Typy sygnalizacji międzykomórkowej wykorzystującej hormony UKŁAD DOKREWNY endokrynowa (dokrewna) dalekiego zasięgu parakrynowa lokalna autokrynowa autoregulacja Charakter chemiczny hormonów: peptydy/białka pochodne aminokwasów: - aminy (np. adrenalina) - hormony tarczycy (T3 i T4) 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 lejka 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. HORMONY UWALNIAJĄCE hormon uwalniający tyreotropinę (TRH) hormon uwalniający kortykotropinę (CRH) hormon uwalniający somatotropinę (GHRH) hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH) hormon uwalniający prolaktynę (PrRH) HORMONY HAMUJĄCE dopamina (hormon hamujący wydzielanie prolaktyny, PIH) somatostatyna (SRIH, hormon hamujący wydzielanie somatotropiny i tyreotropiny) hormon hamujący gonadotropiny (GnIH) duże komórki neurosekretoryczne (jąder wielkokomórkowych, nadwzrokowego i przykomorowego) produkują ADH i oksytocynę, transportowane długimi aksonami do wyrostka lejkowatego i tam uwalniane do naczyń włosowatych. Skupisko zakończeń aksonów komórek neurosekretorycznych przylegających do naczyń włosowatych to narząd neurohemalny. Część gruczołowa przysadki nieregularne sznury i grupy komórek liczne szerokie kapilary o ścianie okienkowej Klasyfikacja komórek części gruczołowej wynika z obecności i barwliwości ziarn wydzielniczych w komórkach KOM. BARWNIKOOPORNE - KOM. MACIERZYSTE (b. nieliczne ziarna - KOM. PĘCHERZYKOWOlub ich brak) 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, wpływające na aktywność innych gruczołów dokrewnych) Komórki dokrewne przysadki można identyfikować immunohistochemicznie Typ komórki Wielkość ziarn Produkowane hormony Kwasochłonne Somatotropy 300-400 nm GH (STH) Zasadochłonne Mammotropy nieaktywne 200 nm aktywne 600-900 nm PRL Kortykotropy 400-500 nm ACTH POMC MSH LPH endorfiny Gonadotropy 250-300 nm FSH, LH somatotropy kortykotropy gonadotropy mammotropy Tyreotropy 120-200 nm TSH... i w mikroskopie elektronowym (różnice w wyposażeniu cytoplazmatycznym i w wielkości ziarn) Rozmieszczenie komórek w części gruczołowej: część obwodowa: wszystkie typy komórek część pośrednia: chromofoby i komórki zasadochłonne, u człowieka ulega redukcji, występują tu duże cysty (Rathkego) wypełnione koloidem (bogatobiałkowy płyn) część guzowa: bogata sieć naczyniowa (naczynia wrotne), chromofoby i mało aktywne komórki zasadochłonne T-tyreotrop, G-gonadotrop, C-kortykotrop, S-somatotrop, F-okienka w kapilarach 2
Część nerwowa nie produkuje hormonów - w wyrostku lejkowatym hormony produkowane przez komórki neurosekretoryczne podwzgórza: oksytocyna i wazopresyna (ADH) są uwalniane do naczyń w narządzie neurohemalnym (skupisko zakończeń aksonów przylegających Oś podwzgórzowoprzysadkowa reguluje czynność wielu narządów do naczyń włosowatych) aksony komórek neurosekretorycznych pituicyty (odmiana astrocytów) naczynia włosowate nagromadzenie ziaren w aksonach kule Herringa 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 komórek dokrewnych (komórek pęcherzykowych = tyreocytów) komórki C blaszka podstawna Pomiędzy pęcherzykami: naczynia włosowate delikatna tkanka łączna Etapy produkcji hormonów tarczycy aktywna (1) w komórkach pęcherzykowych: synteza i wydzielanie białka 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 aktywna Komórki pęcherzykowe tarczycy spoczynkowa 3
Komórki C (okołopęcherzykowe) leżą pomiędzy tyreocytami a blaszką podstawną, zawierają liczne ziarna wydzielnicze i produkują kalcytoninę Nadnercze rozwija się z dwóch odrębnych zawiązków, różnicujących się w korę i rdzeń gruczołu KORA RDZEŃ KORA kalcytonina Kora nadnerczy ma trzy warstwy (kłębkowata, pasmowata, siatkowata) o różnym układzie komórek i naczyń włosowatych Komórki kory nadnerczy 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 mineralokortykosteroidy (np. aldosteron) duże, jasne komórki z licznymi kroplami lipidowymi Rdzeń nadnerczy komórki chromochłonne: barwią się solami chromu, produkują adrenalinę i noradrenalinę komórki nerwowe (kom. zwojowe układu sympatycznego) naczynia krwionośne (kapilary i liczne żyły) glikokortykosteroidy (np. kortyzol, kortykosteron) małe, kwasochłonne komórki z ziarnami lipofuscyny androgeny nadnerczowe (głównie dehydroepiandrosteron - DHEA) noradrenalina (pochodna tyrozyny) jest częściowo przekształcana w adrenalinę (enzym, metylotransferaza - PNMT) w ziarnie wydzielniczym adrenalina i noradrenalina są związane z białkami chromograninami 4
Naczynia włosowate kory i rdzenia nadnerczy mają taki sam układ jak komórki. Krew przepływa od torebki poprzez korę do rdzenia. Kora nadnerczy wpływa na czynność rdzenia poprzez naczynia krwionośne: glikokortykosteroidy produkowane w korze dostają się do rdzenia, gdzie aktywują metylotransferazę i pobudzają konwersję noradrenaliny w adrenalinę. Wysepki trzustkowe (Langerhansa): grupy komórek dokrewnych produkujących hormony białkowe, zlokalizowane na terenie zrazików, otoczone przez struktury części zewnątrzwydzielniczej Nadnercze płodowe warstwa płodowa produkuje DHEA będący substratem dla estrogenów wytwarzanych w łożysku jednostka płodowo-łożyskowa Elementy składowe wysepki: komórki dokrewne kapilary okienkowe włókna nerwowe Komórki dokrewne wysepek trzustkowych Typ % Lokalizacja Produkowany w wysepce * hormon Komórki dokrewne: szorstka siateczka aparat Golgiego liczne ziarna wydzielnicze Alfa (A) 10-35 obwodowa glukagon Beta (B) 55-80 centralna insulina Delta (D) 5-7 rozproszona somatostatyna PP 0,5-2 rozproszona polipeptyd trzustkowy * u zwierząt, u człowieka wszystkie komórki są rozproszone Typy komórek można identyfikować immunohistochemicznie... B A B A D... lub w mikroskopie elektronowym, z uwagi na różną wielkość i obraz ziarn wydzielniczych D PP Charakterystyka ziarn: Komórka alfa : 250 nm, okrągły ciemny rdzeń, wąskie halo Komórka beta: 300 nm, nieregularny ciemny rdzeń, szerokie halo Komórka delta: 350 nm, jaśniejsza zawartość, bez rdzenia Komórka PP: 150 nm, ciemna zawartość, bez rdzenia 5
Przytarczyce (typowo cztery) o budowie zrazikowej leżą w torebce otaczającej tarczycę komórki główne (dokrewne) komórki oksyfilne grupy adipocytów kapilary okienkowe Szyszynka rozwija się z tkanki nerwowej Komórki główne: a. ciemne (aktywne) bardzo małe (6-8 um) siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze hormon produkowany: parathormon (PTH) b. jasne (nieaktywne) mniej siateczki i ap. Golg. duże skupiska glikogenu Komórki oksyfilne: większe (10-15 um) silnie kwasochłonne bardzo dużo mitochondriów są to degenerujące komórki główne Elementy składowe zrazika szyszynki: pinealocyty (komórki dokrewne) komórki śródmiąższowe (zmodyfikowane astrocyty) kapilary okienkowe piasek szyszynkowy - złogi mineralne fosforanów i węglanów wapnia, ich ilość wzrasta z wiekiem Szyszynka jest uwypukleniem międzymózgowia pełniącym funkcję wydzielniczą (dokrewną), stąd jej komórki są zmodyfikowanymi neuronami lub komórkami neurogleju Tkanka łączna opony miękkiej tworzy torebkę szyszynki i niekompletne przegrody dzielące miąższ na zraziki Pinealocyty wypustki dochodzące do kapilarów siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze, wstążki synaptyczne białka błonowe charakterystyczne dla fotoreceptorów zakończenia włókien nerwowych układu sympatycznego 6
Główny hormon: melatonina (amina biogenna), jest transportowana wewnątrz wypustek i uwalniana w pobliżu naczyń. System rozproszonych komórek dokrewnych (DNES) System DNES (diffuse neuroendocrine system) - komórki dokrewne o podobnym pochodzeniu, strukturze, metabolizmie i charakterze chemicznym produkowanych hormonów. Mogą wchodzić w skład gruczołów dokrewnych, albo mogą się znajdować w nabłonkach i gruczołach zewnątrzwydzielniczych różnych układów. Melatonina steruje rytmami organizmu: okołodobowym rocznym (sezonowym) Bodźce nerwowe generowane w siatkówce oka pod wpływem światła, docierają ostatecznie do szyszynki włóknami układu współczulnego. Noradrenalina (neuroprzekaźnik) hamuje syntezę melatoniny, która produkowana jest głównie w ciemności. Melatonina działa m.in. na podwzgórze, hamując wydzielanie hormonu uwalniającego gonadotropiny (GnRH) hormony: peptydy i aminy biogenne metabolizm: - produkują aminy biogenne (adrenalina, noradrenalina, dopamina, serotonina, melatonina) - pobierają ich prekursory - przekształcają prekursory w aminy (dekarboksylacja) Powiązanie z układem nerwowym podobne pochodzenie (ektoderma zaprogramowana w kierunku nerwowym) te same produkty wydzielnicze (niektóre aminy i peptydy są również neuroprzekaźnikami (noradrenalina, dopamina, CGRP, VIP, substancja P) komórki obu układów zawierają enzymy i inne białka charakterystyczne dla neuronów (AChE, NSE) te same komórki mogą należeć do obu układów (komórki neurosekretoryczne podwzgórza, pinealocyty) Klasyfikacja komórek systemu DNES Centralne: komórki neurosekretoryczne podwzgórza pinealocyty komórki dokrewne przysadki Obwodowe: morfologia i ultrastruktura: - liczne ziarna wydzielnicze (zwykle elektronowo gęste) - szorstka siateczka, wolne rybosomy, Golgi - rozbudowany cytoszkielet - w nabłonkach: odwrócona polaryzacja (ziarna wydzielnicze przypodstawnie), typy: otwarty i zamknięty 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 7