Monoamini: dopamin, norepinefrin, epinefrin, melatonin.
Jodtironini: tetrajodotironin (tiroksin, T 4), trijodtironin (T 3).
Protein-peptid: sproščajoči hormoni hipotalamusa, hipofizni hormoni, hormoni trebušne slinavke in prebavil, angitenzini itd.
Steroidi: glukokortikoidi, mineralokortikoidi, spolni hormoni, metaboliti holekalciferola (vitamin D).
Življenjski cikel hormonov
1. Sinteza.
2. Izločanje.
3. Prevoz. Avtokrino, parakrino in oddaljeno delovanje. Pomen nosilnih proteinov za steroidne in ščitnične hormone.
4. Interakcija hormona z receptorji ciljnih celic.
A) topen v vodi hormoni (peptidi, kateholamini) se vežejo na receptorje na membrani ciljne celice. Membranski receptorji za hormone: kemosenzitivni ionski kanal; G- beljakovine. Posledično se v ciljni celici pojavijo sekundarni posredniki(npr. cAMP). Sprememba aktivnosti encimov → biološki učinek.
b) topen v maščobi hormoni (steroidni, ščitnični, ki vsebujejo jod) prodrejo skozi celično membrano in se vežejo na receptorje znotraj ciljne celice. Kompleks “hormon-receptor” uravnava izražanje → razvoj biološkega učinka.
5. Biološki učinek (krčenje ali sprostitev gladkih mišic, spremembe v metabolizmu, prepustnost celične membrane, sekretorne reakcije itd.).
6. Inaktivacija hormonov in/ali njihovo izločanje (vloga jeter in ledvic).
Povratne informacije
Hitrost izločanja hormonov je natančno nadzorovana s sistemom notranjega nadzora. V večini primerov je izločanje urejeno z mehanizmom negativne povratne informacije(čeprav je to zelo redko pozitivni inverz povezava). Torej je endokrina celica sposobna zaznati posledice izločanja določenega hormona. To ji omogoča prilagoditev ravni izločanja hormonov, da zagotovi želeno raven biološkega učinka.
A. Enostavna negativna povratna informacija.
Če biološki učinek poveča , bo količina hormona, ki ga izloča endokrina celica, pozneje upad .
Nadzorovani parameter je stopnja aktivnosti ciljne celice. Če se ciljna celica slabo odziva na hormon, bo endokrina celica sprostila več hormona, da doseže želeno raven aktivnosti.
B. Kompleksne (sestavljene) negativne povratne informacije se izvajajo na različnih ravneh.
Črtkane črte prikazujejo različne možnosti negativnih povratnih informacij.
B. Pozitivne povratne informacije: na koncu folikularne faze ženskega reproduktivnega ciklusa poveča koncentracijo estrogena, kar vodi v oster porast izločanje (vrh) LH in FSH, ki se pojavi pred ovulacijo.
Samostojno delo na temo: "Fiziologija endokrini sistem»
ženskih spolnih hormonov
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
Dnevi od vrha LH
Dnevi od začetka cikla
riž. 1. Sprememba ravni adenohipofiznih gonadotropinov (LH, FSH), jajčniških hormonov (progesterona in estradiola) in bazalna telesna temperatura telo med ženskim reproduktivnim ciklusom.
Ob grafih napišite imena hormonov.
IN jajčnik v ženskem spolnem ciklu (traja 28 dni) so:
1. Folikularna faza, ki traja od ______ do ______ dan ciklusa. V tej fazi v jajčniku ________________________________________________________________________________
2. Ovulacija ( O) nastopi na _____ dan cikla. Ovulacija je ___________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Pred ovulacijo pride do vrhunca hormona _________.
3. Faza rumeno telesce, ki traja od ______ dneva do _______ dneva. V tej fazi v jajčniku ________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
IN maternica med ženskim spolnim ciklusom ločimo:
1. Menstruacija ( M) – ____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
2. Proliferativna faza - ____________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Sekrecijska faza - ________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Izkoristiti riž. 1 dokončaj povedi:
1. Najvišja koncentracija estradiola v plazmi na _______ dan ciklusa, tj. v fazi ______________________.
2. Največja koncentracija progesterona v plazmi na _______ dan ciklusa, tj. v fazi ______________________.
3. Tik pred ovulacijo je vrhunec hormonov __________________.
4. Zvišanje bazalne temperature med ovulacijo in v fazi rumenega telesca je povezano z izločanjem hormona ________________________________.
Menopavza
Menopavza je ________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Izločanje v menopavzi:
a) progesteron, estradiol __________________________
b) FSH, LH __________________________
c) spolni hormoni (androgeni) v skorji nadledvične žleze _________________
Med menopavzo se spremeni aktivnost telesnih sistemov: ______________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Pinealna žleza (pinealna žleza)
Pinealni hormon: _______________________________________
(aminokislina triptofan → serotonin → ____________________)
regulacija izločanja:
Tema (stimulativni učinek) → mrežnica → retino-hipotalamični trakt → lateralni hipotalamus → hrbtenjača → simpatični živci(preganglijski nevron) → zgornji cervikalni ganglij → postganglijski nevron → pinealociti epifize → povečana sinteza in izločanje melatonina.
Opomba: 1) mediator postganglionskega nevrona, ki sodeluje z β-adrenergičnimi receptorji pinealocitov epifize, _____________________________________
2) svetloba ima _________________________ učinek na sintezo in izločanje melatonina
3) 70% dnevne proizvodnje hormona pade na nočne ure
4) stres _____________________ izločanje melatonina
Mehanizem delovanja in učinek
1. Melatonin _____________ izločanje gonadoliberinov hipotalamusa in ________________ adenohipofize → zmanjšanje spolnih funkcij.
2. Uvedba melatonina povzroči rahlo evforijo, spanec.
3. Do začetka pubertete je raven melatonina _______________________________.
4. Med ženskim spolnim ciklom se raven melatonina spreminja: med menstruacijo - ___________________________ in med ovulacijo - _________________________.
5. Pinealna žleza je biološka ura, saj zahvaljujoč njemu pride do začasne prilagoditve.
Klinične manifestacije pomanjkanje in presežek hormona:
1. Tumorji, ki uničijo epifizo, _______________________ spolno funkcijo.
2. Tumorje, ki izvirajo iz pinealocitov, spremlja _________
spolna funkcija.
Uravnavanje ravni Ca 2+ v krvi
4169 0
Eden od potrebnih podsistemov pri organizaciji endokrinih funkcij je periferna presnova hormonov. Najpomembnejšo vlogo pri perifernih transformacijah hormonov igrajo procesi katabolizma. Hormonski katabolizem je skupek procesov encimske razgradnje začetne kemične strukture izločenih hormonskih spojin.
Po osnovnem fiziološkem bistvu so katabolični procesi, kot že omenjeno, predvsem metoda ireverzibilne inaktivacije hormonov in zagotavljanja hormonskega ravnovesja, uravnovešanja proizvodnje hormonov in priprave celic na sprejem nove porcije hormonskih informacij. Kemična razgradnja hormonov, ki poteka s pomočjo posebnih encimskih sistemov, poteka v različnih tkivih, predvsem pa v splanhničnem sistemu in ledvicah. Ti organi povzročijo inaktivacijo hormonov, jih pripravijo na izločanje iz telesa.
Hkrati pa pomen presnovnih procesov na periferiji ni omejen le na ireverzibilno inaktivacijo hormonov. V katabolizirajočih organih in, kar je še posebej pomembno, v reagirajočih organih lahko potekajo presnovni procesi, ki vodijo do aktivacije, reaktivacije, medsebojnih pretvorb hormonov in nastanka nove hormonske aktivnosti (slika 44).
Aktivacijski procesi vključujejo na primer pretvorbo izločenega androstenediona v testosteron, testosterona v 5a-dihidrotestosteron ali androstandiole, izločenega estrona v estradiol, tiroksina v trijodtironin in angiotenzina I v angiotenzina II in III. Primeri reaktivacije vključujejo prehod kortizona v kortizol, obnovo strukture testosterona in estradiola iz njihovih metabolitov - androstenediona oziroma estrona.
Primeri medsebojnih pretvorb hormonov drugačen tip so pretvorba androgenov v estrogene v hipotalamusu in drugih delih možganov, pa tudi v maščobnem tkivu in prehod 17-hidroksikortikosteroidov v androgene. Končno procesi encimske transformacije hormona na periferiji v spojine z novo vrsto hormonske aktivnosti vključujejo tvorbo enkefalina, endorfinov in spominskih peptidov iz β-lipotropina. Vse te presnovne reakcije v odzivnih tkivih očitno igrajo bistveno vlogo pri lokalni regulaciji in samoregulaciji učinkovitosti hormonov.
V pogojih fiziološkega počitka so presnovni procesi na periferiji v stanju ravnovesja s procesi proizvodnje hormonov. Poti in hitrosti hormonskih transformacij proučujemo z biokemičnimi metodami in vivo in in vitro, ki so splošno sprejete za vse bioorganske spojine.
V tem primeru se uporabljajo hormoni, označeni s 3H. 14C in 125I. radioaktivne snovi dajati v fizioloških koncentracijah v telo v poskusih in vivo ali v medij z inkubiranimi koščki, rezi, tkivnimi homogenati in podceličnimi frakcijami v poskusih in vitro. V določenih časovnih intervalih po injiciranju hormona ali začetku inkubacije proučevanih tkiv z njim, označeni hormonski metaboliti iz biološki material ekstrahiramo, prečistimo z različnimi kromatografskimi postopki, nato identificiramo in kvantificiramo. Pri poskusih in vivo se produkti pretvorbe hormonov običajno določajo v iztrebkih.
Kot integralna pokazatelja intenzivnosti presnovnih procesov in vivo se pogosto uporabljata razpolovna doba hormonov (T1/2) in stopnja presnovnega očistka (MCR).
Razpolovna doba hormonov je čas, v katerem se koncentracija dela radioaktivnega hormona, vnesenega v kri, nepovratno prepolovi. V tabeli. 12 prikazuje vrednosti različnih hormonov.
Tabela 12. Vrednost razpolovne dobe nekaterih hormonov v zdrava oseba(posplošeno povprečje) 
Hitrost presnovnega očistka hormonov označuje količino krvi, ki je v določenem časovnem obdobju popolnoma in nepovratno očiščena hormona.
Presnova steroidnih hormonov poteka večinoma brez cepitve steroidnega skeleta in se zmanjša predvsem na reakcije redukcije dvojne vezi v obroču A (v glavnih družinah hormonov, razen estrogenov); oksidacija - obnova nekaterih kisikovih funkcij; hidroksilacija ogljikovih atomov. Izvaja se precej intenzivno ne le v sistemu katabolnih organov (jetra, črevesje, ledvice), temveč tudi v možganih, mišicah, koži in drugih tkivih, razen timusno-limfoidnega.
Vsi steroidni hormoni, ki vsebujejo D4-3-keto skupino v obroču A (kortikosteroidi, progestini, izločeni androgeni), imajo skupno pot transformacije, ki je sestavljena iz dveh zaporednih stopenj (Dorfman, 1960):
Prva faza se zmanjša na redukcijo D4-dvojne vezi s tvorbo dihidro derivatov steroidov in poteka pod delovanjem NADPH-odvisnih encimov, imenovanih 5a- in 5b-reduktaze, 5a-reduktaze so lokalizirane predvsem v mikrosomske in jedrske frakcije celice. Po drugi strani pa so β-reduktaze praviloma lokalizirane v topni frakciji celice (citosol) in tvorijo 5β-derivate steroidov.
Tako nastanejo 5a- in 5b-dihidroforme kortikosteroidov (dihidrokortizoli, dihidrokortikosteroni, dihidroaldosteroni), progestini (dihidroprogesteroni) in testosteron (dihidrotestosteroni). Hkrati pa tako 5a- kot 5b-redukcija kortikosteroidov očitno vodi do skoraj popolne inaktivacije hormonov. V primeru progestinov samo 5/5-redukcija vodi do inaktivacije začetne hormonske spojine, 5a-dihidroprogesteron (5a-DPr) ima lahko izrazito progestinsko aktivnost. V primeru androgenov reakcija 5a-reduktaze, ki vodi do tvorbe 5a-DT iz T, povzroči znatno povečanje androgene aktivnosti.
Hkrati 5β-zmanjšanje T pri sesalcih povzroči skoraj popolno izginotje androgene in anabolične aktivnosti hormona. Vendar pa 5c-izpeljanke T verjetno niso. Xia biološko inertne spojine. Z izgubo androgene in anabolične aktivnosti lahko pridobijo nekatere nove lastnosti. Tako lahko 5b-DT in nekateri njegovi metaboliti v piščančjih zarodkih inducirajo sintezo hemoglobina in povečajo eritropoezo (Irving et al., 1975).
drugič splošni oder transformacije D4-3-ketosteroidnih hormonov, po reakcijah 5-reduktaze, je hidrogenacija 3-keto skupine s tvorbo Za- in 3v-hidroksi derivatov steroidnih hormonov.
Te reakcije potekajo s sodelovanjem encimov Za- in 3b-hidroksisteroid dehidrogenaz (oksidoreduktaz), ki v prisotnosti NADPH ali NADH reducirajo 3-keto skupine v 3-hidroksi skupino. Oba encima lahko obstajata v celicah tako v topni obliki kot v obliki, povezani z membranami endoplazmatskega retikuluma. Kot posledica reakcij β-hidroksisteroid dehidrogenaze nastanejo tetrahidroforme steroidnih hormonov. Očitno tetrahidrometaboliti steroidov v večini primerov nimajo več neposredne biološke aktivnosti in se lahko končnih izdelkov katabolizem ustreznih hormonov.
Znana je tudi druga pogosta pot presnove steroidov. Vendar ima ožji pomen, saj je neločljivo povezan samo s C21-steroidnimi hormoni. Pride do redukcije keto skupine pri 20. atomu ogljika in ga zagotavljajo mikrosomski in citosolni encimi 20a- in 20c-oksisteroid dehidrogenaze ali oksidoreduktaze (glej zgoraj, B).
Kot rezultat 20-oksidhidrogenazne reakcije nastanejo 20-dihidro derivati C21 steroidov, v katerih je hidroksilna skupina usmerjena bodisi v 20a- ali 20b-položaj. Substrati za to reakcijo so lahko tako prvotno izločeni steroidi kot njihovi tetrahidrometaboliti. Hkrati imajo lahko 20a-hidroksi derivati samih hormonov, za razliko od derivatov 20c, izrazito hormonsko delovanje. Hkrati pa so biološko neaktivne tudi 20a-, 20c-dihidroforme steroidov z reduciranim obročem A. Presnovki C21-steroidov z zmanjšano stransko verigo in zmanjšanim obročem A predstavljajo pomemben delež končnih, izločenih metabolitov kortikosteroidov in progestinov.
Za periferno presnovo vseh steroidnih hormonov so do neke mere značilni procesi hidroksilacije na različnih položajih steroidne molekule. Procesi hidrogenacije potekajo predvsem v jetrih pod delovanjem mikrosomalnih monooksigenaz (hidroksilaz) - encimov, odvisnih od citokroma P450. Ta encimski sistem hepatocitov je podoben hidroksilazam steroidogenih endokrinih celic, vendar ne vključuje adrenodoksina, encimske komponente, specifične za biosintezo steroidnih hormonov. Zanimivo je, da številne izooblike monooksigenaz hkrati aktivno pretvarjajo ksenobiotike - mikromolekularna zdravila, toksine in rakotvorne snovi.
Vsi našteti metaboliti steroidnih hormonov so slabo topni v vodi in se v jetrih pred izločanjem pretvorijo v parne spojine (konjugate) - estre z žveplovo, glukuronsko in nekaterimi drugimi kislinami. Sinteza etrov z glukuronsko kislino (glukuronidi) in estrov z žveplovo kislino (sulfati) je skupna končna stopnja v katabolizmu večine steroidnih hormonov, neposredno pred procesi izločanja.
Esterifikacija steroidov poveča njihovo topnost v vodi in poveča reabsorpcijski prag v zavitih tubulih ledvic in črevesne sluznice. Poleg tega v nekaterih primerih dodatno zavira biološko aktivnost spojin. Korak združevanja ni specifičen za steroidne hormone.
Tvorba estrske vezi s presnovki steroidnih hormonov je kompleksen encimski proces, ki poteka pretežno na hidroksilu C3-steroida (glej zgoraj).
Pri večini proučevanih vrst, z redkimi izjemami (npr. morski prašiček), se približno 90 % metabolitov steroidnih hormonov izloči v obliki glukuronidov in sulfatov. Poleg glukuronidov in sulfatov najdemo v iztrebkih fosfate in konjugate z glutationom, N-acetilglukozamin in beljakovine (Yudaevidr., 1976).
V urinu so našli tudi polarne karboksimetabolite C21 in C19 ali njihove ustrezne karboforme (Taylor, 1970; Monder in Bradlow, 1977). Karboksi oblike teh spojin imenujemo etienske kisline.
Ravni organiziranosti regulativnih sistemov.
Vloga hormonov pri uravnavanju metabolizma.
Hormoni medule nadledvične žleze, ščitnice, obščitnice in trebušne slinavke.
Za normalno delovanje večceličnega organizma je nujen odnos med posameznimi celicami, tkivi in organi. To razmerje izvajajo 4 glavni sistemi regulacije.
Centralni in periferni živčni sistem skozi živčnih impulzov in nevrotransmiterji;
endokrini sistem skozi endokrinih žlez in hormoni, ki se izločajo v kri in vplivajo na metabolizem različnih ciljnih celic;
Parakrini in avtokrini sistem prek različnih spojin, ki se izločajo v medceličnino in interagirajo z receptorji bodisi bližnjih ali iste celice (prostaglandini, gastrointestinalni hormoni, histamin itd.);
Imunski sistem preko specifičnih proteinov (citokini, protitelesa).
Sistemi presnovne regulacije. A – endokrini – hormone žleze izločajo v kri, prenašajo po krvnem obtoku in se vežejo na receptorje tarčnih celic;
B – parakrini – hormoni se izločajo v zunajcelični prostor in se vežejo na membranske receptorje sosednjih celic;
B – avtokrini – hormoni se izločajo v zunajcelični prostor in se vežejo na membranske receptorje celice, ki izloča hormone:
Ravni organiziranosti regulativnih sistemov
3 hierarhične ravni.
Prva stopnja- CNS.Živčne celice sprejemajo signale iz zunanjega in notranjega okolja, jih pretvarjajo v obliko živčnega impulza in prenašajo preko sinaps s pomočjo kemičnih signalov – mediatorjev. Mediatorji povzročajo presnovne spremembe v efektorskih celicah.
Druga raven je endokrini sistem. Vključuje hipotalamus, hipofizo, periferne endokrine žleze (kot tudi posamezne celice), ki sintetizirajo hormone in jih sproščajo v kri pod vplivom ustreznega dražljaja.
Tretja raven je znotrajcelična. Sestavljen je iz presnovnih sprememb znotraj celice ali določene presnovne poti, ki izhajajo iz:
- spremembe encimske aktivnosti s aktivacija ali inhibicija;
- spremembe v številu encimov z mehanizmom indukcije ali zatiranja sinteze beljakovin ali sprememb v hitrosti njihovega uničenja;
- spremembe hitrosti vozila snovi skozi celične membrane.
Vloga hormonov pri uravnavanju metabolizma in funkcij
Hormoni so integrativni regulatorji, ki povezujejo različne regulacijske mehanizme in metabolizem v različnih organih. Delujejo kot kemični glasniki, ki prenašajo signale, ki se pojavljajo v različnih organih in centralnem živčnem sistemu. Odziv celice na delovanje hormona je zelo raznolik in je določen tako s kemijsko strukturo hormona kot tudi s tipom celice, na katero je delovanje hormona usmerjeno.
Hormoni(gr. hormao- Sprožim) - to so biološko aktivne snovi, različne po kemični naravi, ki jih proizvajajo specializirani organi in tkiva (endokrine žleze), ki vstopajo neposredno v kri in izvajajo humoralno regulacijo metabolizma in telesnih funkcij. Za vse hormone je značilna visoka specifičnost delovanja.
Hormonoidi- snovi, ki nastajajo v številnih tkivih in celicah (ne v specializiranih organih), kot so hormoni, ki vplivajo na presnovne procese in funkcije telesa. Hormonoidi pogosto delujejo znotraj celic, v katerih nastajajo, ali pa se širijo z difuzijo in delujejo v bližini mesta nastanka, nekateri hormoni pa preidejo tudi v krvni obtok. Med hormoni in hormoni ni velikih razlik.
Endokrini sistem je funkcionalna združba celic, tkiv in organov, specializiranih za notranje izločanje. Njihova glavna funkcija je sinteza in izločanje v notranje okolje telesa (inkrecija) hormonskih molekul. Tako endokrini sistem izvaja hormonsko regulacijo vitalnih procesov. Endokrine funkcije imajo: 1) organi ali žleze notranjega izločanja, 2) endokrino tkivo v organu, katerega funkcija ni omejena na notranje izločanje, 3) celice, ki poleg endokrinih opravljajo tudi neendokrine funkcije.
Organi, tkiva in celice z endokrino funkcijo
|
tkivo, celice | |||
|
endokrinih žlez | |||
|
Hipofiza a) Adenohipofiza |
Kortikotrofi Gonadotrofi Tirotrofi Somatotrofi Laktotrofi |
Kortikotropin Melanotropin Folitropin Lutropin Tirotropin Somatotropin Prolaktin |
|
|
b) nevrohipofiza |
Pituiciti |
Vazopresin, oksitocin, endorfini |
|
|
Nadledvični žlezi a) skorja b) medula |
zona zona fasciculata zona reticularis kromafine celice |
Mineralokortikoidi Glukokortikoidi Spolni steroidi Adrenalin (norepinefrin) Adrenomedulin |
|
|
Ščitnica |
Folikularne tirocite K-celice |
Trijodtironin Tetrajodtironin Kalcitonin |
|
|
Obščitnične žleze |
Glavne celice K celice |
Paratirin kalcitonin |
|
|
pineociti |
Melatonin |
||
|
Organi z endokrinim tkivom | |||
|
trebušna slinavka |
Otočki Langerhansovih alfa celic beta celic delta celic |
Glukagon Insulin Somatostatin |
|
|
Spolne žleze a) testisi b) jajčniki |
Leydigove celice Sertolijeve celice Granulozne celice Corpus luteum |
Testosteron Esterogeni Inhibin Estradiol Estron Progesteron Progesteron |
|
|
Organi z endokrino funkcijo celic | |||
|
Prebavila |
Endokrine in enterokromafinske celice želodca in Tanko črevo |
Regulacijski peptidi |
|
|
Placenta |
Sinciciotrofoblast Citotrofoblast |
Horionski gonadotropin Prolaktin Estriol Progesteron |
|
|
timociti |
Timozin, timopoetin, timulin |
||
|
JUGA Peritubularne celice Tubuli |
renin eritropoetin kalcitriol |
||
|
Atrijski miociti |
Atriopeptid Somatostatin Angiotenzin-II |
||
|
Krčne žile |
Endoteliociti |
Endotelini NE Hiperpolarizirajoči faktor Prostaglandini Regulatorji adhezije |
Sistem celic, ki so sposobne preoblikovati aminokisline v različne hormone in imajo skupen embrionalni izvor, tvori sistem APUD (približno 40 vrst celic, ki jih najdemo v centralnem živčnem sistemu (hipotalamus, mali možgani), endokrinih žlezah (hipofiza, epifiza, Ščitnica, otočki trebušne slinavke, nadledvične žleze, jajčniki), v prebavilih, pljučih, ledvicah in sečilih, paraganglijih in placenti) APUD je okrajšava, nastala iz prvih črk angl. besede amini amini, prekurzor prekurzor, privzem asimilacija, absorpcija, dekarboksilacija dekarboksilacija; sinonim za difuzni nevroendokrini sistem. Celice sistema APUD - apudociti - so sposobne sintetizirati biogene amine (kateholamine, serotonin, histamin) in fiziološko aktivne peptide, nahajajo se difuzno ali v skupinah med celicami drugih organov. Nastanek koncepta sistema APUD je omogočila hkratna detekcija v endokrinih celicah, ki proizvajajo peptide, in nevronih velikega števila peptidov, ki imajo vlogo nevrotransmiterjev ali pa se izločajo v krvni obtok kot nevrohormoni. Ugotovljeno je bilo, da biološko aktivne spojine, ki jih proizvajajo celice sistema APUD, opravljajo endokrine, nevrokrine in nevroendokrine funkcije.
Značilnosti hormonov:
- hormoni so v krvi prisotni v zelo nizkih koncentracijah
(do 10 -12 moliti);
- njihov učinek se uresničuje preko posrednikov - instant messengerjev;
- hormoni spremenijo aktivnost že obstoječih encimov ali povečajo sintezo encimov;
- delovanje encimov nadzoruje centralni živčni sistem;
- hormoni in endokrine žleze so povezani z neposrednim in povratnim mehanizmom.
Veliko hormonovpreneseno po krvi, ne samostojno, ampak sbeljakovine nosilci krvne plazme.Se uničujejo hormoni v jetrihumaknjen produkti njihovega uničenja v ledvicah.
V ciljnih organih (ki jih dosežejo hormoni) na površini celic obstajajospecifične receptorje , ki »prepoznajo« svoj hormon, včasih ti receptorji niso na celični membrani, ampak na jedru znotraj celice.
Sintetizirani hormoni se odlagajo v ustreznih žlezah v različnih količinah:
Zaloga steroidni hormoni– dovolj za preskrbo telesa nekaj ur,
Zaloga proteinsko-peptidni hormoni(v obliki prohormonov) dovolj za
1 dan
Zaloga kateholamini- vklopljeno nekaj dni,
Zaloga ščitnični hormoni- vklopljeno nekaj tednov.
Izločanje hormonov v kri (z eksocitozo ali difuzijo) poteka neenakomerno - ima utripajoč značaj ali opazimo cirkadiani ritem. V krvi so beljakovinsko-peptidni hormoni in kateholamini običajno v prostem stanju, steroidni in ščitnični hormoni se vežejo na specifične nosilne beljakovine. Razpolovni čas hormonov v plazmi je: kateholamini - sekunde, proteinsko-peptidni hormoni - minute, steroidni hormoni - ure, ščitnični hormoni - nekaj dni. Hormoni delujejo na ciljne celice z interakcijo z receptorji, njihova ločitev od receptorjev se pojavi po desetih sekundah ali minutah. Vsi hormoni se sčasoma uničijo, delno v ciljnih celicah, še posebej intenzivno v jetrih. Iz telesa se izločajo predvsem presnovki hormonov, nespremenjeni hormoni - v zelo majhnih količinah. Glavna pot njihovega izločanja je skozi ledvice z urinom.
Fiziološki učinek hormona določajo različni dejavniki, na primer:
koncentracija hormonov(ki je določena s hitrostjo inaktivacije kot posledice razgradnje hormonov, ki poteka predvsem v jetrih, in hitrostjo izločanja hormonov in njegovih metabolitov iz telesa),
afiniteto za nosilne proteine(steroidni in ščitnični hormoni se prenašajo po krvnem obtoku v kombinaciji z beljakovinami),
število in vrsta receptorjev na površini ciljnih celic.
Sintezo in izločanje hormonov spodbujajo zunanji in notranji signali, ki vstopajo v centralni živčni sistem.
Te signale pošiljajo nevroni v hipotalamus, kjer spodbujajo sinteza peptidovsproščanje hormonov(iz angleščine, sprostitev- sprostitev) - liberini in statini.
Liberini stimulirajo, statini pa zavirajosintezo in izločanje hormonov sprednjega režnja hipofize.
Hormoni sprednjega režnja hipofize, imenovanitropski hormoni, spodbujajo nastajanje in izločanje hormonov perifernih endokrinih žlez, ki vstopajo v splošni krvni obtok in sodelujejo s ciljnimi celicami.
Shema razmerja regulativnih sistemov telesa. 1 - sintezo in izločanje hormonov spodbujajo zunanji in notranji signali; 2 - signali preko nevronov vstopajo v hipotalamus, kjer spodbujajo sintezo in izločanje sproščajočih hormonov; 3 - sproščajoči hormoni spodbujajo (liberini) ali zavirajo (statini) sintezo in izločanje trojnih hormonov hipofize; 4 - trojni hormoni spodbujajo sintezo in izločanje hormonov perifernih endokrinih žlez; 5 - hormoni endokrinih žlez vstopajo v krvni obtok in sodelujejo s ciljnimi celicami; 6 - sprememba koncentracije metabolitov v ciljnih celicah z mehanizmom negativne povratne zveze zavira sintezo hormonov endokrinih žlez in hipotalamusa; 7 - sintezo in izločanje trojnih hormonov zavirajo hormoni endokrinih žlez; ⊕ - stimulacija sinteze in izločanja hormonov; ⊝ - zatiranje sinteze in izločanja hormonov (negativna povratna informacija).
Ohranjanje ravni hormonov v telesu mehanizem negativnih povratnih informacij povezave. Spremembe koncentracije metabolitov v tarčnih celicah z mehanizmom negativne povratne zveze zavira sintezo hormonov, ki deluje bodisi na endokrine žleze bodisi na hipotalamus. Sinteza in izločanjetropski hormonizavirajo hormoni endokrinih perifernih žlez. Takšne povratne zanke delujejo v sistemih za regulacijo hormonov. nadledvične žleze, ščitnica, spolne žleze.
Vse endokrine žleze niso urejene na ta način:
G hormoni posteriorne hipofize - vazopresin in oksitocin, sintetizirajo v hipotalamusu kot prekurzorji in so shranjeni v granulah terminalnih aksonov nevrohipofize;
Izločanje hormonov trebušne slinavke (insulin in glukagon) je neposredno odvisno od koncentracije glukoze v krvi.
Nizkomolekularne beljakovinske spojine sodelujejo tudi pri uravnavanju medceličnih interakcij – citokini. Vpliv citokinov na različne funkcije celice zaradi interakcije z membranskimi receptorji. S tvorbo znotrajceličnih prenašalcev sporočil signali se pošiljajo v jedro kjer se pojavijo aktivacijo določenih genov in indukcijo sinteze beljakovin. Vsi citokini imajo naslednje skupne lastnosti:
se sintetizirajo med imunskim odzivom telesa, služijo kot mediatorji imunskih in vnetnih reakcij in imajo predvsem avtokrino, v nekaterih primerih parakrino in endokrino delovanje;
delujejo kot rastni faktorji in dejavniki celične diferenciacije (hkrati povzročajo pretežno počasne celične reakcije, ki zahtevajo sintezo novih proteinov);
imajo pleiotropno (polifunkcionalno) aktivnost.
1. Opredelitev pojma "hormoni", klasifikacija in splošno biološki znaki hormoni.
2. Razvrstitev hormonov po kemični naravi, primeri.
3. Mehanizmi delovanja distantnih in celično prodirajočih hormonov.
4. Posredniki delovanja hormonov na metabolizem - ciklični nukleotidi (cAMP, cGMP), Ca2 + ioni, inozitol trifosfat, citosolni receptorski proteini. Reakcije sinteze in razpada cAMP.
5. Kaskadni mehanizmi aktivacije encimov kot način za izboljšanje hormonskega signala. Vloga protein kinaz.
6. Hierarhija hormonskega sistema. Načelo povratne zveze pri regulaciji izločanja hormonov.
7. Hormoni hipotalamusa in prednje hipofize: kemična narava, mehanizem delovanja, tarčna tkiva in celice, biološki učinek.
23.1. Opredelitev pojma "hormoni" in njihova razvrstitev po kemični naravi.
23.1.1. Naučite se definicije pojma: hormoni- biološko aktivne spojine, ki jih žleze z notranjim izločanjem izločajo v kri ali limfo in vplivajo na presnovo celic.
23.1.2. Zapomnite si glavne značilnosti delovanja hormonov na organe in tkiva:
- hormone sintetizirajo in sproščajo v kri specializirane endokrine celice;
- hormoni imajo visoko biološko aktivnost - fiziološki učinek se kaže, ko je njihova koncentracija v krvi približno 10-6 - 10-12 mol / l;
- za vsak hormon je značilna lastna edinstvena struktura, mesto sinteze in delovanje; pomanjkanja enega hormona ni mogoče nadomestiti z drugimi snovmi;
- hormoni praviloma vplivajo na organe in tkiva, ki so oddaljeni od mesta njihove sinteze.
23.1.3. Hormoni izvajajo svoje biološko delovanje tako, da tvorijo kompleks s posebnimi molekulami - receptorji . Imenujemo celice, ki vsebujejo receptorje za določen hormon ciljne celice za ta hormon. Večina hormonov sodeluje z receptorji, ki se nahajajo na plazemski membrani ciljnih celic; drugi hormoni sodelujejo z receptorji, ki se nahajajo v citoplazmi in jedru ciljnih celic. Ne pozabite, da lahko pomanjkanje obeh hormonov in njihovih receptorjev povzroči razvoj bolezni.
23.1.4. Nekatere hormone lahko sintetizirajo endokrine celice kot neaktivne prekurzorje - prohormoni . Prohormoni se lahko shranijo v v velikem številu v posebnih sekretornih granulah in se hitro aktivira kot odgovor na ustrezen signal.
23.1.5. Razvrstitev hormonov na podlagi njihove kemične strukture. Različne kemijske skupine hormonov so prikazane v tabeli 23.1.
| Kemijski razred | Hormon ali skupina hormonov | Glavno mesto sinteze |
|---|---|---|
| Beljakovine in peptidi | Liberijci statini |
Hipotalamus |
| vazopresin Oksitocin |
Hipotalamus* | |
|
Tropski hormoni |
Sprednja hipofiza (adenohipofiza) |
|
| Insulin Glukagon |
Trebušna slinavka (Langerhansovi otočki) | |
| parathormon | obščitnične žleze | |
| kalcitonin | Ščitnica | |
| Derivati aminokislin | jodotironini (tiroksin, trijodtironin) |
Ščitnica |
| Kateholamini (adrenalin, norepinefrin) |
Medula nadledvične žleze, simpatični živčni sistem | |
| Steroidi | Glukokortikoidi (kortizol) |
Nadledvična skorja |
| Mineralokortikoidi (aldosteron) |
Nadledvična skorja | |
| Androgeni (testosteron) |
moda | |
| Estrogeni (estradiol) |
jajčnikih | |
| Progestini (progesteron) |
jajčnikih |
* Mesto izločanja teh hormonov je zadnji reženj hipofize (nevrohipofiza).
Zavedati se je treba, da poleg pravih hormonov izločajo tudi lokalni hormoni. Te snovi praviloma sintetizirajo nespecializirane celice in delujejo v neposredni bližini mesta proizvodnje (ne prenašajo se s krvnim obtokom v druge organe). Primeri lokalnih hormonov so prostaglandini, kinini, histamin, serotonin.
23.2. Hierarhija regulacijskih sistemov v telesu.
23.2.1. Ne pozabite, da v telesu obstaja več ravni regulacije homeostaze, ki so med seboj tesno povezane in delujejo kot en sistem(glej sliko 23.1).
Slika 23.1. Hierarhija regulacijskih sistemov telesa (pojasnila v besedilu).
23.2.2. 1. Signali iz zunanjega in notranjega okolja vstopajo v centralni živčni sistem ( najvišji ravni regulacija, izvajanje nadzora v celotnem organizmu). Ti signali se pretvorijo v živčne impulze, ki padejo na nevrosekretorne celice hipotalamusa. Hipotalamus proizvaja:
- liberalci (ali sproščajoči faktorji), ki spodbujajo izločanje hipofiznih hormonov;
- statini - snovi, ki zavirajo izločanje teh hormonov.
Liberini in statini po sistemu portalnih kapilar dosežejo hipofizo, kjer nastanejo tropski hormoni . Tropni hormoni delujejo na periferna ciljna tkiva in spodbujajo (znak »+«) nastajanje in izločanje hormoni perifernih endokrinih žlez. Hormoni perifernih žlez zavirajo (znak "-") nastajanje tropskih hormonov, ki delujejo na celice hipofize ali nevrosekretorne celice hipotalamusa. Poleg tega hormoni, ki vplivajo na presnovo v tkivih, povzročajo spremembe v vsebini presnovkov v krvi , ti pa posledično vplivajo (s povratnim mehanizmom) na izločanje hormonov v perifernih žlezah (neposredno ali preko hipofize in hipotalamusa).
2. Nastanejo hipotalamus, hipofiza in periferne žleze povprečna raven uravnavanje homeostaze, ki zagotavlja nadzor več presnovnih poti v istem organu, tkivu ali različnih organih.
Hormoni endokrinih žlez lahko vplivajo na metabolizem:
- s spreminjanjem količine encimskih beljakovin;
- s kemično modifikacijo encimskega proteina s spremembo njegove aktivnosti, pa tudi
- s spreminjanjem hitrosti transporta snovi skozi biološke membrane.
3. Znotrajcelični regulatorni mehanizmi so najnižja raven ureditev. Signali za spremembo stanja celice so snovi, ki se tvorijo v celicah samih ali pa vstopajo vanjo.
23.3. Mehanizmi delovanja hormonov.
29.3.1. Upoštevajte, da je mehanizem delovanja hormonov odvisen od njegove kemične narave in lastnosti - topnosti v vodi ali maščobah. Glede na mehanizem delovanja lahko hormone razdelimo v dve skupini: neposredno in oddaljeno delovanje.
29.3.2. Hormoni neposrednega delovanja. Ta skupina vključuje lipofilne (v maščobi topne) hormone - steroidi in jodotironini . Te snovi so slabo topne v vodi in zato tvorijo kompleksne spojine s plazemskimi beljakovinami v krvi. Ti proteini vključujejo specifične transportne proteine (na primer transkortin, ki veže hormone skorje nadledvične žleze) in nespecifične (albumine).
Hormoni neposrednega delovanja lahko zaradi svoje lipofilnosti difundirajo skozi dvojno lipidno plast membran ciljnih celic. Receptorje za te hormone najdemo v citosolu. Nastajajoče hormonski receptorski kompleks se premakne v celično jedro, kjer se veže na kromatin in deluje na DNK. Posledično se spremenita hitrost sinteze RNA na matrici DNA (transkripcija) in hitrost tvorbe specifičnih encimskih proteinov na matrici RNA (translacija). To povzroči spremembo količine encimskih proteinov v ciljnih celicah in spremembo njihove smeri kemične reakcije(Glejte sliko 2).
Slika 23.2. Mehanizem vpliva na celico hormonov neposrednega delovanja.
Kot že veste, lahko regulacijo sinteze beljakovin izvajamo z mehanizmi indukcije in represije.
Indukcija sinteze beljakovin nastane kot posledica stimulacije sinteze ustrezne messenger RNA. Hkrati se poveča koncentracija določene beljakovine-encima v celici in poveča hitrost kemičnih reakcij, ki jih katalizira.
Represija sinteze beljakovin nastane z zaviranjem sinteze ustrezne messenger RNA. Zaradi represije se koncentracija določenega proteinskega encima v celici selektivno zmanjša in zmanjša se hitrost kemičnih reakcij, ki jih katalizira. Ne pozabite, da lahko isti hormon inducira sintezo nekaterih beljakovin in zavre sintezo drugih beljakovin. Učinek neposredno delujočih hormonov se običajno pojavi šele po 2-3 urah po prodiranju v celico.
23.3.3. Hormoni oddaljenega delovanja. Dolgodelujoči hormoni vključujejo hidrofilni (topni v vodi) hormoni - kateholamini in hormoni beljakovinsko-peptidne narave. Ker so te snovi netopne v lipidih, ne morejo prodreti skozi celične membrane. Receptorji za te hormone se nahajajo na zunanji površini plazemske membrane ciljnih celic. Oddaljeni hormoni uresničujejo svoje delovanje na celico s pomočjo sekundarni posrednik, ki je največkrat ciklični AMP (cAMP).
Ciklični AMP se sintetizira iz ATP z adenilat ciklazo:
Mehanizem delovanja hormonov na daljavo je prikazan na sliki 23.3.
Slika 23.3. Mehanizem vpliva na celico hormonov oddaljenega delovanja.
Interakcija hormona z njegovimi specifičnimi receptor vodi do aktiviranjeG-veverica celična membrana. G-protein veže GTP in aktivira adenilat ciklazo.
Aktivna adenilat ciklaza pretvori ATP v cAMP, cAMP aktivira protein kinaza.
Neaktivna protein kinaza je tetramer, ki je sestavljen iz dveh regulatornih (R) in dveh katalitskih (C) podenot. Zaradi interakcije s cAMP tetramer disociira in sprosti se aktivno središče encima.
Protein kinaza fosforilira encimske beljakovine na račun ATP, tako da jih aktivira ali inaktivira. Zaradi tega se hitrost kemičnih reakcij v ciljnih celicah spremeni (v nekaterih primerih se poveča, v drugih zmanjša).
Inaktivacija cAMP poteka s sodelovanjem encima fosfodiesteraze:
23.4. Hormoni hipotalamusa in hipofize.
Kot je bilo že omenjeno, je mesto neposredne interakcije med višjimi deli centralnega živčnega sistema in endokrinim sistemom hipotalamus. To je majhno območje prednji možgani, ki se nahaja neposredno nad hipofizo in je z njo povezan s sistemom krvne žile ki tvorijo portalski sistem.
23.4.1. Hormoni hipotalamusa. Zdaj je znano, da nevrosekretorne celice hipotalamusa proizvajajo 7 liberinov(somatoliberin, kortikoliberin, tireoliberin, luliberin, foliberin, prolaktoliberin, melanoliberin) in 3 statini(somatostatin, prolaktostatin, melanostatin). Vse te povezave so peptidi.
Hormoni hipotalamusa skozi poseben portalni vaskularni sistem vstopijo v sprednji reženj hipofize (adenohipofiza). Liberini spodbujajo, statini pa zavirajo sintezo in izločanje tropskih hipofiznih hormonov. Učinek liberinov in statinov na celice hipofize je posredovan s cAMP- in Ca2+-odvisnimi mehanizmi.
Značilnosti najbolj raziskanih liberinov in statinov so prikazane v tabeli 23.2.
| Faktor | Scena | Regulacija izločanja | |
|---|---|---|---|
| kortikoliberin | Adenohipofiza | Spodbuja izločanje adrenokortikotropnega hormona (ACTH) | Izločanje stimulira stres in zavira ACTH |
| Tireoliberin | - “ - “ - | Spodbuja izločanje ščitnično stimulirajoči hormon(TSH) in prolaktina | Izločanje, ki ga zavirajo ščitnični hormoni |
| Somatoliberin | - “ - “ - | Spodbuja izločanje rastnega hormona (STH) | Izločanje, stimulirano s hipoglikemijo |
| Luliberin | - “ - “ - | Spodbuja izločanje folikle stimulirajočega hormona (FSH) in luteinizirajočega hormona (LH) | Pri moških je izločanje posledica zmanjšanja vsebnosti testosterona v krvi, pri ženskah - zaradi zmanjšanja koncentracije estrogenov. Visoka koncentracija LH in FSH v krvi zavira izločanje |
| Somatostatin | - “ - “ - | Zavira izločanje STH in TSH | Izločanje se sproži z vadbo. Faktor se v telesnih tkivih hitro inaktivira. |
| Prolaktostatin | - “ - “ - | Zavira izločanje prolaktina | Izločanje spodbuja visoka koncentracija prolaktina, zavirajo pa estrogeni, testosteron in živčni signali med sesanjem. |
| Melanostatin | - “ - “ - | Zavira izločanje MSH (melanocite stimulirajočega hormona) | Izločanje spodbuja melanotonin |
23.4.2. Hormoni adenohipofize. Adenohipofiza (sprednja hipofiza) proizvaja in sprošča v kri številne tropske hormone, ki uravnavajo delovanje endokrinih in neendokrinih organov. Vsi hormoni hipofize so beljakovine ali peptidi. Znotrajcelični mediator vseh hormonov hipofize (razen somatotropina in prolaktina) je ciklični AMP (cAMP). Značilnosti hormonov sprednje hipofize so podane v tabeli 3.
| Hormon | ciljno tkivo | Glavni biološki učinki | Regulacija izločanja |
|---|---|---|---|
| Adrenokortikotropni hormon (ACTH) | Nadledvična skorja | Spodbuja sintezo in izločanje steroidov v skorji nadledvične žleze | Spodbujeno s kortikoliberinom |
| Ščitnico stimulirajoči hormon (TSH) | Ščitnica | Povečuje sintezo in izločanje ščitničnih hormonov | Stimulirano s tiroliberinom in zavirano s ščitničnimi hormoni |
| Somatotropni hormon (rastni hormon, STH) | Vse tkanine | Spodbuja sintezo RNK in beljakovin, rast tkiva, transport glukoze in aminokislin v celice, lipolizo | Spodbuja ga somatoliberin, zavira somatostatin |
| Folikle stimulirajoči hormon (FSH) | Seminiferni tubuli pri moških, jajčnikovi folikli pri ženskah | Poveča proizvodnjo sperme pri moških in tvorbo foliklov pri ženskah | Spodbujeno z luliberinom |
| luteinizirajoči hormon (LH) | Intersticijske celice testisov (pri moških) in jajčnikov (pri ženskah) | Povzroča izločanje estrogenov, progesterona pri ženskah, poveča sintezo in izločanje androgenov pri moških | Spodbujeno z luliberinom |
| Prolaktin | Mlečne žleze (alveolarne celice) | Spodbuja sintezo mlečnih beljakovin in razvoj mlečnih žlez | Zavira ga prolaktostatin |
| Melanocite stimulirajoči hormon (MSH) | pigmentne celice | Poveča sintezo melanina v melanocitih (povzroča temnenje kože) | Zavira melanostatin |
23.4.3. Hormoni nevrohipofize. Hormoni, ki jih zadnja hipofiza izloča v krvni obtok, vključujejo oksitocin in vazopresin. Oba hormona se sintetizirata v hipotalamusu v obliki prekurzorskih proteinov in se premikata skozi živčna vlakna do zadnje hipofize.
Oksitocin - nonapeptid, ki povzroča kontrakcije gladkih mišic maternice. Uporablja se v porodništvu za spodbujanje poroda in laktacije.
vazopresin - nonapeptid, ki se izloča kot odziv na povečano osmotski tlak krvi. Tarčne celice za vazopresin so celice ledvičnih tubulov in celice gladkih mišic žil. Delovanje hormona posreduje cAMP. Vazopresin povzroča vazokonstrikcijo in poveča krvni pritisk in tudi poveča reabsorpcijo vode v ledvičnih tubulih, kar vodi do zmanjšanja diureze.
23.4.4. Glavne vrste kršitev hormonsko delovanje hipofize in hipotalamusa. S pomanjkanjem somatotropnega hormona, ki se pojavi v otroštvo, razvija pritlikavost (nizka rast). S presežkom somatotropnega hormona, ki se pojavi v otroštvu, se razvije gigantizem (nenormalno visok).
S presežkom somatotropnega hormona, ki se pojavi pri odraslih (kot posledica tumorja hipofize), se razvije akromegalija - povečana rast rok, stopal, spodnja čeljust, nos.
S pomanjkanjem vazopresina, ki je posledica nevrotropnih okužb, se razvijejo travmatske poškodbe možganov, tumorji hipotalamusa. diabetes insipidus. Glavni simptom te bolezni je poliurija- močno povečanje diureze z zmanjšano (1,001 - 1,005) relativno gostoto urina.
28.4. Hormoni trebušne slinavke.
Upoštevajte to endokrini del Trebušna slinavka proizvaja in sprošča hormona insulin in glukagon v kri.
1. Insulin. Insulin je beljakovinsko-peptidni hormon, ki ga proizvajajo β-celice Langerhansovih otočkov. Molekula insulina je sestavljena iz dveh polipeptidnih verig (A in B), ki vsebujeta 21 oziroma 30 aminokislinskih ostankov; Inzulinske verige so povezane z dvema disulfidnima mostovoma. Insulin nastane iz prekurzorskega proteina (preproinsulina) z delno proteolizo (glejte sliko 4). Ko se signalno zaporedje odcepi, nastane proinsulin. Zaradi encimske transformacije se fragment polipeptidne verige, ki vsebuje približno 30 aminokislinskih ostankov (C-peptid), odstrani in nastane insulin.
Spodbuda za izločanje insulina je hiperglikemija - zvišanje glukoze v krvi (na primer po jedi). Glavne tarče insulina so celice jeter, mišic in maščobnega tkiva. Mehanizem delovanja je oddaljen.
Slika 4 Shema pretvorbe preproinsulina v insulin.
insulinski receptor je kompleksen protein – glikoprotein, ki se nahaja na površini tarčne celice. Ta protein je sestavljen iz dveh α-podenot in dveh β-podenot, povezanih z disulfidnimi mostovi. β-podenote vsebujejo več aminokislinskih ostankov tirozina. Inzulinski receptor ima aktivnost tirozin kinaze, tj. je sposoben katalizirati prenos ostankov fosforne kisline iz ATP v OH skupino tirozina (slika 5).
Slika 5 insulinski receptor.
V odsotnosti insulina se receptor ne pokaže encimsko aktivnost. Ko je receptor vezan na insulin, pride do avtofosforilacije, tj. β-podenote se med seboj fosforilirajo. Posledično se spremeni konformacija receptorja in ta pridobi sposobnost fosforilacije drugih znotrajceličnih proteinov. Kasneje se kompleks insulin-receptor potopi v citoplazmo in njegove komponente se cepijo v lizosomih.
Tvorba kompleksa hormon-receptor poveča prepustnost celične membrane za glukozo in aminokisline. Pod delovanjem insulina v ciljnih celicah:
a) aktivnost adenilat ciklaze se zmanjša in aktivnost fosfodiesteraze se poveča, kar vodi do zmanjšanja koncentracije cAMP;
b) poveča se hitrost oksidacije glukoze in zmanjša hitrost glukoneogeneze;
c) poveča se sinteza glikogena in maščob in zavira njihova mobilizacija;
d) pospeši se sinteza beljakovin in zavre njihov razpad.
Vse te spremembe so usmerjene v pospešeno porabo glukoze, kar vodi do znižanja glukoze v krvi. Inaktivacija insulina se pojavi predvsem v jetrih in je sestavljena iz prekinitve disulfidnih vezi med verigama A in B.
2. Glukagon. Glukagon je polipeptid, ki vsebuje 29 aminokislinskih ostankov. Proizvajajo ga α-celice Langerhansovih otočkov kot prekurzorski protein (proglukagon). Med hipoglikemijo, povzročeno s postom, pride do delne proteolize prohormona in izločanja glukagona v kri.
Ciljne celice za glukagon so jetra, maščobno tkivo, miokard. Mehanizem delovanja je oddaljen (mediator je cAMP).
Pod delovanjem glukagona v ciljnih celicah:
a) pospeši se mobilizacija glikogena v jetrih (glej sliko 6) in zavira njegova sinteza;
b) pospeši se mobilizacija maščob (lipoliza) v maščobnem tkivu in zavre njihova sinteza;
c) zavre se sinteza beljakovin in okrepi njihov katabolizem;
d) pospešena glukoneogeneza in ketogeneza v jetrih.
Končni učinek glukagona je vzdrževanje visoka stopnja glukoze v krvi.
Slika 6 Kaskadni mehanizem aktivacije glikogen fosforilaze pod vplivom glukagona.
3. Kršitve hormonske funkcije trebušne slinavke. Najpogostejša sladkorna bolezen je bolezen, ki jo povzroči motnja sinteze in izločanja insulina v β-celicah (sladkorna bolezen tipa I) ali pomanjkanje insulinsko občutljivih receptorjev v ciljnih celicah (sladkorna bolezen tipa II). Za diabetes značilne so naslednje presnovne motnje:
a) zmanjšanje porabe glukoze v celicah, povečanje mobilizacije glikogena in aktivacija glukoneogeneze v jetrih povzročijo zvišanje glukoze v krvi (hiperglikemija) in njeno preseganje ledvičnega praga (glukozurija);
b) pospešitev lipolize (razgradnja maščob), prekomerna tvorba acetil-CoA, ki se uporablja za sintezo z naknadnim vstopom v kri holesterola (hiperholesterolemija) in ketonskih teles (hiperketonemija); ketonska telesa zlahka prehajajo v urin (ketonurija);
c) zmanjšanje hitrosti sinteze beljakovin in povečanje katabolizma aminokislin v tkivih povzroči povečanje koncentracije sečnine in drugih dušikovih snovi v krvi (azotemija) in povečanje njihovega izločanja z urinom ( azoturija);
d) izločanje velikih količin glukoze, ketonskih teles in sečnine skozi ledvice spremlja povečanje diureze (poliurija).
28.5. Hormoni medule nadledvične žleze.
Hormoni medule nadledvične žleze vključujejo epinefrin in norepinefrin (kateholamine). Sintetizirajo se v kromafinskih celicah iz tirozina (slika 7).
Slika 7 Shema za sintezo kateholaminov.
Ob stresu se poveča izločanje adrenalina, telesna aktivnost. Tarče za kateholamine - celice jeter, mišic in maščobnega tkiva, srčno-žilni sistem. Mehanizem delovanja je oddaljen. Učinki se izvajajo preko sistema adenilat ciklaze in se kažejo s spremembami presnova ogljikovih hidratov. Tako kot glukagon tudi epinefrin povzroči aktivacijo mobilizacije glikogena (glej sliko 6) v mišicah in jetrih, lipolizo v maščobnem tkivu. To vodi do povečanja glukoze, laktata in maščobne kisline v krvi. Adrenalin tudi krepi srčno aktivnost, povzroča vazokonstrikcijo.
Nevtralizacija adrenalina se pojavi v jetrih. Glavni načini nevtralizacije so: metilacija (encim - katehol-orto-metiltransferaza, COMT), oksidativna deaminacija (encim - monoaminooksidaza, MAO) in konjugacija z glukuronsko kislino. Produkti nevtralizacije se izločajo z urinom.
Uredba fizioloških procesov, rast in produktivnost domačih živali se izvaja na kompleksen način, v obliki refleksnih reakcij in hormonskih učinkov na celice, tkiva in organe.
S sodelovanjem živčnega sistema imajo hormoni korelacijski učinek na razvoj, diferenciacijo in rast tkiv in organov, spodbujajo reproduktivne funkcije, presnovne procese in produktivnost. Praviloma lahko isti hormon ustrezno vpliva na več fizioloških procesov. Hkrati lahko različni hormoni, ki jih izloča ena ali več endokrinih žlez, delujejo kot sinergisti ali antagonisti.
Regulacija presnove s pomočjo hormonov je v veliki meri odvisna od intenzivnosti njihovega nastajanja in vstopa v kri, od trajanja delovanja in hitrosti razpada ter od smeri njihovega vpliva na presnovne procese. Rezultati delovanja hormonov so odvisni od njihove koncentracije, pa tudi od občutljivosti efektorskih organov in celic, na fiziološko stanje in funkcionalna labilnost organov, živčnega sistema in celotnega organizma. Pri nekaterih hormonih se učinek na presnovne procese kaže predvsem kot anabolični (somatotropin, insulin, spolni hormoni), pri drugih hormonih pa kot katabolični (tiroksin, glukokortikoidi).
Na Raziskovalnem inštitutu za biofarmacevtiko in hišne ljubljenčke za kmetijske živali smo izvedli širok program študij vpliva hormonov in njihovih analogov na metabolizem in produktivnost živali. Te študije so pokazale, da anabolična uporaba dušika, zaužitega s hrano, ni odvisna le od njegove količine v prehrani, temveč tudi od funkcionalne aktivnosti ustreznih endokrinih žlez (hipofize, trebušne slinavke, spolnih žlez, nadledvičnih žlez itd.), katerih hormoni v veliki meri določajo intenzivnost dušika in druge vrste metabolizma. Zlasti je bil določen vpliv somatotropina, inzulina, tiroksina, testosteron-propionata in številnih sintetičnih zdravil na živalsko telo in ugotovljeno je bilo, da imajo vsa ta zdravila izrazit anabolični učinek, povezan s povečanjem biosinteze beljakovin in zadrževanjem v tkivih. .
Za rast živali, njihovo najpomembnejšo proizvodno funkcijo, povezano s povečanjem žive teže, je pomemben regulatorni hormon rastni hormon, ki deluje neposredno na presnovne procese v celicah. Izboljšuje izrabo dušika, pospešuje sintezo beljakovin in drugih snovi, celično mitozo, aktivira nastajanje kolagena in rast kosti, pospešuje razgradnjo maščob in glikogena, kar posledično izboljša metabolizem in energetske procese v celicah.
STG vpliva na rast živali v sinergiji z insulinom. Skupaj aktivirata delovanje ribosomov, sintezo DNA in druge anabolične procese. Na povečanje somatotropina vplivajo tirotropin, glukagon, vazopresin, spolni hormoni.
Na rast živali z uravnavanjem presnove, zlasti ogljikovih hidratov in metabolizem maščob, je pod vplivom prolaktina, ki deluje podobno kot somatotropin.
Trenutno se proučujejo možnosti za spodbujanje produktivnosti živali z delovanjem na hipotalamus, kjer nastaja somatoliberin - spodbujevalec nastajanja rastnega hormona. Obstajajo dokazi, da vzbujanje hipotalamusa s prostaglandini, glukagonom in nekaterimi aminokislinami (arginin, lizin) spodbuja apetit in uživanje krme, kar pozitivno vpliva na metabolizem in produktivnost živali.
Eden najpomembnejših anaboličnih hormonov je insulin. Najbolj vpliva na presnovo ogljikovih hidratov. Insulin uravnava sintezo glikogena v jetrih in mišicah. V maščobnem tkivu in jetrih spodbuja pretvorbo ogljikovih hidratov v maščobe.
Ščitnični hormoni imajo anabolični učinek, zlasti v obdobju aktivne rasti. Ščitnična hormona - tiroksin in trijodtironin vplivata na intenzivnost metabolizma, diferenciacijo in rast tkiv. Pomanjkanje teh hormonov negativno vpliva na osnovno presnovo. V presežku imajo katabolični učinek, pospešujejo razgradnjo beljakovin, glikogena in oksidativno fosforilacijo v mitohondrijih celic. S starostjo se izločanje ščitničnih hormonov pri živalih zmanjšuje, kar je skladno z upočasnjevanjem intenzivnosti metabolizma in procesov s staranjem telesa. Z zmanjšano aktivnostjo ščitnice živali bolj racionalno uporabljajo hranila in se bolje hranijo.
Androgeni imajo enak učinek. Izboljšajo uporabo hranila krme, DNK in sintezo beljakovin v mišicah in drugih tkivih, spodbuja presnovne procese in rast živali.
Kastracija pomembno vpliva na rast in produktivnost živali. Pri nekastriranih bikih je stopnja rasti praviloma precej višja kot pri kastratih. Povprečni dnevni prirast pri kastratih je za 15-18% nižji kot pri intaktnih živalih. Kastracija bikov negativno vpliva tudi na izkoristek krme. Po nekaterih avtorjih kastrirani biki zaužijejo 13% več krme in prebavljivih beljakovin na 1 kg prirasta kot intaktni biki. V zvezi s tem trenutno mnogi menijo, da je kastracija bikov neprimerna.
Estrogeni zagotavljajo tudi boljši izkoristek krme in povečano rast živali. Aktivirajo genski aparat celic, spodbujajo tvorbo RNK, celičnih proteinov in encimov. Estrogeni vplivajo na presnovo beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov in mineralov. Majhni odmerki estrogenov aktivirajo delovanje ščitnice in močno povečajo koncentracijo insulina v krvi (do 33%). Pod vplivom estrogena v urinu se poveča koncentracija nevtralnih 17-ketosteroidov (do 20%), kar potrjuje povečano inkrecijo androgenov, ki imajo anabolične učinke in s tem dopolnjujejo rastni učinek rastnega hormona. Estrogeni zagotavljajo prevladujoče delovanje anaboličnih hormonov. Posledično se izvaja zadrževanje dušika, spodbuja se proces rasti, povečuje se vsebnost aminokislin in beljakovin v mesu. Progesteron ima tudi nekaj anaboličnega učinka, kar poveča učinkovitost krme, zlasti pri brejih živalih.
Iz skupine kortikosteroidov pri živalih so še posebej pomembni glukokortikoidi - hidrokortizon (kortizol), kortizon in kortikosteron, ki sodelujejo pri uravnavanju vseh vrst presnove, vplivajo na rast in diferenciacijo tkiv in organov, živčnega sistema in mnogih endokrinih žlez. Sprejemajo Aktivno sodelovanje v zaščitnih reakcijah telesa pod delovanjem stresnih dejavnikov. Številni avtorji verjamejo, da živali s povečano funkcionalno aktivnostjo nadledvične skorje rastejo in se razvijajo intenzivneje. Proizvodnja mleka pri takih živalih je večja. V tem primeru pomembno vlogo igra ne le količina glukokortikoidov v krvi, temveč tudi njihovo razmerje, zlasti hidrokortizon (bolj aktiven hormon) in kortikosteron.
Na različnih stopnjah ontogeneze različni anabolični hormoni različno vplivajo na rast živali. Zlasti je bilo ugotovljeno, da je koncentracija somatotropina in ščitničnih hormonov v krvi velika govedo zmanjšuje s starostjo. Zmanjša se tudi koncentracija inzulina, kar kaže na tesno funkcionalno povezanost teh hormonov in oslabitev intenzivnosti anaboličnih procesov zaradi starosti živali.
IN začetno obdobje pitanje pri živalih se povečajo rastni in anabolični procesi v ozadju povečanega nastajanja rastnega hormona, inzulina in ščitničnih hormonov, nato pa nastajanje teh hormonov postopoma upada, procesi asimilacije in rasti oslabijo, odlaganje maščobe se poveča. Ob koncu pitanja se inkrecija inzulina bistveno zmanjša, saj je delovanje Langerhansovih otočkov po njegovi aktivaciji v obdobju intenzivnega pitanja zavrto. Zato je v končni fazi pitanja zelo priporočljiva uporaba insulina za spodbujanje mesne produktivnosti živali. Za spodbujanje metabolizma in mesne produktivnosti živali, skupaj s hormoni in njihovimi analogi, kot je ugotovil Yu. aminokisline in najpreprostejši polipeptidi itd.), Ki imajo stimulativni učinek na funkcionalno aktivnost žlez in presnovne procese.
Laktacija pri živalih je urejena živčni sistem in hormoni številnih endokrinih žlez. Zlasti estrogeni spodbujajo razvoj kanalov mlečnih žlez in progesteron - njihov parenhim. Estrogeni, kot tudi gonadoliberin in tiroliberin, povečajo nastajanje prolaktina in somatotropina, ki spodbujata laktacijo. Prolaktin aktivira celično proliferacijo in sintezo prekurzorjev mleka v žlezah. Somatotropin spodbuja razvoj mlečnih žlez in njihovo izločanje, povečuje vsebnost maščobe in laktoze v mleku. Inzulin spodbuja laktacijo tudi z vplivom na presnovo beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov. Kortikotropin in glukokortikoidi skupaj s somatotropinom in prolaktinom zagotavljajo potrebno oskrbo z aminokislinami za sintezo mlečnih beljakovin. Ščitnična hormona tiroksin in trijodtironin povečata izločanje mleka z aktiviranjem encimov in povečanjem vsebnosti nukleinskih kislin, VFA in mlečne maščobe v celicah žleze. Z ustreznim razmerjem in sinergističnim delovanjem teh hormonov se poveča laktacija. Njihova prevelika in majhna količina ter sproščujoči hormon prolaktostatin zavirajo laktacijo.
Številni hormoni uravnavajo rast las. Zlasti tiroksin in insulin spodbujata rast las. Somatotropin s svojim anaboličnim delovanjem spodbuja razvoj foliklov in tvorbo volnenih vlaken. Prolaktin zavira rast dlak, zlasti pri brejih in doječih živalih. Nekateri hormoni skorje in medule nadledvične žleze, zlasti kortizol in adrenalin, zavirajo rast las.
Za ugotavljanje razmerja med hormoni in različne vrste metabolizem in produktivnost, ob upoštevanju starosti, spola, pasme, pogojev krmljenja in zadrževanja živali, kot tudi za prava izbira in uporabo hormonskih zdravil za spodbujanje produktivnosti živali, je treba upoštevati stanje njihovega hormonskega statusa, saj je učinek hormonov na presnovne procese in rast živali tesno povezan s funkcionalno aktivnostjo endokrinega sistema. žlez in vsebnost hormonov. Zelo pomemben indikator je določitev koncentracije različnih hormonov v krvi in drugih bioloških tekočinah.
Kot smo že omenili, je ena glavnih povezav v hormonski stimulaciji rasti in produktivnosti živali učinek na pogostost celičnih mitoz, njihovo število in velikost; V jedrih se aktivira tvorba nukleinskih kislin, ki prispevajo k sintezi beljakovin. Pod vplivom hormonov se poveča aktivnost ustreznih encimov in njihovih inhibitorjev, ki ščitijo celice in njihova jedra pred prekomerno stimulacijo sinteznih procesov. Zato je s pomočjo hormonskih pripravkov mogoče doseči le določeno zmerno stimulacijo rasti in produktivnosti v mejah možnih sprememb v ravni presnovnih in plastičnih procesov pri posamezni živalski vrsti zaradi filogenije in aktivnega prilagajanja teh procesov na okoljski dejavniki.
Endokrinologija že ima obsežne podatke o hormonih in njihovih analogih, ki imajo lastnosti stimulativnega učinka na presnovo, rast in produktivnost živali (somatotropin, insulin, tiroksin itd.). Z nadaljnjim napredovanjem našega znanja na tem področju in iskanjem novih visoko učinkovitih in praktično neškodljivih endokrinih pripravkov bodo skupaj z drugimi biološko aktivnimi snovmi vse bolj uporabljali v industrijski živinoreji za spodbujanje rasti, skrajšanje obdobja pitanja, povečanje produktivnosti mleka, volne in drugih vrst živali.
Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.
