Hormonálne regulácie

Organizmus ako celok sa musí prispôsobovať meniacim sa podmienkam vonkajšieho prostredia a pritom si musí zachovať homeostázu. Regulácie vo vyšších mnohobunkových organizmoch prebiehajú pod kontrolou ústredných regulačných mechanizmov, ktoré zabezpečujú homeostázu a integritu organizmu – CNS a hormónovej sústavy. Pritom rýchle regulačné zásahy sú sprostredkované CNS a pomalšie je udržiavaná homeostáza hormonálnou sústavou (je fylogeneticky staršia ako CNS). Obidve sústavy sú vo vzájomných vzťahoch – CNS má nadradené postavenie.

LÁTKOVÉ RIADENIE ČINNOSTI ORGANIZMU

Hormóny – (gr.hormaó = vzbudzujeme činnosť)

Podstata látkovej (hormonálnej ) regulácie spočíva v tom, že prostredníctvom chemickych látok – hormónov sa uskutočňuje látkové riadenie rôznych funkcií. Hormóny majú len riadiace účinky, nie sú teda zdrojom energie ani stavebnou súčasťou živej hmoty. Tvoria sa v špeciálnych tkanivách a pôsobia na bunky v cieľových tkanivách a orgánov, kam sa spravidla dostávajú krvným prúdom. V organizme ich rozvádza cievna sústava, alebo sa priamo šíria tkanivami z bunky do bunky alebo medzibunkovými priestormi. Bunky cieľových tkanív majú špecifické molekulové štruktúry – receptory, ktoré viažu určitý hormón. (Receptory sú bielkovinové molekuly, ktoré majú špecifickú afinitu k molekule hormónu, a preto ho viažu.) hormóny delíme na žľazové – produkujú sa v špecifických orgánoch – žľazách s vnútornou sekréciou – endokrinných žľazách a tkanivové – vytvárajú ich bunky alebo skupiny buniek v orgánoch.

Sekrécia hormónov nie je stála a nemenná. Väčšinou prebieha pulzovito, vpriebehu krátkych časových úsekov. Hladina hormónov v krvi sa mení. Hormóny majú vysokú účinnosť – malé m,nožstvo vyvoláva silnú reakciu. Hormóny pôsobia buď ako inhibítory, alebo stimulátory. Niektoré hormóny sa podarilo vyrobiť aj synteticky, prípadne sa vyrábajú látky, ktoré majú sice iné chemické zloženie, ale podobnú funkciu. Odpoveď organizmu (orgánov na zvýšenie hladiny hormónov nie je okamžitá, je pomalšia ako pri nervovom riadení. Ako sa hormóny metabolizujú, postupne ustupuje.

Pri riadení činnosti endokrinných žliaz sa uplatňujú mechanizmy spätnej väzby:

• Jendoduchá spätná väzba – hladina riadenej látky v krvi spätne ovplyvňuje úroveň sekrécie hormónu. (Ak stúpne hladina vápnika v krvi, utlmí sa sekrécia parathormónu s prištítnych telieskach a naopak.)

• Zložitá – viacčlánková spätná väzba – sa uplatňuje pri regulácii endokrinných žliaz riadených predným lalokom hypofýzy – adenohypofýzou. Je to nadriadená žľaza, ktoré ovplyvňuje činnosť iných žliaz, ktoré vylučujú hormóny (Vysoká hladina tyroxínu pôsobí priamo na adenohypiofýzu tak, že sa inhibuje sekrécia tyreotropného hormónu).

Hormony sú bielkovinového charakteru (hormóny hypofýzy, štítnej žľazy, prištítnych teliesok, pankreasu) deriváty aminokyselín (hormóny drene nadobličiek) steroidy (hormóny kôry nadobličiek, semenníkov, vaječníkov)

Tkanivové hormóny vytvárajú bunky v rôznych orgánoch. Hlavnou skupinou tkanivových hormónov sú hormóny tráviaceho systému (gastrointesti­nálneho traktu). Vytvárajú sa v sliznici žalúdka a tenkého čreva a ovplyvňujú funkcie jednotlivých častí tráviacej sústavy.

Gastríny sa tvoria v žalúdkovej a dvanástnikovej sliznici – stimulujú sekréciu HCl a pepsínu.

Sekretín sa tvorí v dvanástniku, vyvoláva sekréciu pankreasovej šťavy, žlče a i. Iné : pankreatický polypeptid, bombezín, motilín, chymodenín, pamkreozymín…

Ďalšie tkanivové hormóny sa tvoria v mozgu. Sú to napr. endorfíny a enkefalíny. Vychytávajú sa na rovnaký mozgových receptoroch ako alkaloidy ópia a majú podobné účinky. Najväčší podiel ópia tvorí alkaloid morfín – odtiaľ názov týchto hormónov – endogénne morfíny. Ópium – zaschnutá šťava z nedozretých makovíc – biela, mliečna na vzduchu tuhne a hnedne. Pokiaľ je ópium používané ako návyková droga, je špeciálne upravovaná. U nás sa zneužíva predovšetkým ópiová tinktúra. Predtým sa používala na liečenie duševne chorých.

Pri fajčení ópia sa účinky dostávajú pozvoľna – povznesená nálada, snenie s ilúziami, pocit sladkej únavy, nezriedka i halucinácie. Fajčiar ópia musí svoje dávky zvyšovať. Následky – telesný a duševný úpadok a predčasná smrť. K alkaloidom ópia patria okrem morfínu aj kodeínu, vzniká rýchlejšie návyk.

Ďalšie tkanivové hormóny sa vylučujú na nervových zakončeniach ako mediátory – noradrenalín, adrenalín. Iné vznikajú napr. v obličkách (kíny), srdci pečeni.

HORMONÁLNE REGULÁCIE U BEZSTAVOVCOV

Látková regulácia u bezstavovcov má nervovohormonálnych charakter.

Obrúčkavce – hormóny vznikajú v bunkách nervových uzlov, do krvného obehu prechádzajú pozdĺž nervových vlákien.

Kôrovce – hormóny sa tvoria v nervových bunkách zoskupených v očnej stopke, priečnych vláknach spájajúcich gangliá, v osrdcovníku a pod pažerákom. Riadia zmenu farby tela, zvliekanie pokožky, pohlavné funkcie, metabolizmus, hospodárenie s vodou, činnosť srdca.

Hmyz – má dve hormonálne sústavy, ktoré sa navzájom ovplyvňujú. (prvú tvoria neurosekrečné bunky na povrchu mozgu a druhú predohrudná žľaza.) hormóny týchto žliaz ovplyvňujú zvliekanie pokožky (ekdyzón), vývin, premenu a rozmnožovanie, metabolizmus. Juvenilný hormón u hmyzu zabraňuje jeho premene. Feromóny – vnútrodruhové regulačné pachy – napr. pohlavné feromóny. Vyrábajú sa priemyselne – ochrana kultúrnych rastlín pred škodcami.

HORMONÁLNE REGULÁCIE U STAVOVCOV A ČLOVEKA

Podmozgová žľaza (hypofýza) Je centrom hormonálnej regulácie. Je to malé, asi len 1cm oválne teliesko uložené v tureckom sedle lebečnej spodiny. Spolu s podlôžkom (hypotalamom) tvorí jeden funkčný celok. Hypotalamus je súčasťou medzimozgu – spolu s lôžkom (talamom) – „brána do mozgovej kôry“. Hypofýza je s hypotalamom spojená stopkou. Má tri časti:

• predný lalok – adenofypofýza (pars anterior)
• zadný lalok – neurohypofýza (pars posterior)
• stredný lalok – (pars intermedia)

Stredný lalok u človeka neexistuje. (predný lalok majú dobre vyvinutý ryby, plazy, obojživelníky.) stredný lalok produkuje hormón melatonín – usmerňuje schopnosť nižších stavovcov meniť farbu tela. Adenohypofýza – je pravou žľazou s vnútorným vylučovaním. Produkuje šesť dôležitých hormónov, z ktorých štyri riadia činnosť iných žliaz.

1.) Somatotropný hormón – rastový hormón (STH) – somatotropín – pôsobí na metabolizmus všetkých základných živín, ale hlavne na syntézu bielkovín, a tým na rast organizmu. Pôsobí na štiepenie tukov. Ak ho je v detstve nedostatok, vzniká nanizmus. V dospelosti nie sú známe príznaky nedostatku (hypofunkcia). Pri hyperfunkcii vzniká gigantizmus, alebo akromegálie

2.) Prolaktín vyvoláva u ženy na konci gravidity rozvoj buniek mliečnej žľazy a vylučovanie mlieka. (počas gravidity zabraňuje dozrievaniu ďalších vajíčok.) Tlmí tvorbu pohlavných hormónov.

3.) Tyreotropný hormón (TSH) podporuje činnosť štítnej žľazy a vyvoláva sekréciu tyroxínu a trijódtyronínu.

4.) Adrenokortiko­tropný hormón (ACTH) riadi činnosť kôry nadobličiek., najmä sekréciu glukokortikoidov – kortizol.

5.) Folikulostimulačný hormón (FSH) riadi funkciu vaječníkov a semenníkov. U žien vyvoláva dozrievanie folikulov vo vaječníku, u mužov podporuje tvorbu spermií.

6.) Lutenizačný hormón (LH) u žien vyvoláva vytvorenie žltého telieska (corpus luteum) a stimuluje sekréciu progesterónu a estrogénov. U mužov vyvoláva sekréciu testosterónu. (5 a 6 sa nazývajú gonádotropný hormóny – u rýb a vtákov vyvolávajú inštinktívne rodičovské správanie. U holubov v čase hniezdenia utváranie kašovitej hmoty z epitelu hrvoľa – kŕmenie mláďat. Neurohypofýza je nepravá žľaza s vnútorným vylučovaním. Hormóny, ktoré sa v nej nachádzajú sa tvoria v hypotalame a cez stopku sa dostávajú do hypofýzy. (vazopresín, oxytocín.)

1.) Vazopresín (antidiuretický hormón) riadi hospodárenie s vodou. Zvyšuje spätné vstrebávanie vody do krvi v obličke (v distálnych tubuloch nefrónu). Tým , že pôsobí proti vylučovanie vody močom, zvyšuje hustotu moču. Ak je v organizme nedostatok vody, vylučuje sa viac vazopresínu. Naopak, ak sa vypije väčšie množstvo vody, jeho sekrécia sa utlmí a nadbytok vody sa vylúči obličkami.

2.) Oxytocín – jeho účinky sa zistili len u žien. Podnecuje sťahy – kontrakcie maternice pri pôrode. (v tehotnosti sa maternicový sval bráni pred účinkom oxytocínu hormónom progesterónom. V čase pôrodu klesá účinok progesterónu a prevažuje účinok estrogénov.) oxytocín podnecuje aj sťahy svalových buniek v mliečnej žľaze a tým vystrekovanie mlieka pri dojčení. Súčasne s kojením sa sťahuje i maternica do pôvodnej polohy.

Šuškovité teliesko – epifýza (corpus pineale) Je to drobná žľaza umiestnená vzadu na medzimozgu. Produkuje hormón melatonín – má antigonadotropný účinok – brzdí tvorbu pohlavných hormónov (je antagonistom gonadotropínov hypofýzy). Reaguje na intenzitu svetla – svetlo znižuje jeho tvorbu. Úpreto na jar, keď sa predlžuje deň, sa jeho tvorba znižuje. (u nižších stavovcov má zachovanú fotorecepčnú funkciu – zvyšok tretieho oka.)

Štítna žľaza je u stavovcov fylogeneticky najstaršia žľaza s vnútorným vylučovaním. U cicavcov je uložená v oblasti hrtanu. Skladá sa z dvohc lalokov, ktoré ú spojené mostíkom. Má tmavočervené sfarbenie – je silno prekrvená. Jej činnosť závisí od zloženia potrvy (jód). Produjkuje hormóny tyroxín (T4), trijódtyronín (T3) a kalcitonín. (tyroxín produkujú folikulárne bunky, trijódtyronín parafolikulárne bunky.) jód z potravy sa využíva na jódovanie aminokyseliny tyrozínu a tým na tvorbu T3 a T4.) T3 a T4 majú podobný účinok – pôsobia na celkový metabolizmus organizmu. Povzbudzujú premenu všetkých živín, ako aj respiráciu spotrebu kyslíka, tvorbu tepla. V skorých vývinových štádiách majú aj rastové účinky a účinky na vývoj nervových štruktúr a ich funkcií.

• Hypofunkcia – hypotyraóza u novorodencoch a malých detí spôsobuje oneskorený telesný a duševný vývin, až kretenizmus. U dospelých spôsobuje útlm, obezitu, zápchu. Pri nedostatku jódu v strave vzniká endemická struma. (na koži vznikajú zmeny pripomínajúce pomarančovú kôru – myxedém, myxedémová kóma- smrť.)
• Hyperfunkcia – hypertereóza spôsobuje zvýšený metabolizmus, až Basedowovu chorobu – veľmi intenzívny metabolizmus, vypúlené oči, potenie, trasú sa ruky, vypadávajú vlasy, zvýšená nervová dráždivosť, nepokoj, zrýchlenie srdcovej činnosti, stavy úzkosti, chudnutie.

Kalcitonín znižuje hladinu vápnika v krvi (antagonista parathormónu a podporuje jeho ukladanie do kostí.

Činnosť štítnej žľazy – sekrécia T3 a T4, je riadená predovšetkým hypofýzou – TSH.

Prištítne telieska sa nachádzajú na zadnej časti štítnej žľazy na horných a dolných póloch. Sú štyri, veľkosti šošovice.. produkujú hormón parathormón – riadi premenu vápnika v organizme. V krvi a mimobunkvých tekutinách zvyšuje hladinu vápnika tým, že riadi jeho uvoľňovanie z kostí (je antagonistom kalcitonínu) . je pre život nevyhnutný. Jeho vylučovanie je riadené jednoduchou spätnou väzbou (hladinou vápnika v krvi). Vo fylogenéze sa prvýkrát objavujú u obojživelníkov.

V obličkách parathormón znižuje vylučovanie vápnika – jeho spätné vstrebávanie do tela a zvyšuje vylučovanie fosfátov. V črevách zvyšuje (aj s D vitamínom) resosbciu vápnika. Ten je čo do množstva piatym biogénnym prvkom v ľudskom tele. Tkanivám (kosti, zuby) dodáva tvrdosť a pevnosť, je nevyhnutný pri šírení nervového vzruchu, svalových sťahov, zrážaní krvi. Vitamín D podporuje jeho vstrebávanie v tenkom čreve. Zdroje vápnika sú mak, mliečne výrobky, orechy.

• Hypofunkcia prištítnych teliesok – zníženie hladiny vápnika, čím sa zvyšuje nervosvalová dráždivosť, až kŕče – tetania.
• Hyperfunkcia – odvápnenie (demineralizáciaň kostí – fraktúry. Pri príliš vysokej hladine vápnika v krvi hrozí tzv. chemická smrť – okrem rednutia kostí sa vápnik ukladá v cievach, obličkách a pod.

Nadobličky sú párové žľazy uložené na horných póloch obličiek. Skladajú sa z dvoch tkanív – kôry (cortex) a dreň (medulla). Obe časti majú odlišný pôvod (kôra – mezodermálny, dreň – ektodernálny, nervový). Kôra je na reze jasne žltá, dreň červenohnedá. ( U rýb každá časť tvorí samostatný orgán, u obojživelníkov a plazov sa navzájom prelínajú.)

Kôra nadobličiek je kontrolovaná hypofýzou a pre život nevyhnutná. Produkuje dva druhy hormónov – mineralokortikoidy a glukokortikoidy.

1. Mineralokorti­koidy – hormón aldosterón – riadi hospodárenie s minerálnymi látkami. Reguluje metabolizmus iónov – Na+ a K+. podporuje zadržiavanie sodíka v tele – obmedzuje jeho straty, hlavne obličkami (spätná resorbcia v tubuloch nefrónu). Aldosterón zvyšuje vylučovanie draslíka (obličkami). Sodík je dôležitý katión mimobunkovej tekutiny. Jeho sekrécia je riadená obsahom aldosterónu – ak ho je nedostatok, dochádza k stratám sodíka a tým aj vody z organizmu. Postupne nastáva rozvrat vnútorného prostredia, ktorý má za následok poruchy telesných funkcií a nakoniec smrť. Ak ho je v tele nadbytok, zadržiava sa sodík a zvyšuje sa obsah vody v tele – v mimobunkovej tekutine.
2. Glukokortikoidy – ich sekrécia je riadená z hypotalamu cez predný lalok hypofýzy. Hormón kortizol reguluje metabolizmus cukrov – zvyšuje hladinu cukru v krvi. (Glukoneogenéza – tvorba cukrov z nesacharidových látok – rozpad bielkovín na aminokyseliny a ich premena na cukry.) Glukokortikoidy majú protizápalový a protialergický účinok, čo sa využíva v liečbe. Okrem prirodzeného kortizolu sa podarilo vyrobiť aj väčšie množstvo derivátov – napr. prednizón – proti zápalom. Androgény – hormóny s podobným účinkom ako testosterón.

Dreň nadobličiek človeka produkuje hormóny adrenalín a noradrenalín. Obidva hormóny menia priesvitnosť ciev a zvyšujú činnosť srdca. Spolu s glukokortikoidmi zvyšujú odolnosť organizmu voči stresu. Funkcia drene je riqadená nervovo. (vegetatívne – parasympaticus, sympaticus.)

a.) Adrenalín vyvoláva zvýšenie srdcovej činnosti – zvyšuje silu srdcových kontrakcií tým saj srdcový výdaj. Zvyšuje systolický krvný tlak. (Srdce zastavené v narkóze možno adrenalínom priviesť zase k činnosti.) Zvyšuje hladinu cukru v krvi (štiepenie glykogénu na glukózu).

b.) Noradrenalín zvyšuje krvný tlak (systoliský aj diastolický) tým, že zužuje periférne cievy (vazokonstrikcia). Viac sa ho tvorí v nervovej sústave ako v nadobličkách (mediátor). Obidva hormóny pôsobia na premenu látok. Rozširujú prieduchy ochabnutím hladkých svalov v ich stenách, spolu s kortizolom zvyšujú odolnosť proti stresu. Mobilizujú zdroje energie (rozklad tukov), povzbudzujú obehovú sústavu, zlepšujú dýchanie a činnosť mozgu. Dreň nie je pre život nevyhnutná.

Pankreas je dôležitou žľazou tráviacej sústavy – vonkajšie vylučovanie. Zároveň je endokrinnou žľazou – Langerhansové ostrovčeky produkujú dva hormóny – inzulín a glukagón – zasahujú do metabolizmu sacharidov.

a.) Inzulín reguluje hladinu cukru v krvi – pôsobí na prenikanie glukózy do buniek (utilizácia), čím znižuje hladinu glukózy v krvi. Zvyšuje využitie glukózy v tkanivách a ukladanie glykogénu v pečeni a vo svaloch.

Diabetes mellitus – cukrovka – zvýšená hladina cukru v krvi a jej výskyt v moči. Postihuje 2% ľudí. Dva typy cukroviek.

• DM 1.typu – pri nedostatku inzulínu (poškodené sú žľazové bunky pankreasu). Ťažká forma- úplne chýba inzulín, postihuje najmä mladistvých. Ľahká forma – iba čiastočná porucha sekrécie inzulínu – neobézni dospelí.

• DM 2.typu – v krvi je dostatok alebo nadbytok inzulínu. V tkanivách chýbajú raceptory na inzulín – pokles tkanivovej citlivosti na inzulín. Je typický pre obéznych – prejedanie.

b.) Glukagón je antagonista inzulínu – zvyšuje hladinu cukru v krvi rozpadom glykogénu v pečeni. (zvyšuje aj glukeogenézu – tvorbu cukrov z aminokyselín.)

Týmus je nepárová žľaza uložená za hrudnou kosťou. Maximálnu hmotnosť dosahuje v detstve, po puberte nastáva jej zánik (involúcia) a premena na tukové tkanivo. Pôvodne sa pokladal za endokrinnú žľazu (brzdí účinok pohlavných orgánov). Týmus patrí k lymfatickým tkanivám – je zdrojom T-lymfocytov, „vyškolenie“ T-lymfocytov.

Pohlavné hormóny sa tvoria u mužov v semenníkoch, u žien vo vaječníkoch a v malých množstvách v kôre nadobličiek, počas gravidity v placente. Mužské pohlavné hormóny – androgény a ženské pohlavné hormóny – estrogény a gestagény. Obidve pohlavia tvoria aj mužské aj ženské pohlavné hormóny, ale v rôznych koncentráciách.

Testosterón je najdôležitejší mužský hormón, ktorý vzniká v semenníkoch činnosťou Leydigových buniek. Jeho produkciu a vyparovanie riadi hormón adenohypofýzy- lutewinizačný hormón. Podobné účinky ako testosterón majú androgény kôry nadobličiek (nepodliehajú vplyvu LH.) testosterón pôsobí na primárne a sekundárne pohlavné znaky. Primárne – rast pohlavných orgánov samcov, sekundárne – mužské proporcie, svalstvo, zarastanie, ochlpenie, rast hrtanu, mutácia. Krátko pred pubertou sa zvýš jeho produkcia a spôosobí relatívnyt rýchly radt pohlavných orgánov. (v testes sa vyskytuje aj malé množstvo estrogénov a u žien androgény.) testosterón riadi aj pohlavnú aktivitu samcov. Má podobné účinky v tele muža ako estrogény v tele ženy.

Vaječníky sú tvorené kôrou a dreňou. Kôra sa vyznačuje množstvom vačkov (folikulov). Väzivové bunky dozrievajúceho folikula produkujú ženské pohlavné hormóny – estrogény (estradiol, estriol, estrón).

Estrogény produkujú Graafove folikuly. Tvorba estrogénov podlieha vplyvu luteinizačného hormónu z hypofýzy. (naopak estrogény v krvi znižujú LH v hypofýze.) Vplývajú na vývin primárnych a sekundárnych pohlavných znakov a na pohlavnú aktivitu. Primárne znaky – vaječníky, vajcovody, rast svalového tkaniva, maternice, tvorba cervikálneho hlienu – znižujú kyslosť pošvy. Vplývajú na sekundárne pohlavné znaky – rozloženie tuku, prsia.

Gestagény hlavným predstaviteľom je progesterón. Produkuje ho žlté teliesko (corpus luteum). Pripravuje maternicu na prijatie oplodneného vajíčka, je nevyhnutný pre normálny priebeh tehotenstva, pôsobí pri rozvoji mliečnej žľazy (aj s estrogénmi), udržuje sekrečnú fázu sliznice maternice v začiatočnom období po oplodnení vajíčka. Jeho nedostatok v gravidite spôsobuje potraty. (v gravidite tlmí sťahy maternice – proti oxytocínu.) Neskôr je zdrojom progesterónu placenta. Počas tehotenstva vzniká v žltom teliesku hormón relaxíIn, ktorý uvoľňuje väzivo panvy (spona lonových kostí) pre nastavajúci pôrod. (placenta vzniká z choria vyvíjajúceho sa zárodku s endometriom.).