Hormony - zasady działania i funkcje jakie pełnią w naszym organizmie

Hormony to endogenne (syntetyzowane w organizmie) biologicznie czynne związki organiczne pełniące funkcje regulujące i koordynujące funkcjonowanie tkanek i narządów oraz zapewniające homeostazę (równowagę) w organizmie.

Hormony wytwarzane są i wydzielane przez niektóre komórki, tkanki i gruczoły organizmu, które nie mają żadnych przewodów wyprowadzających i swoje wydzieliny kierują bezpośrednio do płynów ustrojowych: krwi, limfy czy płynu tkankowego. Dlatego gruczoły hormonalne nazywa się gruczołami dokrewnymi lub wewnątrzwydzielniczymi. Nauka zajmująca się budową oraz działaniem gruczołów dokrewnych i hormonów to endokrynologia.

W zależności od miejsca syntezy i sposobu oddziaływania hormony można podzielić na:

GRUCZOŁOWE TKANKOWE NEUROHORMONY MEDIATORY
tworzone w gruczołach powstają w wyspe- wytwarzane przez kom. wytwarzane przez różne
dokrewnych i roznoszone cjalizowanych kom. neurosekrecyjne układu kom. charakteryzują się
przez krew niekiedy różnych tkanek nerwowego, roznoszone do niewielkim zasięgiem
uwalniane do krwi lub kom docelowych przez krew działania (wpływają na
innych płynów ustrojowych zwykle skrócona drogą sąsiednie kom.).

Należą do nich tworzone w kom. nerwowych neurotransmitery. Nie są na ogół transportowane

Jako, że mediatory nie są na ogół transportowane przez krew można je oddzielić od hormonów. Powyższy podział nie jest uniwersalny i ma wady, ponieważ niektórych hormonów nie można zakwalifikować wyłącznie do jednej grupy, np. histaminy określanej mianem hormonu tkankowego, mediatora lub neurohormonu.

Drugi podział hormonów dotyczy ich budowy. Ogólnie można je podzielić na dwie grupy: hormony których podstawą budowy jest aminokwas oraz hormony o budowie sterydowej (należą do nich hormony wytwarzane przez korę nadnerczy, oraz hormony płciowe męskie i żeńskie produkowane przez komórki śródmiąższowe jąder (Leydinga) oraz pęcherzyki Graafa w jajnikach). Wszystkie pozostałe hormony zaliczają się do pierwszej grupy.

Mechanizm działania hormonów jest dość prosty. Do komórek docelowych docierają wraz z płynami ustrojowymi (najczęściej za pośrednictwem krwi). Część z nich jest transportowana w postaci rozpuszczonej w osoczu, ale większość wiąże się z białkami osocza. Większość hormonów reaguje z kilkoma rodzajami komórek, tylko nieliczne (tyroksyna, somatotropina) wpływają na funkcjonowanie przeważającej liczby komórek. To, czy komórka zareaguje na obecność hormonu zależy od obecności w cytoplazmie lub na jej powierzchni swoistego białka receptorowego. Obecność specyficznych receptorów umożliwia komórce wybór odpowiednich hormonów, a jednocześnie brak aktywności na inne, wobec których receptorów nie ma. W zależności od budowy chemicznej hormonów receptory są różnie umiejscowione. Dla hormonów sterydowych, a także tyroksyny i trójjodotyroniny które bez trudu przechodzą przez błonę komórkową komórek docelowych receptory umiejscowione są w cytoplazmie. Natomiast hormony o budowie pochodnej aminokwasów mają receptory w błonie komórkowej komórek docelowych. Kiedy hormon sterydowy połączy się z receptorem powstały kompleks hormon-receptor przenika do jądra komórkowego gdzie wpływa na rozpoczęcie transkrypcji. Jej konsekwencją jest synteza białka, najczęściej enzymatycznego. Receptory dla tyroksyny i trójjodotyroniny występują w jądrze komórkowym w postaci niehistonowych białek chromatyny. Hormony, których podstawą budowy jest aminokwas oddziaływują na metabolizm komórki poprzez przekaźniki wtórne. Tyroksyna i trójjodotyronina również posiadają zdolność wiązania się z receptorem w błonie komórkowej i oddziaływania przez przekaźniki wtórne.

Kiedy hormon połączy się z receptorem następuje aktywacja cyklazy adenylowej (enzym występujący w błonie komórkowej większości komórek). Pod jego wpływem następuje przekształcenia ATP w cAMP (cykliczny adenozynomonofosforan) który powoduje aktywację układów enzymatycznych. Cykliczny AMP działa krótko, tak więc wysoka aktywność układów enzymatycznych zależy od aktywności cyklazy adenylowej, która jest możliwa przy wysokim stężeniu hormonu. Spadek stężenia hormonu we krwi powoduje inaktywację cyklazy, w konsekwencji obniżając aktywność układów enzymatycznych.
Na układ dokrewny człowieka składają się gruczoły dokrewne rozmieszczone w różnych miejscach organizmu i pozostające w powiązaniu ze sobą dzięki krwi roznoszącej ich wydzieliny. Do gruczołów dokrewnych człowieka zaliczamy: przysadkę mózgową która koordynuje działanie całego układu dokrewnego, szyszynkę, tarczycę i przytarczyce, grasicę, wysepki Langerhansa w trzustce, korę i rdzeń nadnerczy, komórki Leydinga (komórki śródmiąższowe jąder), pęcherzyki Graafa w jajnikach, ciałko żółte jajnika oraz powstające w czasie ciąży łożysko. Przysadka mózgowa zwana jest gruczołem nadrzędnym ponieważ produkuje i wydziela hormony działające bezpośrednio na tkanki np. hormon wzrostu, prolaktynę, hormon lipotropowy, oraz hormony tropowe które oddziaływują na komórki docelowe za pośrednictwem innych gruczołów dokrewnych zwanych podległymi. Hormony tropowe to: tyreotropina /TSH/, adrenokortykotropina (kortykotropina) – /ACTH/, folitropina /FSH/ i lutropina /LH/. Z wydzielaniem hormonów tyreotropowych związane są mechanizmy sprzężenia zwrotnego: dodatniego i ujemnego. Sprzężenie dodatnie polega na tym, że hormon tropowy wydzielony przez przysadkę pobudza do produkcji i wydzielania hormonów podległy gruczoł wydzielania wewnętrznego. Natomiast hormony wydzielane przez podległy gruczoł dokrewny hamują wydzielanie hormonów tropowych – jest to sprzężenie ujemne. Funkcjonowanie układu dokrewnego jest powiązane z działaniem układu nerwowego. Strukturą scalającą oba te układy jest podwzgórze – część międzymózgowia. Podwzgórze produkuje i wydziela różne neurohormony uwalniające i hamujące, które oddziaływują na przysadkę mózgową pobudzając lub hamując wydzielanie przez nią różnych hormonów.
Neurohormony o działaniu pobudzającym nazywa się liberynami /RH/, natomiast blokujące syntezę i wydzielanie do krwi hormonów – statynami /IH/. Odkrycie hormonalnej funkcji podwzgórza rozszerzyło spojrzenie na mechanizm sprzężenia zwrotnego które można podzielić na wewnętrzne i zewnętrzne. Wewnętrzne sprzężenie zwrotne obejmuje układ podwzgórze – przysadka – podwzgórze, natomiast zewnętrzne działa na osi: podwzgórze – przysadka – gruczoł podległy – podwzgórze.

Oprócz współzależności gruczołów dokrewnych opartej na mechanizmie sprzężenia zwrotnego działanie układu dokrewnego polega również na współuczestnictwie dwóch różnych hormonów o działaniu antagonistycznym w kontrolowaniu niektórych czynności fizjologicznych.

W tym wypadku efekty wywołane przez działanie partnerów są względem siebie odwrotne. Taką parę tworzą na przykład insulina (obniżająca poziom cukru we krwi) i glukagon (podwyższający). W wyniku działania tych antagonistycznych hormonów ustala się pewien wypadkowy poziom glukozy we krwi, a ich wydzielanie odbywa się na zasadzie samoregulacji. Kiedy poziom glukozy we krwi wzrasta, wówczas z komórek B wysepek Langerhansa uwalniana jest insulina obniżająca jego poziom we krwi. Glukagon jest wydzielany przez komórki A wysepek trzustkowych w momencie, kiedy poziom cukru we krwi spada poniżej normy. Hamująco na oba hormony działa somatostatyna wytwarzana przez komórki D wysepek trzustkowych.

Innym przykładem pary hormonów jest kalcytonina i parathormon zawiadujące gospodarką jonów wapnia we krwi. Kalcytonina obniża jego poziom we krwi, parathormon – podwyższa. Tutaj również występuje mechanizm samoregulacji.

Nieco inny mechanizm powoduje uwalnianie hormonów z rdzenia nadnerczy: adrenaliny zwanej epinefryną lub hormonem walki lub ucieczki oraz noradrenaliny inaczej norepinefryna. Rdzeń nadnerczy rozwija się z tkanki nerwowej i zachowuje związek z układem nerwowym. Pobudzenie wydzielania hormonów przez nadnercza następuje w wyniku silnych bodźców alarmowych np. strachu, bólu, zimna, gorąca. Szybko biegnące impulsy nerwowe pozwalają na natychmiastową reakcję gruczołu, o wiele krótszą w czasie w porównaniu z pobudzeniem hormonalnym. Wydzielanie hormonów z rdzenia nadnerczy jest kontrolowane przez ośrodki nerwowe części współczulnej układu autonomicznego mieszczące się w części piersiowej rdzenia kręgowego oraz w podwzgórzu.

HORMONY CZŁOWIEKA

Hormony wydzielane przez przysadkę mózgową. Przysadka mózgowa składa się z płata przedniego (gruczołowego) który syntetyzuje i uwalnia do krwioobiegu hormony tropowe oraz hormony bezpośrednio działające na tkanki, oraz płata tylnego który gromadzi i w miarę potrzeby uwalnia do krwi neurohormony produkowane w podwzgórzu: wazopresynę i oksytocynę.

Hormony działające bezpośrednio na tkanki:
- Hormon wzrostu /GH/ somatotropina – pobudza wzrost organizmu, pośrednio wpływa na wzrost kości długich, pobudza syntezę białek, wzmaga transport aminokwasów do komórek, ukierunkowuje metabolizm na przewagę anabolizmu nad katabolizmem, pobudza rozkład tłuszczów zapasowych i wzrost poziomu wolnych kwasów tłuszczowych we krwi, zatrzymuje jony wapniowe i fosforanowe potrzebne do wzrostu kości
Nadmiar hormonu wzrostu prowadzi do gigantyzmu, a po zaniknięciu wzrostu do akromegalii, czyli pogrubieniem kości krótkich, przerostem żuchwy, kości czołowych, policzkowych i nosowych.. Największy człowiek dotknięty ta chorobą miał 2,75cm wzrostu. Niedobór hormonu wzrostu powoduje karłowatość.
- Prolaktyna /PRL/ hormon laktotropowy lub luteotropowy /LTH/ – zapoczątkowuje i podtrzymuje wydzielanie mleka /laktacja/, u kobiet karmiących hamuje wydzielanie FSH, LH blokując owulację i menstruację
- Hormon lipotropowy, lipotropina /LPH/ – pobudza rozkład tłuszczów zapasowych (lipoliza) co powoduje wzrost stężenia wolnych kwasów tłuszczowych we krwi
- Hormon melanotropowy, melanotropina /MSH/ – pobudza komórki barwnikowe skóry do syntezy melaniny, powoduje zmianę rozmieszczenia melaniny w skórze w kierunku brunatnego przebarwienia
- Hormon antydiuretyczny, wazopresyna /ADH/ – zwiększa resorpcję zwrotną wody w kanalikach nerkowych i kanalikach zbiorczych przyczyniając się do zatrzymania wody w organizmie i tworzenia zagęszczonego moczu., pobudza skurcze mięśni gładkich naczyń krwionośnych powodując podwyższenie ciśnienia krwi.
Uszkodzenie podwzgórza lub tylnego płata przysadki mogą spowodować zmniejszenie wydzielania ADH prowadząc do wydalania dużych ilości rozcieńczonego moczu – tzw. moczówki prostej.
- Oksytocyna /OT/ – pobudza skurcze macicy podczas porodu oraz aktu płciowego co ułatwia transport plemników w stronę jajowodów (ułatwienie zapłodnienia), pobudza skurcze mięśni przewodów wyprowadzających z gruczołów mlekowych, przyczyniając się do wydzielania mleka

Hormony tropowe

- Hormon tyreotropowy, tyreotropina /TSH/ – pobudza wydzielanie hormonów przez tarczycę i zwrotnie hamuje wydzielanie TRH
- Hormon adrenokortykotropowy, kortykotropina /ACTH/ – pobudza wydzielanie hormonów przez korę nadnerczy i zwrotnie hamuje wydzielanie CRH
- Hormon folitropowy, folitropina /FSH/ – u kobiet pobudza wzrost i dojrzewanie pęcherzyka Graafa oraz wydzielanie estrogenów, u mężczyzn pobudza spermatogenezę.
- Hormon lutenizujący, lutropina /LH/, u mężczyzn – ICSH – u kobiet współdziałając z FSH powoduje owulację, powstanie ciałka żółtego i pobudza wydzielanie progesteronu, u mężczyzn pobudza wydzielanie testosteronu przez komórki śródmiąższowe jąder.

Hormony wydzielane przez szyszynkę

- Melatonina – hamuje wydzielanie FSH-RH i LH –RH, wpływa na ośrodki snu i czuwania, zmienia zabarwienie skóry w kierunku rozjaśnienia

Hormony wydzielane przez tarczycę

- Tyroksyna /T4/, trójjodotyronina /T3/ - wzmagają podstawową przemianę materii, pobudzają syntezę białek, zwiększają syntezę STH, zmniejszają poziom cholesterolu we krwi
Zbyt słabe wydzielanie T3 i T4 (niedoczynność tarczycy) u dzieci powoduje kretynizm objawiający się niedorozwojem fizycznym i umysłowym oraz zahamowaniem wzrostu, natomiast u dorosłych obniża tempo metabolizmu wywołując senność, osłabienie, zmniejszone tempo pracy serca, otyłość czy obrzęki spowodowane gromadzeniem śluzowatego płynu w tkance podskórnej tzw. obrzęk śluzowaty. Natomiast nadczynność wydzielania T3 i T4 (nadczynność tarczycy) powoduje chorobę Basedowa objawiającą się powiększeniem tarczycy, wytrzeszczem oczu, przyspieszeniem akcji serca, nadmierną pobudliwością nerwową, podwyższoną temperaturą ciała. Tempo metabolizmu ulega przyspieszeniu. Bardzo przyspiesza proces oddychania komórkowego w związku z czym zwiększa się zapotrzebowanie na tlen, co powoduje szybszą pracę serca, ruchów wentylacyjnych płuc. Towarzyszy temu nadmierna produkcja ciepła wywołująca podwyższoną ciepłotę ciała, pocenie się i chudnięcie. Leczenie nadczynności tarczycy polega na podawaniu leków hamujących syntezę hormonów przez nią wydzielanych, jodu promieniotwórczego lub na wycięciu części gruczołu.
- Kalcytonina – powoduje przenikanie jonów wapnia z krwi do kości obniżając w ten sposób poziom wapnia we krwi

Hormony wydzielanie przez przytarczyce

- Parathormon /PTH/ - powoduje uwalnianie wapnia z kości do krwi, obniża poziom jonów fosforanowych we krwi gdyż hamuje ich resorpcję w nerkach.
Efektem niedoboru parathormonu u człowieka jest tężyczka – spadek poziomu wapnia i wzrost poziomu fosforanów we krwi powoduje nadmierną pobudliwość nerwów i mięśni szkieletowych. Natomiast zwiększone wydzielanie powoduje porowatość i łamliwość kości, ponieważ następuje utrata dużych ilości wapnia z moczem.

Hormony wydzielane przez grasicę

- Tymopoietyna – hamuje przewodzenie impulsów nerwowych między komórkami nerwowymi i mięśniowymi.
Efektem niedoboru poietyny jest wzrost siły skurczu mięśni szkieletowych, natomiast przy niedoborze tego hormonu następuje ogólne osłabienie oraz zmniejszenie siły skurczu mięśni szkieletowych.
- Tymozyna , THF, tymulina – indukują różnicowanie i dojrzewanie limfocytów T
Niedobór tych hormonów powoduje osłabienie mechanizmów obronnych przeciwko komórkom nowotworowym i wpływają na odrzut przeszczepu.
- Tymostymulina – pobudza wytwarzanie interferonu /czynnik hamujący namnażanie się wirusów/
Niedobór: osłabienie mechanizmów obronnych przeciwko wirusom.

Hormony wydzielane przez komórki trzustki:

- Glukagon (komórki alfa) – uwalnia do krwi glukozę z glikogenu w wątrobie, zwiększa glukoneogenezę
- Insulina (komórki beta) – obniża stężenie glukozy we krwi ułatwiając transport glukozy do komórek, przyspieszając jej utlenianie, hamuje glukoneogenezę, zwiększa odkładanie glikogenu w wątrobie. Zwiększa syntezę białek oraz tłuszczów przyczyniając się do obniżenia poziomu wolnych kwasów tłuszczowych we krwi.
Niedobór insuliny powoduje hiperglikemię prowadzącą do cukrzycy. Wówczas w nadmiarze gromadzi się acetylokoenzym A z którego powstają związki ketonowe wywołujące kwasicę i śpiączkę cukrzycową. .
W przypadku nadmiaru wydzielania insuliny dochodzi hipoglikemii i wstrząsu hipoglikemicznego objawiającego się drgawkami, zamroczeniem, utratą przytomności, czasem prowadzi do śmierci.
- Somatostatyna (komórki delta) – hamuje uwalnianie insuliny i glukagonu
Hormony wydzielane przez nadnercza
Hormony wydzielane przez korę nadnerczy:
- Kortyzol, kortykosteron – zwiększają poziom glukozy we krwi nasilając glukoneogenezę z białek, hamują syntezę białek, ograniczając odporność (immunosupresję)
- Aldosteron – zwiększa resorpcję jonów sodu z moczu pierwotnego, natomiast ułatwia wydalanie potasu
Niedobór aldosteronu prowadzi do choroby Addisona objawiającej się zmęczeniem, brakiem apetytu, chudnięciem, niskim ciśnieniem krwi na skutek utraty sodu i wody, wzrasta stężenie potasu w komórkach na skórze występują przebarwienia. Nadmiar aldosteronu prowadzi do choroby Cushinga objawiające się otyłością, nadciśnieniem tętniczym, zmniejszenie gęstości utkania kostnego – osteoporoza.
- Androgeny (męskie hormony płciowe) np. dehydrroepiandrosteron /DHEA/ - przyspieszając syntezę białek przyspieszają wzrost organizmu.
W przypadku nadprodukcji chłopcy przedwcześnie dojrzewają, u dziewczynek pojawiają się drugorzędowe męskie cechy płciowe np. niski głos.
Hormony wydzielane przez rdzeń nadnercza
- Adrenalina /A/, epinefryna, hormon stresu, walki – wydzielany podczas sytuacji stresowych, przygotowuje organizm do walki lub ucieczki. Rozszerza naczynia krwionośne w mięśniach szkieletowych, zwęża w skórze i jamie brzusznej, zwiększa częstość skurczów serca, podwyższa ciśnienie krwi, rozszerza oskrzela i zwiększa tempo oddechu, podwyższa poziom glukozy we krwi, przyspiesza rozkład tłuszczów, rozszerza źrenice, poprawia przytomność umysłu.
- Noradrenalina /NA/ - utrzymuje wysokie ciśnienie krwi

Hormony wydzielane przez komórki Leydinga w jądrach

- Testosteron – pobudza rozwój zewnętrznych narządów płciowych męskich, warunkuje powstanie męskiej sylwetki, owłosienia i zachowania typu męskiego
Przy niedoborze testosteronu mężczyźni mają wąskie barki, wysoki głos, brak owłosienia twarzy, zaburzenia popędu płciowego.

Hormony wydzielane przez komórki pęcherzyków jajnikowych (Graafa)

- Estrogeny – Estriadol, estron, estriol – ostateczne wykształcenie i rozwój żeńskich narządów płciowych, kobiecej sylwetki np. zaokrąglanie bioder, rozwój biustu, zaznaczanie talii, stymulują rozwój błony śluzowej macicy w pierwszej połowie cyklu owulacyjno-menstruacyjnego, wyzwalają popęd płciowy w kierunku płci męskiej
Skutkiem niedoboru jest niekobieca budowa ciała np. wąskie biodra oraz zaburzenia popędu płciowego i płodności.
Hormony wydzielane przez ciałko żółte
- Progesteron – ostatecznie przygotowuje macicę do przyjęcia blastocysty, kontroluje przebieg ciąży.
- Relaksyna – hamuje skurcze mięśni macicy, rozluźnia spojenie łonowe w czasie porodu
Hormony wydzielane przez blastocystę i łożysko
- Gonadotropina kosmówkowa /HCG/ - powoduje rozwój ciałka żółtego ciążowego wydzielającego więcej progesteronu przez co zapobiega poronieniu

W przypadku androgenów i estrogenów podział na hormony męskie i żeńskie jest tylko umowny, ponieważ zarówno w organizmie męskim jak i żeńskim występują te same związki, rożne jest tylko ich stężenie i rytm wytwarzania.

Wymienione wyżej hormony należą do grupy hormonów gruczołowych wytwarzanych w gruczołach dokrewnych. W organizmie ludzkim istnieje jednak wiele hormonów, które trudno jest sklasyfikować tylko do jednej grupy. Na przykład histamina jest uważana za hormon tkankowy, mediator lub neurohormon. Do takich nieokreślonych substancji należą m.in.
- Gastryna – pobudzająca komórki główne ściany żołądka do wydzielania pepsynogenu, a komórek okładzinowych do wydzielania kwasu HCl. Nasila skurcze mięśni gładkich żołądka, jelit i pęcherzyka żółciowego.
Nadprodukcja gastryny prowadzi do nadkwaśności soku żołądkowego, który zaczyna nadtrawiać ściany żołądka, co prowadzi do powstawania wrzodów żołądka, a także dwunastnicy.
- Enterogastron – wydzielany przez śluzówkę dwunastnicy hamujący funkcję wydzielniczą i perystaltykę żołądka.
- Sekretyna – pobudza wydzielanie soku trzustkowego i jelitowego, zmniejsza wydzielanie HCl i gastryny. Hamuje skurcze żołądka i wzmaga napięcie odźwiernika.
- Cholecystokinina /CCK/ - wywołuje skurcze mięśniówki żołądka i zwiększa wydzielanie żółci. Działa tez na trzustkę pobudzając ją do wydzielania soku trzustkowego.
- Serotonina – wytwarzana w płytkach krwi powoduje zwężenie naczyń krwionośnych dzięki czemu zapobiega dużej utracie krwi po zranieniu. W błonie śluzowej jelit pobudza perystaltykę, natomiast w ośrodkowym układzie nerwowym działa jako neuroprzekaźnik pobudzający.
- Bradykinina – powstaje w osoczu krwi. Rozszerzając naczynia krwionośne przyczynia się do zmniejszenia ciśnienia krwi.
- Erytropoetyna – produkowana w nerkach, pobudza erytropoezę w warunkach niedotlenienia nerek na przykład po silnych krwotokach, na wskutek wzmożonego rozpadu erytrocytów.
- Angiotensyna II – powstaje w osoczu; podnosi ciśnienie krwi i zwiększa wydzielanie aldosteronu z kory nadnerczy.
- Histamina – powstaje w różnych tkankach i narządach. Odpowiada za reakcje uczuleniowe i stany zapalne. Pobudza wydzielanie HCl przez komórki okładzinowe ściany żołądka, rozszerza naczynia krwionośne, obniżając ciśnienie krwi.
- Prostaglandyny – pochodne nienasyconych kwasów tłuszczowych powstające w komórkach całego organizmu w wyniku pobudzenia nerwowego, hormonalnego lub pod wpływem leków. Ich działanie jest krótkotrwałe i obejmuje jedynie najbliższą okolicę miejsca powstania. Prostaglandyny rozszerzają lub zwężają naczynia krwionośne, zmniejszają resorpcję wody i Na, hamują wydzielanie HCl i enzymów wydzielanych przez komórki ścian żołądka, pobudzają skurcze mięsni przewodu pokarmowego oraz macicy w czasie porodu czy menstruacji.
Nadmierne wydzielanie prostaglandyn u kobiet powoduje bolesną menstruację.