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) Rozmieszczenie obszarów przysadki u zwierząt cz. obwodowa (1) i guzowa (4) cz. pośrednia cz. nerwowa 1
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. 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 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) Część gruczołowa przysadki 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. PĘCHERZYKOWOlub ich brak) GWIAŹDZISTE) - WYCZERPANE KOM. DOKREWNE KOM. BARWNIKOCHŁONNE (liczne ziarna) KWASOCHŁONNE - SOMATOTROPY - MAMMOTROPY ZASADOCHŁONNE - KORTYKOTROPY - GONADOTROPY -TYREOTROPY Charakterystyka komórek barwnikochłonnych Komórki dokrewne przysadki można identyfikować immunohistochemicznie szorstka siateczka, aparat Golgiego, ziarna wydzielnicze produkują hormony białkowe/glikoproteidowe komórki zasadochłonne produkują hormony wpływające na aktywność wydzielniczą innych gruczołów dokrewnych 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 somatotropy kortykotropy gonadotropy mammotropy Tyreotropy 120-200 nm TSH 2
... i w mikroskopie elektronowym (różnice w wyposażeniu cytoplazmatycznym i w wielkości ziaren) SOMATOTROP Rozmieszczenie komórek w części gruczołowej: część obwodowa: wszystkie typy komórek KORTYKOTROP GONADOTROP MAMMOTOTROP część pośrednia: chromofoby i komórki zasadochłonne produkujące MSH i LPH; występuje tu szczelina lub jamki (cysty) wypełnione koloidem (pozostałość po kieszonce Rathkego) 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 aksony komórek neurosekretorycznych pituicyty (odmiana astrocytów) naczynia włosowate Oś podwzgórzowoprzysadkowa reguluje czynność wielu narządów ACTH TSH ADH W wyrostku lejkowatym wypustki pituicytów regulują dostęp zakończeń aksonów do naczyń. FSH LH Tarczyca ma budowę zrazikową i w odróżnieniu od innych gruczołów dokrewnych składa się z jednostek wydzielniczych: pęcherzyków tarczycowych wypełnionych bogatobiałkowym koloidem Gruczolaki przysadki, uciskając skrzyżowanie nerwu wzrokowego, mogą powodować ślepotę. 3
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 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 aktywna aktywna Komórki pęcherzykowe spoczynkowa Komórki C (okołopęcherzykowe) leżą pomiędzy tyreocytami a blaszką podstawną, zawierają liczne ziarna wydzielnicze i produkują kalcytoninę Dlaczego w tarczycy są jednostki wydzielnicze (pęcherzyki)? Środkowe etapy produkcji hormonów (jodowanie tyreoglobuliny, sprzęganie jodowanych reszt tyrozynowych) odbywają się w przestrzeni międzykomórkowej (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. Nadnercze rozwija się z dwóch odrębnych zawiązków, różnicujących się w korę i rdzeń gruczołu KORA RDZEŃ KORA 4
Kora nadnerczy ma trzy warstwy o różnym układzie komórek i naczyń włosowatych torebka warstwa kłębkowata (gniazda) warstwa pasmowata (sznury) 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 warstwa siatkowata (ukł. nieregularny) Komórki różnych warstw kory produkują różne hormony Rdzeń nadnerczy Małe komórki z nielicznymi kroplami lipidowymi mineralokortykosteroidy (np. aldosteron) Duże, jasne komórki z licznymi kroplami lipidowymi glukokortykosteroidy (np. hydrokortyzon, kortykosteron) Małe, kwasochłonne komórki z ziarnami lipofuscyny androgeny nadnerczowe (głównie dehydroepiandrosteron - DHEA) komórki chromochłonne: produkują adrenalinę i noradrenalinę komórki nerwowe (kom. zwojowe układu sympatycznego) naczynia krwionośne (kapilary i liczne żyły) kom. chromochłonne komórka zwojowa Komórki chromochłonne ułożone w nieregularne skupiska i sznury wybarwiają się solami chromu szorstka siateczka, ap. Golgiego liczne drobne ziarna wydzielnicze z ciemnymi rdzeniami produkują noradrenalinę, częściowo przekształcają ją w adrenalinę, produkują również białka wiążące te hormony (chromograniny) 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: glukokortykosteroidy produkowane w korze dostają się z krwią do rdzenia, gdzie pobudzają konwersję noradrenaliny w adrenalinę 5
Wysepki trzustkowe (Langerhansa): grupy komórek dokrewnych produkujących hormony białkowe komórki dokrewne kapilary okienkowe włókna nerwowe Komórki dokrewne: szorstka siateczka aparat Golgiego liczne ziarna wydzielnicze Typy komórek można identyfikować immunohistochemicznie... B D A Typy komórek dokrewnych wysepek trzustkowych Typ % Lokalizacja w wysepce Produkowany hormon A (alfa) B (beta) D (delta) PP 5-30 55-80 5-7 0,5-2 obwodowa centralna rozproszona rozproszona glukagon insulina somatostatyna polipeptyd trzustkowy Przytarczyce o budowie zrazikowej leżą w torebce otaczającej tarczycę 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: 150 nm, ciemna zawartość, bez rdzenia 6
Komórki główne: komórki główne (dokrewne) komórki oksyfilne grupy adipocytów kapilary okienkowe 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. Golgiego duże skupiska glikogenu ziarna lipofuscyny Komórki oksyfilne: większe (10-15 um) silnie kwasochłonne bardzo dużo mitochondriów są to degenerujące komórki, główne są odmianą onkocytów Szyszynka rozwija się z tkanki nerwowej Szyszynka jest uwypukleniem międzymózgowia pełniącym funkcję wydzielniczą (dokrewną). Stąd jej komórki są zmodyfikowanymi neuronami lub komórkami neurogleju. Tk. łączna opony miękkiej tworzy torebkę szyszynki i niekompletne przegrody dzielące miąższ na zraziki Elementy składowe zrazika: pinealocyty (komórki dokrewne) komórki śródmiąższowe (zmodyfikowane astrocyty) kapilary okienkowe piasek szyszynkowy (złogi mineralne) Pinealocyty wypustki dochodzące do kapilarów siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze, wstążki synaptyczne białka błonowe charakterystyczne dla fotoreceptorów zakończenia włókien nerwowych układu sympatycznego 7
Główny hormon: melatonina (amina biogenna), jest transportowana wewnątrz wypustek i uwalniana w pobliżu naczyń. Piasek szyszynkowy (corpora arenacea) to niewielkie ziarna zbudowane z fosforanów i węglanów wapnia, obecne w miąższu pomiędzy komórkami i w tkance łącznej. Ich liczba wzrasta z wiekiem. 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) 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. morfologia i ultrastruktura: - liczne ziarna wydzielnicze - szorstka siateczka, wolne rybosomy, Golgi - rozbudowany cytoszkielet - w nabłonkach: odwrócona polaryzacja, typy otwarty i zamknięty 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 Klasyfikacja komórek systemu DNES Centralne: komórki neurosekretoryczne podwzgórza pinealocyty komórki dokrewne przysadki 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) 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