat tylny) Podwzgórze zawiera komórki neurosekretoryczne, które produkują hormony i przenoszą je transportem aksonalnym na teren przysadki. Hormony te regulują aktywność wydzielniczą komórek dokrewnych przysadki i wpływają na czynność niektórych narządów. Układ ten nosi nazwę osi podwzgórzowo-przysadkowej. 1
Dwa szlaki podwzgórze-przysadka: małe komórki neurosekretoryczne (jąder drobnokomórkowych) produkują czynniki (hormony) regulujące aktywność wydzielniczą komórek części gruczołowej przysadki. Hormony te są wydzielane do naczyń włosowatych wyniosłości pośrodkowej i dostają się do płata przedniego poprzez naczyniowy układ wrotny duże komórki neurosekretoryczne (jąder wielkokomórkowych, nadwzrokowego i przykomorowego) produkują ADH i oksytocynę, które transportowane są długimi aksonami do wyrostka lejkowatego i tam uwalniane do naczyń włosowatych Skupisko zakończeń aksonów komórek neurosekretorycznych przylegających do naczyń włosowatych to narząd neurohemalny Hormony (czynniki) uwalniające i hamujące pobudzają lub hamują wydzielanie hormonów przez komórki części gruczołowej przysadki hormon uwalniający tyreotropinę (TRH) hormon uwalniający kortykotropinę (CRH) hormon uwalniający somatotropinę (GHRH, SRH) hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH) hormon uwalniający prolaktynę (PrRP) dopamina (hormon hamujący wydzielanie prolaktyny, PIF) somatostatyna (hormon hamujący wydzielanie somatotropiny i tyreotropiny) hormon hamujący gonadotropiny (GnIH) Elementy składowe części gruczołowej: nieregularne sznury i grupy komórek liczne szerokie kapilary (zatokowe) o ścianie okienkowej Klasyfikacja komórek części gruczołowej wynika z obecności i barwliwości ziarn wydzielniczych w komórkach KOM. BARWNIKOOPORNE - KOM. MACIERZYSTE (b. nieliczne ziarna - KOM. PODPOROWE (PĘCHERZYlub ich brak) KOWO-GWIAŹDZISTE) - WYCZERPANE KOM. DOKREWNE KOM. BARWNIKOCHŁONNE (liczne ziarna) KWASOCHŁONNE - SOMATOTROPY - MAMMOTROPY ZASADOCHŁONNE - KORTYKOTROPY - GONADOTROPY -TYREOTROPY Charakterystyka komórek barwnikochłonnych Kwasochłonne: obfita szorstka siateczka, ap. Golgiego (produkują hormony białkowe) Zasadochłonne: ap. Golgiego, mniej siateczki szorstkiej (produkują hormony glikoproteidowe) Typ komórki Wielkość ziarn Produkowane hormony Somatotropy 300-400 nm GH (STH) Mammotropy nieaktywne 200 nm aktywne 600-900 nm PRL Kortykotropy 400-500 nm ACTH POMC MSH LPH endorfiny Gonadotropy 250-300 nm FSH, LH Tyreotropy 120-200 nm TSH Komórki dokrewne przysadki można identyfikować immunohistochemicznie... i w mikroskopie elektronowym (różnice w wyposażeniu cytoplazmatycznym i w wielkości ziaren) SOMATOTROP KORTYKOTROP somatotropy kortykotropy gonadotropy mammotropy GONADOTROP MAMMOTOTROP 2
Rozmieszczenie komórek w części gruczołowej: część obwodowa: wszystkie typy komórek część pośrednia: chromofoby i komórki zasadochłonne początkowo produkujące płodowy MSH, a potem ACTH i LPH; u człowieka ulega redukcji, występują tu cysty (Rathkego) wypełnione koloidem część guzowa: bogata sieć naczyniowa (naczynia wrotne), chromofoby i mało aktywne komórki zasadochłonne, produkujące śladowe ilości ACTH, FSH i LH Część nerwowa nie produkuje hormonów - w wyrostku lejkowatym hormony produkowane przez komórki neurosekretoryczne podwzgórza (oksytocyna i ADH) są uwalniane do naczyń Elementy składowe: aksony komórek neurosekretorycznych pituicyty (odmiana astrocytów) naczynia włosowate W narządzie neurohemalnym wyrostka lejkowatego wypustki pituicytów regulują dostęp zakończeń aksonów do naczyń. Oś podwzgórzowo-przysadkowa reguluje czynność wielu narządów Tarczyca ma budowę zrazikową i w odróżnieniu od innych gruczołów dokrewnych składa się z jednostek wydzielniczych: pęcherzyków tarczycowych wypełnionych bogatobiałkowym koloidem Pęcherzyk tarczycowy koloid jedna warstwa sześciennych/ walcowatych komórek dokrewnych (pęcherzykowych) komórki C blaszka podstawna Pomiędzy pęcherzykami: naczynia włosowate Etapy produkcji hormonów tarczycowych T3 i T4: (1) W komórkach pęcherzykowych: synteza i wydzielanie tyreoglobuliny do koloidu, synteza tyreoperoksydazy i jej wbudowywanie do szczytowej błony komórkowej, pobieranie jonów jodkowych i ich transport do koloidu (faza wydzielnicza) (2) W koloidzie: utlenianie jonów jodkowych, jodowanie tyreoglobuliny, sprzęganie jodowanych reszt tyrozynowych (wynik działania tyreoperoksydazy) (3) W komórkach pęcherzykowych: endocytoza jodowanej tyreoglobuliny, jej trawienie w lizosomach, transport produktów trawienia - T3 i T4 do cytoplazmy i dalej, przez błonę komórkową do otaczających pęcherzyk naczyń (faza resorbcyjna) Fazy wydzielnicza i resorbcyjna mogą w komórce pęcherzykowej zachodzić jednocześnie 3
aktywna Dlaczego w tarczycy są jednostki wydzielnicze (pęcherzyki)? aktywna Środkowe etapy produkcji hormonów odbywają się w przestrzeni pozakomórkowej (w koloidzie), a zatem przestrzeń ta musi być oddzielona od otoczenia, a w szczególności od naczyń krwionośnych. W przeciwnym razie półprodukty hormonalne (tyreoglobulina i jodowana tyreoglobulina) dostawałyby się do krwiobiegu i byłyby tracone. Komórki pęcherzykowe spoczynkowa Komórki C (okołopęcherzykowe) leżą pomiędzy komórkami pęcherzykowymi, a blaszką podstawną, zawierają liczne ziarna wydzielnicze i produkują kalcytoninę Cztery przytarczyce o budowie zrazikowej leżą w torebce otaczającej tarczycę Komórki główne: Elementy składowe: komórki główne komórki oksyfilne grupy adipocytów kapilary okienkowe a. ciemne (aktywne) bardzo małe (6-8 um) siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze ziarna lipofuscyny hormon produkowany: parathormon (PTH) b. jasne (nieaktywne) mniej siateczki i ap. Golgiego skupiska glikogenu 4
Wysepki trzustkowe (Langerhansa): grupy komórek dokrewnych produkujących hormony białkowe Komórki oksyfilne: większe (10-15 um) silnie kwasochłonne bardzo dużo mitochondriów są to degenerujące komórki, główne (mogą wydzielać niewielkie ilości PTH) sa odmianą onkocytów Elementy składowe: komórki dokrewne kapilary okienkowe włókna nerwowe Typy komórek dokrewnych wysepek trzustkowych Komórki dokrewne: szorstka siateczka aparat Golgiego liczne ziarna wydzielnicze Typ % Lokalizacja w wysepce* Produkowany hormon A (alfa) B (beta) D (delta) PP 10-35 55-80 5-7 0,5-2 obwodowa centralna rozproszona rozproszona glukagon insulina somatostatyna polipeptyd trzustkowy *u zwierząt, u człowieka wszystkie komórki są rozproszone Typy komórek można identyfikować immunohistochemicznie... B A D A B... lub w mikroskopie electronowym, z uwagi na różną wielkość i morfologię ziarn wydzielniczych D PP Charakterystyka ziarn: Komórka A : 250 nm, okrągły ciemny rdzeń, wąskie halo Komórka B: 300 nm, nieregularny ciemny rdzeń, szerokie halo Komórka D: 350 nm, jaśniejsza zawartość, bez rdzenia Komórka PP: 180 nm, ciemna zawartość, bez rdzenia 5
Nadnercze rozwija się z dwóch odrębnych zawiązków, różnicujących się w korę i rdzeń gruczołu Kora nadnerczy ma trzy warstwy o różnym układzie komórek i naczyń włosowatych torebka warstwa kłębkowata (gniazda) KORA RDZEŃ warstwa pasmowata (sznury) KORA warstwa siatkowata (ukł. nieregularny) Komórki kory nadnercza produkują hormony steroidowe Wszystkie komórki produkujące hormony steroidowe (komórki steroidogenne) mają podobne cechy: obfita gładka siateczka (synteza steroidów) mitochondria z tubularnymi grzebieniami (końcowe etapy syntezy steroidów) krople lipidowe Komórki różnych warstw kory produkują różne hormony Małe komórki z nielicznymi kroplami lipidowymi mineralokortykoidy (np. aldosteron) Duże, jasne komórki z licznymi kroplami lipidowymi glukokortykoidy (np. hydrokortyzon, kortykosteron) Małe, kwasochłonne komórki z ziarnami lipofuscyny androgeny nadnerczowe (głównie dehydroepiandrosteron - DHEA) Elementy składowe: komórki chromochłonne: produkują adrenalinę i noradrenalinę komórki zwojowe (sympatyczne) naczynia krwionośne (kapilary i liczne żyły) Rdzeń nadnerczy Glukokortykoidy mają silne działanie przeciwzapalne tzw. steroidowe leki przeciwzapalne należą właśnie do tej grupy Komórki chromochłonne wybarwiają się solami chromu szorstka siateczka, ap. Golgiego liczne drobne ziarna wydzielnicze z ciemnymi rdzeniami 6
Kora nadnerczy wpływa na czynność rdzenia poprzez naczynia krwionośne: glukokortykoidy produkowane w korze dostają się do rdzenia, gdzie pobudzają konwersję noradrenaliny w adrenalinę Komórki dokrewne gonad produkują hormony steroidowe Jądro - komórki Leydiga to typowe komórki steroidogenne, cecha szczególna kryształki Reinkego produkują: testosteron System rozproszonych komórek dokrewnych (DNES) System DNES (diffuse neuroendocrine system) obejmuje komórki dokrewne o podobnym pochodzeniu, strukturze, metabolizmie i charakterze chemicznym produkowanych hormonów. Komórki te mogą wchodzić w skład niektórych gruczołów dokrewnych, albo mogą się znajdować w nabłonkach i gruczołach zewnątrzwydzielniczych różnych układów. Komórki dokrewne jajnika i produkowane przez nie hormony: komórki pęcherzykowe (warstwy ziarnistej) komórki osłonki wewnętrznej pęcherzyka komórki ziarnisto-luteinowe ciałka żółtego komórki osłonkowo-luteinowe ciałka żółtego komórki śródmiąższowe komórki wnękowe (rzadkie, w zrębie wnęki jajnika, podobne do komórek Leydiga w jądrze) estrogeny androgeny* progesteron, estrogeny progesteron androgeny* androgeny * mogą być aromatyzowane do estrogenów pochodzenie: ektoderma zaprogramowana w kierunku nerwowym hormony: peptydy i aminy biogenne metabolizm: - produkują aminy biogenne (adrenalina, noradrenalina, dopamina, serotonina, melatonina) - pobierają ich prekursory - przekształcają prekursory w aminy biogenne (dekarboksylacja) - zawierają enzymy charakterystyczne dla neuronów (AChE, NSE) - syntetyzują peptydy morfologia i ultrastruktura: - liczne ziarna wydzielnicze - szorstka siateczka, wolne rybosomy, Golgi - rozbudowany cytoszkielet - w nabłonkach: odwrócona polaryzacja, typy otwarty i zamknięty Powiązania pomiędzy systemem DNES a układem nerwowym podobne pochodzenie te same produkty wydzielnicze (niektóre aminy i peptydy są również neuroprzekaźnikami, np. noradrenalina, dopamina, CGRP, VIP, substancja P) komórki obu układów zawierają enzymy charakterystyczne dla neuronów te same komórki mogą należeć do obu układów (komórki neurosekretoryczne podwzgórza, pinealocyty) 7
Klasyfikacja komórek systemu DNES Centralne: komórki neurosekretoryczne podwzgórza pinealocyty (kom. dokrewne szyszynki) komórki dokrewne przysadki Obwodowe: komórki C (tarczyca) komórki główne (przytarczyce) komórki A, B, D, PP (wysepki trzustkowe) komórki chromochłonne (rdzeń nadnerczy) komórki dokrewne cewy pokarmowej komórki dokrewne dróg oddechowych komórki dokrewne dróg moczowych* komórki dokrewne dróg rozrodczych* komórki Merkla *b. nieliczne 8