Monoamini: dopamin, norepinefrin, epinefrin, melatonin.
Jodtironini: tetrajodtironin (tiroksin, T 4), trijodtironin (T 3).
Protein-peptid: oslobađajući hormoni hipotalamusa, hormoni hipofize, hormoni gušterače i gastrointestinalnog trakta, angitenzini i dr.
Steroidi: glukokortikoidi, mineralokortikoidi, spolni hormoni, metaboliti kolekalciferola (vitamin D).
Životni ciklus hormona
1. Sinteza.
2. lučenje.
3. Prijevoz. Autokrino, parakrino i distantno djelovanje. Važnost proteina nosača za steroidne i tiroidne hormone.
4. Interakcija hormona s receptorima ciljnih stanica.
A) vodotopljivi hormoni (peptidi, kateholamini) vežu se za receptore na membrani ciljne stanice. Membranski receptori za hormone: kemosenzitivni ionski kanal; G- bjelančevine. Kao rezultat toga, u ciljnoj ćeliji se pojavljuju sekundarni posrednici(npr. cAMP). Promjena aktivnosti enzima → biološki učinak.
b) topljivi u mastima hormoni (steroidi, štitnjače koji sadrže jod) prodiru kroz staničnu membranu i vežu se na receptore unutar ciljne stanice. Kompleks “hormon-receptor” regulira ekspresiju → razvoj biološkog učinka.
5. Biološki učinak (kontrakcija ili opuštanje glatkih mišića, promjene u brzini metabolizma, propusnosti stanične membrane, sekretorne reakcije itd.).
6. Inaktivacija hormona i/ili njihovo izlučivanje (uloga jetre i bubrega).
Povratne informacije
Brzina lučenja hormona precizno se kontrolira sustavom interne kontrole. U većini slučajeva lučenje je regulirano mehanizmom negativna povratna informacija(iako je to izuzetno rijetko pozitivni inverz veza). Dakle, endokrina stanica je sposobna uočiti posljedice lučenja pojedinog hormona. To joj omogućuje da prilagodi razinu lučenja hormona kako bi osigurala željenu razinu biološkog učinka.
A. Jednostavna negativna povratna informacija.
Ako biološki učinak povećava se , količina hormona koju luči endokrina stanica naknadno će biti odbiti .
Kontrolirani parametar je razina aktivnosti ciljne stanice. Ako ciljna stanica slabo reagira na hormon, endokrina će stanica otpustiti više hormona kako bi postigla željenu razinu aktivnosti.
B. Složena (kompozitna) negativna povratna sprega provodi se na različitim razinama.
Isprekidane linije prikazuju različite opcije negativnih povratnih informacija.
B. Pozitivne povratne informacije: na kraju folikularne faze ženskog reproduktivnog ciklusa povećava se koncentracija estrogena, što dovodi do oštrog povećati lučenje (vršno) LH i FSH koje se događa prije ovulacije.
Samostalni rad na temu: „Fiziologija endokrilni sustav»
ženskih spolnih hormona
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
Dana od vrhunca LH
Dana od početka ciklusa
Riža. 1. Promjena razine adenohipofiznih gonadotropina (LH, FSH), hormona jajnika (progesterona i estradiola) i bazalna tjelesna temperatura tijelo tijekom ženskog reproduktivnog ciklusa.
Uz grafikone upiši nazive hormona.
U jajnik tijekom ženskog spolnog ciklusa (traje 28 dana) postoje:
1. Folikularna faza, koja traje od ______ do ______ dana ciklusa. U ovoj fazi u jajniku ________________________________________________________________________________
2. Ovulacija ( OKO) javlja se _____ dana ciklusa. Ovulacija je ___________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ovulaciji prethodi vrhunac hormona _________.
3. Faza žuto tijelo, koji traje od ______ dana do _______ dana. U ovoj fazi u jajniku _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
U maternica tijekom ženskog spolnog ciklusa razlikuju se:
1. Menstruacija ( M) – ____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
2. Proliferativna faza - _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Sekretorna faza - ________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Iskorištavati riža. 1 dopuni rečenice:
1. Najveća koncentracija estradiola u plazmi na _______ dan ciklusa, tj. u ________________________ fazi.
2. Najveća koncentracija progesterona u plazmi na _______ dan ciklusa, tj. u ________________________ fazi.
3. Neposredno prije ovulacije dolazi do vrhunca hormona __________________.
4. Porast bazalne tjelesne temperature tijekom ovulacije i u fazi žutog tijela povezan je s lučenjem hormona ________________________________.
Menopauza
Menopauza je ________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
U menopauzi lučenje:
a) progesteron, estradiol __________________________
b) FSH, LH __________________________
c) spolni hormoni (androgeni) u kori nadbubrežne žlijezde _________________
Tijekom menopauze mijenja se aktivnost tjelesnih sustava: ______________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Pinealna žlijezda (pinealna žlijezda)
Hormon epifize: _______________________________________
(aminokiselina triptofan → serotonin → ____________________)
regulacija lučenja:
Tama (stimulirajući učinak) → mrežnica → retino-hipotalamički trakt → lateralni hipotalamus → leđna moždina → simpatički živci(preganglijski neuron) → gornji cervikalni ganglij → postganglijski neuron → pinealociti epifize → pojačana sinteza i izlučivanje melatonina.
Napomena: 1) posrednik postganglijskog neurona, koji je u interakciji s β-adrenergičkim receptorima pinealocita epifize, _____________________________________
2) svjetlost ima _________________________ učinak na sintezu i izlučivanje melatonina
3) 70% dnevne proizvodnje hormona pada na noćne sate
4) stres _____________________ lučenje melatonina
Mehanizam djelovanja i učinak
1. Melatonin _____________ izlučivanje gonadoliberina hipotalamusa i ________________ adenohipofize → smanjenje spolnih funkcija.
2. Uvođenje melatonina uzrokuje laganu euforiju, san.
3. Do početka puberteta razina melatonina je _______________________________.
4. Tijekom ženskog spolnog ciklusa mijenja se razina melatonina: tijekom menstruacije - ___________________________, a tijekom ovulacije - _________________________.
5. Epifiza je biološki sat, jer zahvaljujući njemu dolazi do privremene prilagodbe.
Kliničke manifestacije nedostatak i višak hormona:
1. Tumori koji razaraju epifizu, _______________________ spolnu funkciju.
2. Tumori koji potječu iz pinealocita praćeni su _________
spolna funkcija.
Regulacija razine Ca 2+ u krvi
4169 0
Jedan od nužnih podsustava u organizaciji endokrinih funkcija je periferni metabolizam hormona. Najvažniju ulogu u perifernim transformacijama hormona imaju procesi katabolizma. Katabolizam hormona je skup procesa enzimske razgradnje početne kemijske strukture izlučenih hormonskih spojeva.
Prema osnovnoj fiziološkoj biti, katabolički procesi, kao što je već navedeno, primarno su način ireverzibilne deaktivacije hormona i osiguravanja hormonske ravnoteže, uravnotežujući proizvodnju hormona i pripremajući stanice za primanje nove porcije hormonalnih informacija. Kemijska razgradnja hormona, koja se provodi uz pomoć posebnih enzimskih sustava, događa se u različitim tkivima, ali prvenstveno u splanhničkom sustavu i bubrezima. Ovi organi uzrokuju inaktivaciju hormona, pripremaju ih za izlučivanje iz tijela.
Istodobno, značaj metaboličkih procesa na periferiji nije ograničen samo na ireverzibilnu inaktivaciju hormona. U organima koji kataboliziraju i, što je posebno važno, u organima koji reagiraju, mogu se odvijati metabolički procesi koji dovode do aktivacije, reaktivacije, interkonverzija hormona i pojave nove hormonske aktivnosti (Sl. 44).
Procesi aktivacije uključuju, na primjer, pretvorbu izlučenog androstenediona u testosteron, testosterona u 5a-dihidrotestosteron ili androstandiole, izlučenog estrona u estradiol, tiroksina u trijodtironin i angiotenzina I u angiotenzine II i III. Primjeri reaktivacije uključuju prijelaz kortizona u kortizol, obnavljanje strukture testosterona i estradiola iz njihovih metabolita - androstenediona, odnosno estrona.
Primjeri interkonverzija hormona drugačiji tip su pretvorba androgena u estrogene u hipotalamusu i drugim dijelovima mozga, kao i u masnom tkivu i prijelaz 17-hidroksikortikosteroida u androgene. Konačno, procesi enzimske transformacije hormona na periferiji u spojeve s novom vrstom hormonske aktivnosti uključuju stvaranje enkefalina, endorfina i memorijskih peptida iz β-lipotropina. Sve te metaboličke reakcije u tkivima koja reagiraju očito igraju ključnu ulogu u lokalnoj regulaciji i samoregulaciji učinkovitosti hormona.
U uvjetima fiziološkog mirovanja, metabolički procesi na periferiji su u stanju ravnoteže s procesima proizvodnje hormona. Putovi i brzine transformacije hormona proučavaju se biokemijskim metodama in vivo i in vitro, koje su općeprihvaćene za sve bioorganske spojeve.
U ovom slučaju koriste se hormoni označeni s 3H. 14C i 125I. radioaktivne tvari davati u fiziološkim koncentracijama u tijelo u pokusima in vivo ili u medij s inkubiranim komadićima, presjecima, homogenatima tkiva i subcelularnim frakcijama u pokusima in vitro. U određenim vremenskim intervalima nakon injekcije hormona ili početka inkubacije tkiva koja se proučavaju s njim, označeni hormonski metaboliti iz biološki materijal ekstrahiran, pročišćen različitim kromatografskim postupcima, zatim identificiran i kvantificiran. U pokusima in vivo proizvodi pretvorbe hormona obično se određuju u izlučevinama.
Kao integralni pokazatelji intenziteta metaboličkih procesa in vivo često se koriste poluvrijeme hormona (T1/2) i metabolički klirens (MCR).
Poluživot hormona je vrijeme tijekom kojeg se koncentracija dijela radioaktivnog hormona unesenog u krv nepovratno prepolovi. U tablici. 12 prikazuje vrijednosti različitih hormona.
Tablica 12. Vrijednost poluživota nekih hormona u zdrava osoba(generalizirani prosjeci) 
Stopa metaboličkog čišćenja hormona karakterizira volumen krvi koji je potpuno i nepovratno očišćen od hormona tijekom određenog vremenskog razdoblja.
Metabolizam steroidnih hormona odvija se uglavnom bez cijepanja steroidnog kostura i svodi se uglavnom na reakcije redukcije dvostruke veze u prstenu A (u glavnim obiteljima hormona, osim estrogena); oksidacija - obnova nekih funkcija kisika; hidroksilacija ugljikovih atoma. Provodi se prilično intenzivno ne samo u sustavu katabolizirajućih organa (jetra, crijeva, bubrezi), već iu mozgu, mišićima, koži i drugim tkivima, isključujući timusno-limfoidni.
Svi steroidni hormoni koji sadrže D4-3-keto skupinu u prstenu A (kortikosteroidi, progestini, izlučeni androgeni) imaju zajednički put transformacije koji se sastoji od dvije uzastopne faze (Dorfman, 1960.):
Prva faza se svodi na redukciju D4-dvostruke veze uz stvaranje dihidro derivata steroida i provodi se pod djelovanjem NADPH-ovisnih enzima nazvanih 5a- i 5b-reduktaza, 5a-reduktaze su lokalizirane uglavnom u mikrosomalne i nuklearne frakcije stanice. S druge strane, β-reduktaze su u pravilu lokalizirane u topivoj frakciji stanice (citosol) i tvore 5β-derivate steroida.
Tako nastaju 5a- i 5b-dihidroforme kortikosteroida (dihidrokortizoli, dihidrokortikosteroni, dihidroaldosteroni), progestina (dihidroprogesteroni) i testosterona (dihidrotestosteroni). U isto vrijeme, i 5a- i 5b-redukcija kortikosteroida očito dovodi do gotovo potpune inaktivacije hormona. U slučaju progestina, samo 5/5-redukcija dovodi do inaktivacije početnog hormonskog spoja, 5a-dihidroprogesteron (5a-DPr) može imati izraženu progestinsku aktivnost. U slučaju androgena, reakcija 5a-reduktaze, koja dovodi do stvaranja 5a-DT iz T, uzrokuje značajno povećanje androgene aktivnosti.
Istodobno, 5β-redukcija T u sisavaca uzrokuje gotovo potpuni nestanak androgene i anaboličke aktivnosti hormona. Međutim, 5c-derivati od T vjerojatno nisu. Xia biološki inertni spojevi. Gubeći androgenu i anaboličku aktivnost, mogu steći neka nova svojstva. Dakle, 5b-DT i neki od njegovih metabolita u pilećim embrijima imaju sposobnost induciranja sinteze hemoglobina i pojačavanja eritropoeze (Irving et al., 1975).
Drugi opća pozornica transformacija D4-3-ketosteroidnih hormona, nakon reakcija 5-reduktaze, je hidrogenacija 3-keto skupine uz stvaranje Za- i 3v-hidroksi derivata steroidnih hormona.
Ove se reakcije provode uz sudjelovanje enzima Za- i 3b-hidroksisteroid dehidrogenaza (oksidoreduktaza), koji u prisutnosti NADPH ili NADH reduciraju 3-keto skupine u 3-hidroksi skupinu. Oba enzima mogu postojati u stanicama iu topljivom obliku iu obliku povezanom s membranama endoplazmatskog retikuluma. Kao rezultat reakcija β-hidroksisteroid dehidrogenaze nastaju tetrahidroforme steroidnih hormona. Očigledno, tetrahidrometaboliti steroida u većini slučajeva više nemaju izravnu biološku aktivnost i mogu se finalni proizvodi katabolizam odgovarajućih hormona.
Također je poznat još jedan uobičajeni put metabolizma steroida. Međutim, ima uže značenje, jer je svojstveno samo C21-steroidnim hormonima. Svodi se na redukciju keto skupine na 20. ugljikovom atomu, a osiguravaju ga mikrosomalni i citosolni enzimi 20a- i 20c-oksisteroid dehidrogenaze ili oksidoreduktaze (vidi gore, B).
Kao rezultat reakcije 20-oksidhidrogenaze nastaju 20-dihidro derivati C21 steroida u kojima je hidroksilna skupina orijentirana ili na 20a- ili 20b-položaj. Supstrati za ovu reakciju mogu biti i izvorno izlučeni steroidi i njihovi tetrahidrometaboliti. Istovremeno, 20a-hidroksi derivati samih hormona, za razliku od 20b-derivata, mogu imati izraženu hormonska aktivnost. U isto vrijeme, 20a-, 20c-dihidroforme steroida s reduciranim A prstenom također su biološki neaktivne. Metaboliti C21-steroida s reduciranim bočnim lancem i reduciranim A prstenom čine značajan udio konačnih, izlučenih metabolita kortikosteroida i progestina.
Konačno, periferni metabolizam svih steroidnih hormona karakteriziraju do određene mjere procesi hidroksilacije na različitim položajima steroidne molekule. Procesi hidrogenacije odvijaju se uglavnom u jetri pod djelovanjem mikrosomalnih monooksigenaza (hidroksilaza) - enzima ovisnih o citokromu P450. Ovaj enzimski sustav hepatocita sličan je hidroksilazama steroidogenih endokrinih stanica, ali ne uključuje adrenodoksin, enzimsku komponentu specifičnu za biosintezu steroidnih hormona. Zanimljivo je da mnoge izoforme monooksigenaza aktivno pretvaraju istodobno ksenobiotike - mikromolekularne lijekove, toksine i karcinogene.
Svi navedeni metaboliti steroidnih hormona slabo su topljivi u vodi te se u jetri prije izlučivanja pretvaraju u parne spojeve (konjugate) - estere sa sumpornom, glukuronskom i nekim drugim kiselinama. Sinteza etera s glukuronskom kiselinom (glukuronidi) i estera sa sumpornom kiselinom (sulfati) uobičajeni je završni korak u katabolizmu većine steroidnih hormona, koji neposredno prethodi procesima izlučivanja.
Esterifikacija steroida povećava njihovu topljivost u vodi i povećava prag reapsorpcije u zavojitim tubulima bubrega i crijevne sluznice. Osim toga, u nekim slučajevima dodatno inhibira biološku aktivnost spojeva. Korak uparivanja nije specifičan za steroidne hormone.
Stvaranje esterske veze s metabolitima steroidnih hormona složen je enzimski proces koji se uglavnom odvija na hidroksilnoj skupini C3-steroida (vidi gore).
Kod većine proučavanih vrsta, uz rijetke iznimke (npr. zamorac), približno 90% metabolita steroidnih hormona izlučuje se u obliku glukuronida i sulfata. Osim glukuronida i sulfata, u ekskretima se nalaze fosfati i konjugati s glutationom, N-acetilglukozamin i proteini (Yudaevidr., 1976).
Polarni C21 i C19 karboksimetaboliti ili njihovi odgovarajući karboformi također su pronađeni u urinu (Taylor, 1970; Monder i Bradlow, 1977). Karboksi oblici ovih spojeva nazivaju se etinske kiseline.
Razine organizacije regulatornih sustava.
Uloga hormona u regulaciji metabolizma.
Hormoni srži nadbubrežne žlijezde, štitnjače, paratiroide i gušterače.
Za normalno funkcioniranje višestaničnog organizma nužan je odnos između pojedinih stanica, tkiva i organa. Taj odnos ostvaruju 4 glavna sustava regulacije.
Središnji i periferni živčani sustav kroz živčanih impulsa i neurotransmitere;
endokrini sustav kroz endokrine žlijezde i hormoni koji se izlučuju u krv i utječu na metabolizam različitih ciljnih stanica;
Parakrini i autokrini sustav kroz različite spojeve koji se izlučuju u međustanični prostor i stupaju u interakciju s receptorima bilo obližnjih stanica ili iste stanice (prostaglandini, gastrointestinalni hormoni, histamin itd.);
Imunološki sustav preko specifičnih proteina (citokini, antitijela).
Sustavi metaboličke regulacije. A - endokrini - hormone izlučuju žlijezde u krv, transportiraju krvotokom i vežu se na receptore ciljnih stanica;
B – parakrini – hormoni se izlučuju u izvanstanični prostor i vežu se na membranske receptore susjednih stanica;
B – autokrini – hormoni se izlučuju u izvanstanični prostor i vežu na membranske receptore stanice koja luči hormone:
Razine organizacije regulatornih sustava
3 hijerarhijske razine.
Prva razina- CNS.Živčane stanice primaju signale iz vanjske i unutarnje okoline, pretvaraju ih u oblik živčanog impulsa i prenose kroz sinapse pomoću kemijskih signala – medijatora. Medijatori uzrokuju metaboličke promjene u efektorskim stanicama.
Druga razina je endokrini sustav. Uključuje hipotalamus, hipofizu, periferne endokrine žlijezde (kao i pojedinačne stanice) koje sintetiziraju hormone i otpuštaju ih u krv pod djelovanjem odgovarajućeg podražaja.
Treća razina je intracelularna. Sastoji se od metaboličkih promjena unutar stanice ili određenog metaboličkog puta koje proizlaze iz:
- promjene aktivnosti enzima po aktivacija ili inhibicija;
- promjene u broju enzima mehanizmom indukcije ili potiskivanja sinteze proteina ili promjenama u brzini njihove destrukcije;
- promjene brzine vozila tvari preko staničnih membrana.
Uloga hormona u regulaciji metabolizma i funkcija
Hormoni su integrirajući regulatori koji povezuju različite regulacijske mehanizme i metabolizam u različitim organima. Oni funkcioniraju kao kemijski glasnici koji prenose signale koji se javljaju u različitim organima i središnjem živčanom sustavu. Odgovor stanice na djelovanje hormona vrlo je raznolik i određen je kako kemijskom strukturom hormona tako i vrstom stanice na koju je djelovanje hormona usmjereno.
Hormoni(gr. hormao- Pokrenuo sam se) - to su biološki aktivne tvari, različite kemijske prirode, koje proizvode specijalizirani organi i tkiva (endokrine žlijezde) koje ulaze izravno u krv i provode humoralnu regulaciju metabolizma i tjelesnih funkcija. Svi hormoni karakteriziraju visoka specifičnost djelovanja.
Hormonoidi- tvari koje se proizvode u brojnim tkivima i stanicama (ne u specijaliziranim organima), poput hormona, a utječu na metaboličke procese i funkcije tijela. Hormonoidi često djeluju unutar stanica u kojima nastaju ili se šire difuzijom i djeluju u blizini mjesta nastanka, a neki hormoni ulaze i u krvotok. Ne postoje oštre razlike između hormona i hormonoida.
Endokrilni sustav je funkcionalna zajednica stanica, tkiva i organa specijaliziranih za unutarnje izlučivanje. Njihova glavna funkcija je sinteza i izlučivanje u unutarnju okolinu tijela (inkrecija) molekula hormona. Dakle, endokrini sustav provodi hormonsku regulaciju vitalnih procesa. Endokrinu funkciju imaju: 1) organi ili žlijezde unutarnjeg izlučivanja, 2) endokrino tkivo u organu, čija funkcija nije ograničena na unutarnje izlučivanje, 3) stanice koje uz endokrine i neendokrine funkcije.
Organi, tkiva i stanice s endokrinom funkcijom
|
tkivo, stanice | |||
|
endokrine žlijezde | |||
|
Hipofiza a) Adenohipofiza |
Kortikotrofi Gonadotrofi Tireotrofi Somatotrofi Laktotrofi |
Kortikotropin Melanotropin Folitropin Lutropin Tireotropin Somatotropin Prolaktin |
|
|
b) neurohipofiza |
Pituiciti |
Vazopresin Oksitocin Endorfini |
|
|
Nadbubrežne žlijezde a) kora b) medula |
zona zona fasciculata zona reticularis kromafine stanice |
Mineralokortikoidi Glukokortikoidi Seksualni steroidi Adrenalin (norepinefrin) Adrenomedulin |
|
|
Štitnjača |
Folikularni tireociti K-stanice |
Trijodtironin Tetrajodtironin Kalcitonin |
|
|
Paratiroidne žlijezde |
Glavne stanice K stanice |
Paratirin kalcitonin |
|
|
Pineociti |
Melatonin |
||
|
Organi s endokrinim tkivom | |||
|
gušterača |
Otočići Langerhansovih alfa stanica beta stanica delta stanica |
Glukagon Inzulin Somatostatin |
|
|
Spolne žlijezde a) testisi b) jajnici |
Leydigove stanice Sertolijeve stanice Granulozne stanice Žuto tijelo |
Testosteron Esterogeni Inhibin Estradiol Estron Progesteron Progesteron |
|
|
Organi s endokrinom funkcijom stanica | |||
|
Gastrointestinalni trakt |
Endokrine i enterokromafine stanice želuca i tanko crijevo |
Regulacijski peptidi |
|
|
Posteljica |
Sinciciotrofoblast Citotrofoblast |
Korionski gonadotropin Prolaktin Estriol Progesteron |
|
|
timociti |
Timozin, Timopoetin, Timulin |
||
|
JUGA Peritubularne stanice Tubuli |
renin eritropoetin kalcitriol |
||
|
Atrijski miociti |
Atriopeptid Somatostatin Angiotenzin-II |
||
|
Krvne žile |
Endoteliociti |
Endotelini NE Hiperpolarizirajući faktor Prostaglandini Regulatori adhezije |
Sustav stanica sposobnih za transformaciju aminokiselina u različite hormone i zajedničkog embrionalnog podrijetla tvori APUD sustav (oko 40 vrsta stanica koje se nalaze u središnjem živčanom sustavu (hipotalamus, mali mozak), endokrinim žlijezdama (hipofiza, pinealna žlijezda, Štitnjača, pankreasni otočići, nadbubrežne žlijezde, jajnici), u gastrointestinalnom traktu, plućima, bubrezima i urinarnom traktu, paraganglijima i placenti) APUD je kratica nastala od prvih slova engl. riječi amini amini, prekursor prekursor, apsorpcija asimilacija, apsorpcija, dekarboksilacija dekarboksilacija; sinonim za difuzni neuroendokrini sustav. Stanice APUD sustava - apudociti - sposobne su sintetizirati biogene amine (kateholamine, serotonin, histamin) i fiziološki aktivne peptide, nalaze se difuzno ili u skupinama među stanicama drugih organa. Stvaranje koncepta APUD sustava olakšano je istovremenom detekcijom u endokrinim stanicama koje proizvode peptide i neuronima velikog broja peptida koji imaju ulogu neurotransmitera ili se izlučuju u krvotok kao neurohormoni. Utvrđeno je da biološki aktivni spojevi koje proizvode stanice APUD sustava obavljaju endokrine, neurokrine i neuroendokrine funkcije.
Značajke hormona:
- hormoni su prisutni u krvi u vrlo niskim koncentracijama
(do 10 -12 moliti);
- svoj učinak ostvaruju putem posrednika – instant messengera;
- hormoni mijenjaju aktivnost već postojećih enzima ili pojačavaju sintezu enzima;
- djelovanjem enzima upravlja središnji živčani sustav;
- hormoni i endokrine žlijezde povezani su izravnim i povratnim mehanizmom.
Mnogi hormoniprenijeti po krvi, ne samostalno, već sabjelančevine nosači krvne plazme.Uništavaju se hormoni u jetripovučena produkti njihovog razaranja putem bubrega.
U ciljnim organima (koje dopiru hormoni) na površini stanica imaspecifične receptore , koji "prepoznaju" svoj hormon, ponekad ti receptori nisu na staničnoj membrani, već na jezgri unutar stanice.
Sintetizirani hormoni talože se u odgovarajućim žlijezdama u različitim količinama:
zaliha steroidni hormoni- dovoljno za opskrbu tijela nekoliko sati,
zaliha proteinsko-peptidni hormoni(u obliku prohormona) dovoljno za
1 dan
zaliha kateholamini- uključeno nekoliko dana,
zaliha hormoni štitnjače- uključeno nekoliko tjedana.
Izlučivanje hormona u krv (egzocitozom ili difuzijom) događa se neravnomjerno - ima pulsirajući karakter ili se opaža cirkadijalni ritam. U krvi su proteinsko-peptidni hormoni i kateholamini obično u slobodnom stanju, steroidni i hormoni štitnjače vežu se na specifične proteinske nosače. Poluživot hormona u plazmi je: kateholamina - sekunde, proteinsko-peptidnih hormona - minute, steroidnih hormona - sati, hormona štitnjače - nekoliko dana. Hormoni djeluju na ciljne stanice interakcijom s receptorima; njihovo odvajanje od receptora događa se nakon desetaka sekundi ili minuta. Svi hormoni se na kraju uništavaju, dijelom u ciljnim stanicama, posebno intenzivno u jetri. Iz tijela se izlučuju uglavnom metaboliti hormona, nepromijenjeni hormoni - u vrlo malim količinama. Glavni put njihovog izlučivanja je kroz bubrege s urinom.
Fiziološki učinak hormona određuju različiti čimbenici, na primjer:
koncentracija hormona(što je određeno brzinom inaktivacije kao rezultatom razgradnje hormona, koja se uglavnom događa u jetri, i brzinom izlučivanja hormona i njegovih metabolita iz tijela),
afinitet za proteine nosače(steroidni hormoni i hormoni štitnjače transportiraju se krvotokom u kombinaciji s proteinima),
broj i vrsta receptora na površini ciljnih stanica.
Sintezu i izlučivanje hormona stimuliraju vanjski i unutarnji signali koji ulaze u CNS.
Ove signale šalju neuroni hipotalamus, gdje stimuliraju sinteza peptidaoslobađanje hormona(s engleskog, osloboditi- oslobađanje) - liberini i statini.
Liberini stimuliraju, a statini inhibirajusinteza i sekrecija hormona prednje hipofize.
Hormoni prednje hipofize tzvtropski hormoni, potiču stvaranje i lučenje hormona perifernih endokrinih žlijezda, koji ulaze u opću cirkulaciju i stupaju u interakciju s ciljnim stanicama.
Shema odnosa regulacijskih sustava tijela. 1 - sinteza i izlučivanje hormona stimuliraju se vanjskim i unutarnjim signalima; 2 - signali kroz neurone ulaze u hipotalamus, gdje stimuliraju sintezu i izlučivanje oslobađajućih hormona; 3 - oslobađajući hormoni stimuliraju (liberini) ili inhibiraju (statini) sintezu i izlučivanje trostrukih hormona hipofize; 4 - trostruki hormoni potiču sintezu i lučenje hormona perifernih endokrinih žlijezda; 5 - hormoni endokrinih žlijezda ulaze u krvotok i komuniciraju s ciljnim stanicama; 6 - promjena koncentracije metabolita u ciljnim stanicama mehanizmom negativne povratne sprege inhibira sintezu hormona endokrinih žlijezda i hipotalamusa; 7 - sintezu i izlučivanje trostrukih hormona potiskuju hormoni endokrinih žlijezda; ⊕ - stimulacija sinteze i lučenja hormona; ⊝ - supresija sinteze i lučenja hormona (negativna povratna sprega).
Održavanje razine hormona u tijelu mehanizam negativne povratne sprege veze. Promjene koncentracije metabolita u ciljnim stanicama mehanizmom negativne povratne sprege inhibira sintezu hormona, djelujući ili na endokrine žlijezde ili na hipotalamus. Sinteza i sekrecijatropski hormonipotiskuju hormoni endokrinih perifernih žlijezda. Takve povratne sprege djeluju u sustavima regulacije hormona. nadbubrežne žlijezde, štitnjača, spolne žlijezde.
Nisu sve endokrine žlijezde regulirane na ovaj način:
G hormoni stražnje hipofize - vazopresin i oksitocin - sintetizirani u hipotalamusu kao prekursori i pohranjeni su u granulama terminalnih aksona neurohipofize;
Izlučivanje hormona gušterače (inzulina i glukagona) izravno ovisi o koncentraciji glukoze u krvi.
Proteinski spojevi niske molekulske mase također su uključeni u regulaciju međustaničnih interakcija - citokini. Učinak citokina na razne funkcije stanice zbog njihove interakcije s membranskim receptorima. Kroz stvaranje unutarstaničnih glasnika signali se šalju u jezgru gdje se javljaju aktivacija određenih gena i indukcija sinteze proteina. Svi citokini dijele sljedeća zajednička svojstva:
sintetiziraju se tijekom imunološkog odgovora tijela, služe kao medijatori imunoloških i upalnih reakcija i imaju uglavnom autokrinu, u nekim slučajevima parakrinu i endokrinu aktivnost;
djeluju kao čimbenici rasta i čimbenici stanične diferencijacije (istodobno uzrokuju pretežno spore stanične reakcije koje zahtijevaju sintezu novih proteina);
imaju pleiotropno (polifunkcionalno) djelovanje.
1. Definicija pojma "hormoni", klasifikacija i općenito biološki znakovi hormoni.
2. Klasifikacija hormona po kemijskoj prirodi, primjeri.
3. Mehanizmi djelovanja distantnih hormona i hormona koji prodiru u stanicu.
4. Posrednici djelovanja hormona na metabolizam - ciklički nukleotidi (cAMP, cGMP), Ca2 + ioni, inozitol trifosfat, citosol receptorski proteini. Reakcije sinteze i raspada cAMP.
5. Kaskadni mehanizmi aktivacije enzima kao način pojačanja hormonskog signala. Uloga protein kinaza.
6. Hijerarhija hormonalnog sustava. Princip povratne sprege u regulaciji lučenja hormona.
7. Hormoni hipotalamusa i prednje hipofize: kemijska priroda, mehanizam djelovanja, ciljna tkiva i stanice, biološki učinak.
23.1. Definicija pojma "hormoni" i njihova klasifikacija po kemijskoj prirodi.
23.1.1. Naučite definiciju pojma: hormoni- biološki aktivni spojevi koje endokrine žlijezde izlučuju u krv ili limfu i utječu na metabolizam stanica.
23.1.2. Zapamtite glavne značajke djelovanja hormona na organe i tkiva:
- hormone sintetiziraju i oslobađaju u krv specijalizirane endokrine stanice;
- hormoni imaju visoku biološku aktivnost - fiziološki učinak se očituje kada je njihova koncentracija u krvi oko 10-6 - 10-12 mol / l;
- svaki hormon karakterizira vlastita jedinstvena struktura, mjesto sinteze i funkcija; nedostatak jednog hormona ne može se nadoknaditi drugim tvarima;
- hormoni, u pravilu, utječu na organe i tkiva udaljene od mjesta njihove sinteze.
23.1.3. Hormoni ostvaruju svoje biološko djelovanje tvoreći kompleks sa specifičnim molekulama – receptore . Stanice koje sadrže receptore za određeni hormon nazivaju se ciljne stanice za ovaj hormon. Većina hormona stupa u interakciju s receptorima koji se nalaze na plazma membrani ciljnih stanica; drugi hormoni stupaju u interakciju s receptorima koji se nalaze u citoplazmi i jezgri ciljnih stanica. Imajte na umu da nedostatak i hormona i njihovih receptora može dovesti do razvoja bolesti.
23.1.4. Neke hormone mogu sintetizirati endokrine stanice kao neaktivne prekursore - prohormoni . Prohormoni se mogu skladištiti u u velikom broju u posebnim sekretornim granulama i brzo se aktiviraju kao odgovor na odgovarajući signal.
23.1.5. Klasifikacija hormona na temelju njihove kemijske strukture. Različite kemijske skupine hormona prikazane su u tablici 23.1.
| Kemijski razred | Hormon ili grupa hormona | Glavno mjesto sinteze |
|---|---|---|
| Proteini i peptidi | Liberijanci Statini |
Hipotalamus |
| vazopresin Oksitocin |
Hipotalamus* | |
|
Tropski hormoni |
Prednja hipofiza (adenohipofiza) |
|
| Inzulin Glukagon |
Gušterača (Langerhansovi otočići) | |
| parathormon | paratiroidne žlijezde | |
| kalcitonin | Štitnjača | |
| Derivati aminokiselina | Jodotironini (tiroksin, trijodtironin) |
Štitnjača |
| Kateholamini (adrenalin, norepinefrin) |
Srž nadbubrežne žlijezde, simpatički živčani sustav | |
| Steroidi | Glukokortikoidi (kortizol) |
Kora nadbubrežne žlijezde |
| Mineralokortikoidi (aldosteron) |
Kora nadbubrežne žlijezde | |
| Androgeni (testosteron) |
testisi | |
| Estrogeni (estradiol) |
jajnici | |
| Progestini (progesteron) |
jajnici |
* Mjesto lučenja ovih hormona je stražnji režanj hipofize (neurohipofiza).
Treba imati na umu da oni osim pravih hormona i luče lokalni hormoni. Ove tvari sintetiziraju, u pravilu, nespecijalizirane stanice i djeluju u neposrednoj blizini mjesta proizvodnje (ne prenose se krvotokom u druge organe). Primjeri lokalnih hormona su prostaglandini, kinini, histamin, serotonin.
23.2. Hijerarhija regulacijskih sustava u tijelu.
23.2.1. Zapamtite da u tijelu postoji nekoliko razina regulacije homeostaze, koje su usko međusobno povezane i funkcioniraju kao jedan sustav(vidi sliku 23.1).
Slika 23.1. Hijerarhija regulacijskih sustava organizma (objašnjenja u tekstu).
23.2.2. 1. Signali iz vanjskog i unutarnjeg okruženja ulaze u središnji živčani sustav ( najviša razina regulacija, kontrola unutar cijelog organizma). Ti se signali pretvaraju u živčane impulse koji padaju na neurosekretorne stanice hipotalamusa. Hipotalamus proizvodi:
- liberali (ili faktori oslobađanja) koji stimuliraju lučenje hormona hipofize;
- statini - tvari koje inhibiraju lučenje ovih hormona.
Liberini i statini kroz sustav portalnih kapilara dospijevaju u hipofizu, gdje se proizvode tropski hormoni . Tropski hormoni djeluju na periferna ciljna tkiva i stimuliraju (znak “+”) stvaranje i izlučivanje hormoni perifernih endokrinih žlijezda. Hormoni perifernih žlijezda inhibiraju (znak "-") stvaranje tropskih hormona, djelujući na stanice hipofize ili neurosekretorne stanice hipotalamusa. Osim toga, hormoni, djelujući na metabolizam u tkivima, uzrokuju promjene u sadržaju metabolita u krvi , a one pak utječu (mehanizmom povratne sprege) na lučenje hormona u perifernim žlijezdama (bilo izravno ili preko hipofize i hipotalamusa).
2. Nastaju hipotalamus, hipofiza i periferne žlijezde prosječna razina regulacija homeostaze, osiguravajući kontrolu nekoliko metaboličkih putova unutar istog organa, ili tkiva, ili različitih organa.
Hormoni endokrinih žlijezda mogu utjecati na metabolizam:
- promjenom količine proteina enzima;
- kemijskom modifikacijom enzimskog proteina s promjenom njegove aktivnosti, kao i
- promjenom brzine transporta tvari kroz biološke membrane.
3. Intracelularni regulatorni mehanizmi su najniža razina regulacija. Signali za promjenu stanja stanice su tvari koje se stvaraju u samim stanicama ili ulaze u nju.
23.3. Mehanizmi djelovanja hormona.
29.3.1. Imajte na umu da mehanizam djelovanja hormona ovisi o njegovoj kemijskoj prirodi i svojstvima - topljivosti u vodi ili mastima. Prema mehanizmu djelovanja hormone možemo podijeliti u dvije skupine: izravnog i udaljenog djelovanja.
29.3.2. Hormoni izravnog djelovanja. Ova skupina uključuje lipofilne hormone (topljive u mastima) - steroidi i jodtironini . Ove tvari su slabo topljive u vodi i stoga stvaraju kompleksne spojeve s proteinima plazme u krvi. Ovi proteini uključuju i specifične transportne proteine (na primjer, transkortin, koji veže hormone kore nadbubrežne žlijezde) i nespecifične (albumine).
Hormoni izravnog djelovanja, zbog svoje lipofilnosti, mogu difundirati kroz dvostruki lipidni sloj membrane ciljne stanice. Receptori za te hormone nalaze se u citosolu. Ono u nastajanju kompleks hormon-receptor prelazi u jezgru stanice, gdje se veže za kromatin i djeluje na DNK. Uslijed toga mijenja se brzina sinteze RNA na predlošku DNA (transkripcija) i brzina stvaranja specifičnih enzimskih proteina na predlošku RNA (translacija). To dovodi do promjene količine enzimskih proteina u ciljnim stanicama i promjene njihovog smjera kemijske reakcije(Pogledajte sliku 2).
Slika 23.2. Mehanizam utjecaja na stanicu hormona izravnog djelovanja.
Kao što već znate, regulacija sinteze proteina može se provesti pomoću mehanizama indukcije i represije.
Indukcija sinteze proteina nastaje kao rezultat stimulacije sinteze odgovarajuće glasničke RNK. Istodobno se povećava koncentracija određenog proteina-enzima u stanici i povećava se brzina kemijskih reakcija koje on katalizira.
Represija sinteze proteina nastaje potiskivanjem sinteze odgovarajuće messenger RNA. Kao rezultat potiskivanja, koncentracija određenog proteina-enzima u stanici selektivno se smanjuje i smanjuje se brzina kemijskih reakcija koje on katalizira. Imajte na umu da isti hormon može inducirati sintezu nekih proteina i potisnuti sintezu drugih proteina. Učinak hormona izravnog djelovanja obično se javlja tek nakon 2-3 sata nakon prodiranja u stanicu.
23.3.3. Hormoni udaljenog djelovanja. Hormoni dugog djelovanja uključuju hidrofilan (topljiv u vodi) hormoni - kateholamini i hormoni proteinsko-peptidne prirode. Budući da su te tvari netopljive u lipidima, ne mogu prodrijeti kroz stanične membrane. Receptori za te hormone nalaze se na vanjskoj površini plazma membrane ciljnih stanica. Distantni hormoni ostvaruju svoje djelovanje na stanicu uz pomoć sekundarni posrednik, koji je najčešće ciklički AMP (cAMP).
Ciklički AMP se sintetizira iz ATP pomoću adenilat ciklaze:
Mehanizam distantnog djelovanja hormona prikazan je na slici 23.3.
Slika 23.3. Mehanizam utjecaja na stanicu hormona udaljenog djelovanja.
Interakcija hormona s njegovim specifičnim receptor vodi do aktiviranjeG-vjeverica stanična membrana. G-protein veže GTP i aktivira adenilat ciklazu.
Aktivna adenilat ciklaza pretvara ATP u cAMP, cAMP aktivira protein kinaza.
Neaktivna protein kinaza je tetramer koji se sastoji od dvije regulatorne (R) i dvije katalitičke (C) podjedinice. Kao rezultat interakcije s cAMP, tetramer disocira i aktivno središte enzima se oslobađa.
Protein kinaza fosforilira enzimske proteine na račun ATP-a, bilo ih aktivirajući ili inaktivirajući. Kao rezultat toga, brzina kemijskih reakcija u ciljnim stanicama se mijenja (u nekim slučajevima se povećava, u drugima smanjuje).
Inaktivacija cAMP događa se uz sudjelovanje enzima fosfodiesteraze:
23.4. Hormoni hipotalamusa i hipofize.
Kao što je već spomenuto, mjesto izravne interakcije između viših dijelova središnjeg živčanog sustava i endokrinog sustava je hipotalamus. Ovo je malo područje prednji mozak, koji se nalazi neposredno iznad hipofize i povezan je s njom pomoću sustava krvne žile koji čine sustav portala.
23.4.1. Hormoni hipotalamusa. Sada je poznato da neurosekretorne stanice hipotalamusa proizvode 7 liberina(somatoliberin, kortikoliberin, tireoliberin, luliberin, foliberin, prolaktoliberin, melanoliberin) i 3 statina(somatostatin, prolaktostatin, melanostatin). Sve ove veze su peptidi.
Hormoni iz hipotalamusa kroz poseban portalni vaskularni sustav ulaze u prednji režanj hipofize (adenohipofiza). Liberini stimuliraju, a statini suzbijaju sintezu i izlučivanje tropskih hormona hipofize. Učinak liberina i statina na stanice hipofize posredovan je cAMP- i Ca2+-ovisnim mehanizmima.
Karakteristike najproučavanijih liberina i statina prikazane su u tablici 23.2.
| Faktor | Scena | Regulacija sekrecije | |
|---|---|---|---|
| Kortikoliberin | Adenohipofiza | Stimulira lučenje adrenokortikotropnog hormona (ACTH) | Sekreciju stimulira stres, a potiskuje ACTH |
| Tireoliberin | - “ - “ - | Potiče lučenje hormon koji stimulira štitnjaču(TSH) i prolaktina | Izlučivanje inhibirano hormonima štitnjače |
| Somatoliberin | - “ - “ - | Stimulira lučenje hormona rasta (STH) | Sekrecija potaknuta hipoglikemijom |
| Luliberin | - “ - “ - | Stimulira lučenje folikulostimulirajućeg hormona (FSH) i luteinizirajućeg hormona (LH) | Kod muškaraca, izlučivanje je uzrokovano smanjenjem sadržaja testosterona u krvi, kod žena - smanjenjem koncentracije estrogena. Visoka koncentracija LH i FSH u krvi inhibira sekreciju |
| somatostatin | - “ - “ - | Inhibira izlučivanje STH i TSH | Sekrecija se potiče vježbanjem. Faktor se brzo inaktivira u tjelesnim tkivima. |
| Prolaktostatin | - “ - “ - | Inhibira izlučivanje prolaktina | Izlučivanje je stimulirano visokom koncentracijom prolaktina, a potisnuto estrogenima, testosteronom i živčanim signalima tijekom sisanja. |
| Melanostatin | - “ - “ - | Inhibira lučenje MSH (hormon koji stimulira melanocite) | Sekreciju potiče melanotonin |
23.4.2. Hormoni adenohipofize. Adenohipofiza (prednji režanj hipofize) proizvodi i otpušta u krv niz tropskih hormona koji reguliraju rad endokrinih i neendokrinih organa. Svi hormoni hipofize su proteini ili peptidi. Unutarstanični posrednik svih hormona hipofize (osim somatotropina i prolaktina) je ciklički AMP (cAMP). Karakteristike hormona prednje hipofize dane su u tablici 3.
| Hormon | ciljno tkivo | Glavni biološki učinci | Regulacija sekrecije |
|---|---|---|---|
| Adrenokortikotropni hormon (ACTH) | Kora nadbubrežne žlijezde | Potiče sintezu i izlučivanje steroida kore nadbubrežne žlijezde | Stimulirano kortikoliberinom |
| Hormon koji stimulira štitnjaču (TSH) | Štitnjača | Pospješuje sintezu i lučenje hormona štitnjače | Stimuliran tiroliberinom, a inhibiran hormonima štitnjače |
| Somatotropni hormon (hormon rasta, STH) | Sve tkanine | Stimulira sintezu RNA i proteina, rast tkiva, transport glukoze i aminokiselina u stanice, lipolizu | Stimuliran somatoliberinom, inhibiran somatostatinom |
| Folikulostimulirajući hormon (FSH) | Seminiferni tubuli kod muškaraca, folikuli jajnika kod žena | Povećava proizvodnju sperme kod muškaraca i stvaranje folikula kod žena | Stimulirano luliberinom |
| luteinizirajući hormon (LH) | Intersticijske stanice testisa (u muškaraca) i jajnika (u žena) | Izaziva lučenje estrogena, progesterona kod žena, pojačava sintezu i lučenje androgena kod muškaraca | Stimulirano luliberinom |
| Prolaktin | Mliječne žlijezde (alveolarne stanice) | Potiče sintezu mliječnih proteina i razvoj mliječnih žlijezda | Suzbija se prolaktostatinom |
| Hormon koji stimulira melanocite (MSH) | pigmentne stanice | Povećava sintezu melanina u melanocitima (uzrokuje tamnjenje kože) | Suzbija melanostatin |
23.4.3. Hormoni neurohipofize. Hormoni koje u krv izlučuje stražnji režanj hipofize uključuju oksitocin i vazopresin. Oba hormona se sintetiziraju u hipotalamusu u obliku proteina prekursora i kreću se kroz njega živčana vlakna u stražnji režanj hipofize.
Oksitocin - nonapeptid koji uzrokuje kontrakcije glatkih mišića maternice. Koristi se u porodništvu za poticanje trudova i dojenja.
vazopresin - nonapeptid koji se izlučuje kao odgovor na povećanje Osmotski tlak krv. Ciljne stanice za vazopresin su bubrežne tubularne stanice i vaskularne glatke mišićne stanice. Djelovanje hormona je posredovano cAMP-om. Vazopresin uzrokuje vazokonstrikciju i povećava krvni tlak, a također pojačava reapsorpciju vode u bubrežnim tubulima, što dovodi do smanjenja diureze.
23.4.4. Glavne vrste prekršaja hormonska funkcija hipofize i hipotalamusa. Kod nedostatka somatotropnog hormona koji se javlja u djetinjstvo, razvija se patuljastog rasta (niskog rasta). Uz višak somatotropnog hormona koji se javlja u djetinjstvu, razvija se gigantizam (nenormalno visok).
Uz višak somatotropnog hormona koji se javlja kod odraslih (kao rezultat tumora hipofize), razvija se akromegalija - pojačan rast šaka, stopala, donja čeljust, nos.
Uz nedostatak vazopresina koji je posljedica neurotropnih infekcija, razvijaju se traumatske ozljede mozga, tumori hipotalamusa dijabetes insipidus. Glavni simptom ove bolesti je poliurija- naglo povećanje diureze sa smanjenom (1,001 - 1,005) relativnom gustoćom urina.
28.4. Hormoni gušterače.
imajte na umu da endokrini dio Gušterača proizvodi i otpušta hormone inzulin i glukagon u krv.
1. Inzulin. Inzulin je proteinsko-peptidni hormon kojeg proizvode β-stanice Langerhansovih otočića. Molekula inzulina sastoji se od dva polipeptidna lanca (A i B) koji sadrže 21 odnosno 30 aminokiselinskih ostataka; lanci inzulina povezani su s dva disulfidna mosta. Inzulin nastaje iz proteina prekursora (preproinzulina) djelomičnom proteolizom (vidi sliku 4). Nakon cijepanja signalne sekvence nastaje proinzulin. Kao rezultat enzimske transformacije uklanja se fragment polipeptidnog lanca koji sadrži oko 30 aminokiselinskih ostataka (C-peptid) i nastaje inzulin.
Poticaj za lučenje inzulina je hiperglikemija - povećanje glukoze u krvi (na primjer, nakon jela). Glavne mete inzulina su stanice jetre, mišića i masnog tkiva. Mehanizam djelovanja je udaljen.
Slika 4 Shema pretvorbe preproinzulina u inzulin.
inzulinski receptor je složeni protein – glikoprotein koji se nalazi na površini ciljne stanice. Ovaj protein se sastoji od dvije α-podjedinice i dvije β-podjedinice povezane disulfidnim mostovima. β-podjedinice sadrže nekoliko aminokiselinskih ostataka tirozina. Inzulinski receptor ima aktivnost tirozin kinaze, tj. sposoban je katalizirati prijenos ostataka fosforne kiseline s ATP-a na OH skupinu tirozina (slika 5).
Slika 5 inzulinski receptor.
U nedostatku inzulina, receptor se ne pokazuje enzimska aktivnost. Kada se veže za inzulin, receptor prolazi autofosforilaciju, tj. β-podjedinice se međusobno fosforiliraju. Kao rezultat toga, mijenja se konformacija receptora i on stječe sposobnost fosforilacije drugih unutarstaničnih proteina. Zatim se kompleks inzulin-receptor uranja u citoplazmu i njegove komponente se cijepaju u lizosomima.
Stvaranje kompleksa hormon-receptor povećava propusnost stanične membrane za glukozu i aminokiseline. Pod djelovanjem inzulina u ciljnim stanicama:
a) aktivnost adenilat ciklaze se smanjuje, a aktivnost fosfodiesteraze povećava, što dovodi do smanjenja koncentracije cAMP;
b) povećava se brzina oksidacije glukoze, a smanjuje brzina glukoneogeneze;
c) povećava se sinteza glikogena i masti i potiskuje njihova mobilizacija;
d) ubrzava se sinteza bjelančevina, a inhibira njeno raspadanje.
Sve te promjene usmjerene su na ubrzano korištenje glukoze, što dovodi do smanjenja glukoze u krvi. Inaktivacija inzulina događa se uglavnom u jetri i sastoji se u kidanju disulfidnih veza između lanaca A i B.
2. Glukagon. Glukagon je polipeptid koji sadrži 29 aminokiselinskih ostataka. Proizvode ga α-stanice Langerhansovih otočića kao prekursorski protein (proglukagon). Tijekom gladovanja izazvane hipoglikemije dolazi do djelomične proteolize prohormona i izlučivanja glukagona u krv.
Ciljne stanice za glukagon su jetra, masnog tkiva, miokard. Mehanizam djelovanja je udaljen (medijator je cAMP).
Pod djelovanjem glukagona u ciljnim stanicama:
a) mobilizacija glikogena u jetri je ubrzana (vidi sliku 6) i njegova sinteza je inhibirana;
b) ubrzana je mobilizacija masti (lipoliza) u masnom tkivu i inhibirana njihova sinteza;
c) inhibira se sinteza proteina i pojačava njegov katabolizam;
d) ubrzana glukoneogeneza i ketogeneza u jetri.
Krajnji učinak glukagona je održavanje visoka razina glukoza u krvi.
Slika 6 Kaskadni mehanizam aktivacije glikogen fosforilaze pod utjecajem glukagona.
3. Povrede hormonalne funkcije gušterače. Najčešći dijabetes melitus je bolest uzrokovana kršenjem sinteze i izlučivanja inzulina β-stanicama (dijabetes tipa I) ili nedostatkom receptora osjetljivih na inzulin u ciljnim stanicama (dijabetes tipa II). Za dijabetes karakteristični su sljedeći metabolički poremećaji:
a) smanjenje upotrebe glukoze u stanicama, povećanje mobilizacije glikogena i aktivacija glukoneogeneze u jetri dovode do porasta glukoze u krvi (hiperglikemija) i njenog prevladavanja bubrežnog praga (glukozurija);
b) ubrzanje lipolize (razgradnja masti), prekomjerno stvaranje acetil-CoA koji se koristi za sintezu s naknadnim ulaskom u krv kolesterola (hiperkolesterolemija) i ketonskih tijela (hiperketonemija); ketonska tijela lako prelaze u urin (ketonurija);
c) smanjenje brzine sinteze proteina i povećanje katabolizma aminokiselina u tkivima dovodi do povećanja koncentracije uree i drugih dušikovih tvari u krvi (azotemija) i povećanja njihovog izlučivanja urinom ( azoturija);
d) izlučivanje velikih količina glukoze, ketonskih tijela i uree putem bubrega praćeno je povećanjem diureze (poliurija).
28.5. Hormoni srži nadbubrežne žlijezde.
Hormoni srži nadbubrežne žlijezde uključuju epinefrin i norepinefrin (kateholamine). Sintetiziraju se u kromafinim stanicama iz tirozina (Slika 7).
Slika 7 Shema za sintezu kateholamina.
Lučenje adrenalina pojačava se stresom, tjelesna aktivnost. Mete za kateholamine - stanice jetre, mišića i masnog tkiva, kardiovaskularni sustav. Mehanizam djelovanja je udaljen. Učinci se ostvaruju preko sustava adenilat ciklaze i očituju se promjenama metabolizam ugljikohidrata. Kao i glukagon, epinefrin uzrokuje aktivaciju mobilizacije glikogena (vidi sliku 6) u mišićima i jetri, lipolizu u masnom tkivu. To dovodi do povećanja glukoze, laktata i masne kiseline u krvi. Adrenalin također pojačava srčanu aktivnost, uzrokuje vazokonstrikciju.
Neutralizacija adrenalina događa se u jetri. Glavni načini neutralizacije su: metilacija (enzim - katehol-orto-metiltransferaza, COMT), oksidativna deaminacija (enzim - monoaminooksidaza, MAO) i konjugacija s glukuronskom kiselinom. Produkti neutralizacije izlučuju se mokraćom.
Regulacija fiziološki procesi, rast i produktivnost domaćih životinja odvija se na složen način, u obliku refleksnih reakcija i hormonskih učinaka na stanice, tkiva i organe.
Uz sudjelovanje živčanog sustava, hormoni imaju korelirajući učinak na razvoj, diferencijaciju i rast tkiva i organa, stimuliraju reproduktivne funkcije, metaboličke procese i produktivnost. U pravilu, isti hormon može imati odgovarajući učinak na nekoliko fizioloških procesa. Istodobno, različiti hormoni koje luči jedna ili više endokrinih žlijezda mogu djelovati kao sinergisti ili antagonisti.
Regulacija metabolizma uz pomoć hormona uvelike ovisi o intenzitetu njihova stvaranja i ulaska u krv, o trajanju djelovanja i brzini raspadanja, kao i o smjeru njihova utjecaja na metaboličke procese. Rezultati djelovanja hormona ovise o njihovoj koncentraciji, kao i o osjetljivosti efektorskih organa i stanica, na fiziološko stanje te funkcionalna labilnost organa, živčanog sustava i cijelog organizma. Kod nekih hormona učinak na metaboličke procese manifestira se uglavnom kao anabolički (somatotropin, inzulin, spolni hormoni), dok kod drugih hormona - kao katabolički (tiroksin, glukokortikoidi).
U Istraživačkom institutu za biofarmaceutiku i kućne ljubimce za poljoprivredne životinje proveden je širok program istraživanja utjecaja hormona i njihovih analoga na metabolizam i produktivnost životinja. Ove studije su pokazale da anabolička upotreba dušika unesenog hranom ne ovisi samo o njegovoj količini u prehrani, već i o funkcionalnoj aktivnosti odgovarajućih endokrinih žlijezda (hipofiza, gušterača, spolne žlijezde, nadbubrežne žlijezde itd.), čiji hormoni djeluju uvelike određuju intenzitet dušika i druge vrste metabolizma. Posebno je određen utjecaj somatotropina, inzulina, tiroksina, testosteron-propionata i mnogih sintetskih lijekova na životinjski organizam te je utvrđeno da svi ti lijekovi pokazuju izražen anabolički učinak povezan s povećanjem biosinteze i zadržavanja proteina u tkivima. .
Za rast životinja, njihovu najvažniju proizvodnu funkciju povezanu s povećanjem žive težine, važan regulatorni hormon je hormon rasta koji izravno djeluje na metaboličke procese u stanicama. Poboljšava korištenje dušika, pospješuje sintezu proteina i drugih tvari, mitozu stanica, aktivira stvaranje kolagena i rast kostiju, ubrzava razgradnju masti i glikogena, što zauzvrat poboljšava metabolizam i energetske procese u stanicama.
STG djeluje na rast životinja u sinergiji s inzulinom. Oni zajedno aktiviraju funkciju ribosoma, sintezu DNA i druge anaboličke procese. Na povećanje somatotropina utječu tireotropin, glukagon, vazopresin, spolni hormoni.
Na rast životinja reguliranjem metabolizma, posebice ugljikohidrata i metabolizam masti, pod utjecajem je prolaktina, koji djeluje slično somatotropinu.
Trenutno se proučavaju mogućnosti poticanja produktivnosti životinja djelovanjem na hipotalamus, gdje se stvara somatoliberin - stimulator inkrecije hormona rasta. Postoje dokazi da ekscitacija hipotalamusa prostaglandinima, glukagonom i nekim aminokiselinama (arginin, lizin) stimulira apetit i unos hrane, što pozitivno utječe na metabolizam i produktivnost životinja.
Jedan od najvažnijih anaboličkih hormona je inzulin. Najviše djeluje na metabolizam ugljikohidrata. Inzulin regulira sintezu glikogena u jetri i mišićima. U masnom tkivu i jetri potiče pretvorbu ugljikohidrata u masti.
Hormoni štitnjače imaju anabolički učinak, posebno u razdoblju aktivnog rasta. Hormoni štitnjače - tiroksin i trijodtironin utječu na intenzitet metabolizma, diferencijaciju i rast tkiva. Nedostatak ovih hormona negativno utječe na osnovni metabolizam. U suvišku imaju katabolički učinak, pospješuju razgradnju proteina, glikogena i oksidativnu fosforilaciju u mitohondrijima stanica. S godinama se u životinja smanjuje inkrecija hormona štitnjače, što je u skladu s usporavanjem intenziteta metabolizma i procesa starenjem organizma. Uz smanjenje aktivnosti štitnjače, životinje racionalnije koriste hranjive tvari i bolje se hrane.
Androgeni imaju isti učinak. Poboljšavaju korištenje hranjivim tvarima hrana, DNA i sinteza proteina u mišićima i drugim tkivima, potiču metaboličke procese i rast životinja.
Kastracija ima značajan učinak na rast i produktivnost životinja. Kod nekastriranih bikova brzina rasta je u pravilu mnogo veća nego kod kastrata. Prosječni dnevni prirast u kastrata manji je za 15-18% nego u intaktnih životinja. Kastracija bikova također negativno utječe na iskoristivost krme. Prema nekim autorima, kastrirani bikovi troše 13% više hrane i probavljivih bjelančevina po 1 kg prirasta od intaktnih bikova. U tom smislu, mnogi trenutno kastraciju bikova smatraju neprikladnom.
Estrogeni također omogućuju bolju iskoristivost hrane i bolji rast životinja. Aktiviraju genski aparat stanica, potiču stvaranje RNK, staničnih proteina i enzima. Estrogeni utječu na metabolizam bjelančevina, masti, ugljikohidrata i minerala. Male doze estrogena aktiviraju rad štitnjače i značajno povećavaju koncentraciju inzulina u krvi (do 33%). Pod utjecajem estrogena u urinu se povećava koncentracija neutralnih 17-ketosteroida (do 20%), što potvrđuje povećanu inkreciju androgena koji imaju anaboličke učinke i time nadopunjuju učinak rasta hormona rasta. Estrogeni osiguravaju dominantno djelovanje anaboličkih hormona. Kao rezultat toga, provodi se zadržavanje dušika, stimulira se proces rasta, povećava se sadržaj aminokiselina i proteina u mesu. Progesteron također ima određeni anabolički učinak, što povećava učinkovitost hrane, posebno kod gravidnih životinja.
Iz skupine kortikosteroida kod životinja posebno su važni glukokortikoidi - hidrokortizon (kortizol), kortizon i kortikosteron, koji sudjeluju u regulaciji svih vrsta metabolizma, utječu na rast i diferencijaciju tkiva i organa, živčani sustav i mnoge druge. endokrine žlijezde. Oni prihvaćaju Aktivno sudjelovanje u zaštitnim reakcijama tijela pod djelovanjem faktora stresa. Brojni autori smatraju da životinje s povećanom funkcionalnom aktivnošću kore nadbubrežne žlijezde intenzivnije rastu i razvijaju se. Proizvodnja mlijeka kod takvih životinja je veća. U ovom slučaju važnu ulogu igra ne samo količina glukokortikoida u krvi, već i njihov omjer, posebno hidrokortizon (aktivniji hormon) i kortikosteron.
U različitim fazama ontogeneze različiti anabolički hormoni različito utječu na rast životinja. Konkretno, utvrđeno je da je koncentracija somatotropina i hormona štitnjače u krvi velika goveda smanjuje se s godinama. Također se smanjuje koncentracija inzulina, što ukazuje na blisku funkcionalnu povezanost ovih hormona i slabljenje intenziteta anaboličkih procesa zbog starosti životinja.
U početno razdoblje Tova kod životinja dolazi do povećanja rasta i anaboličkih procesa na pozadini povećanog povećanja hormona rasta, inzulina i hormona štitnjače, zatim se povećanje tih hormona postupno smanjuje, procesi asimilacije i rasta slabe, a taloženje masti se povećava. Na kraju tova inkrecija inzulina je značajno smanjena, budući da je funkcija Langerhansovih otočića, nakon njegove aktivacije u razdoblju intenzivnog tova, inhibirana. Stoga je u završnoj fazi tova vrlo preporučljiva primjena inzulina za poticanje mesne produktivnosti životinja. Za poticanje metabolizma i mesne produktivnosti životinja, uz hormone i njihove analoge, kako je utvrdio Yu. aminokiseline i najjednostavniji polipeptidi itd.), koji imaju stimulirajući učinak na funkcionalnu aktivnost žlijezda i metaboličke procese.
Laktacija kod životinja je regulirana živčani sustav te hormoni niza endokrinih žlijezda. Konkretno, estrogeni stimuliraju razvoj kanala mliječnih žlijezda, a progesteron - njihov parenhim. Estrogeni, kao i gonadoliberin i tireoliberin, povećavaju izlučivanje prolaktina i somatotropina koji stimuliraju laktaciju. Prolaktin aktivira proliferaciju stanica i sintezu prekursora mlijeka u žlijezdama. Somatotropin potiče razvoj mliječnih žlijezda i njihovo lučenje, povećava sadržaj masti i laktoze u mlijeku. Inzulin također potiče laktaciju svojim utjecajem na metabolizam bjelančevina, masti i ugljikohidrata. Kortikotropin i glukokortikoidi, zajedno sa somatotropinom i prolaktinom, osiguravaju potrebnu opskrbu aminokiselinama za sintezu mliječnih proteina. Hormoni štitnjače tiroksin i trijodtironin pojačavaju lučenje mlijeka aktiviranjem enzima i povećanjem sadržaja nukleinskih kiselina, VFA i mliječne masti u stanicama žlijezde. Odgovarajućim omjerom i sinergističkim djelovanjem ovih hormona pospješuje se laktacija. Njihova prevelika i mala količina, kao i oslobađajući hormon prolaktostatin, inhibiraju laktaciju.
Mnogi hormoni imaju regulacijski učinak na rast kose. Konkretno, tiroksin i inzulin pospješuju rast kose. Somatotropin svojim anaboličkim djelovanjem potiče razvoj folikula i stvaranje vunenih vlakana. Prolaktin inhibira rast dlake, osobito kod gravidnih i dojilja. Neki hormoni korteksa i srži nadbubrežne žlijezde, posebno kortizol i adrenalin, imaju inhibicijski učinak na rast kose.
Da bi se utvrdio odnos između hormona i razne vrste metabolizam i produktivnost, uzimajući u obzir dob, spol, pasminu, uvjete hranidbe i držanja životinja, kao i za pravi izbor i korištenje hormonskih lijekova za poticanje produktivnosti životinja, potrebno je uzeti u obzir stanje njihovog hormonskog statusa, budući da je učinak hormona na metaboličke procese i rast životinja usko povezan s funkcionalnom aktivnošću endokrinog sustava. žlijezde i sadržaj hormona. Vrlo važan pokazatelj je određivanje koncentracije različitih hormona u krvi i drugim biološkim tekućinama.
Kao što je već navedeno, jedna od glavnih karika u hormonskoj stimulaciji rasta i produktivnosti životinja je učinak na učestalost staničnih mitoza, njihov broj i veličinu; U jezgrama se aktivira stvaranje nukleinskih kiselina, što pridonosi sintezi proteina. Pod utjecajem hormona povećava se aktivnost odgovarajućih enzima i njihovih inhibitora, štiteći stanice i njihove jezgre od prekomjerne stimulacije procesa sinteze. Stoga se uz pomoć hormonskih pripravaka može postići samo određena umjerena stimulacija rasta i produktivnosti u granicama mogućih promjena u razini metaboličkih i plastičnih procesa kod svake životinjske vrste, zbog filogenije i aktivne prilagodbe tih procesa na okolišni čimbenici.
Endokrinologija već ima opsežne podatke o hormonima i njihovim analozima koji imaju svojstva stimulativnog djelovanja na metabolizam, rast i produktivnost životinja (somatotropin, inzulin, tiroksin itd.). Daljnjim napretkom naših spoznaja na ovom području i traženjem novih visoko učinkovitih i praktički neškodljivih endokrinih pripravaka, uz druge biološki aktivne tvari, oni će nalaziti sve širu primjenu u industrijskom stočarstvu za poticanje rasta, skraćivanje razdoblja tova, povećati proizvodnju mlijeka, vune i drugih vrsta.
Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.
