Endokrini sustav usklađuje funkcioniranje različitih organa putem hormona koje u krvotok otpuštaju specifične vrste stanica u žlijezdama s unutarnjim lučenjem (tj. bez izvodnih kanala). Nakon što dospiju u cirkulaciju, hormoni utječu na funkciju ciljnih tkiva. Neki hormoni djeluju na stanice istog onog organa iz kojeg se oslobađaju (parakrini učinak), neki čak i na istu vrstu stanica (autokrini učinak).
Hormoni mogu biti
Hormoni se selektivno vežu za receptore koji se nalaze unutar ili na površini ciljnih stanica. Unutarstanični receptori interakcijom s hormonima reguliraju funkcije gena (npr. kortikosteroidi, vitamin D, hormoni štitnjače). Na površinske receptore vežu se hormoni koji reguliraju enzimsku aktivnost ili utječu na ionske kanale (npr. hormon rasta, hormon koji oslobađa tireotropin [TRH]).
Poremećaji endokrinog sustava nastaju kod disregulacije endokrinih žlijezda i/ili njihovih ciljnih organa.
Hipofiza i njezini ciljni organi.
Hipotalamo–hipofizni odnosi
Hormoni hipofize u različitom opsegu nadziru djelatnosti perifernih endokrinih žlijezda. Neke funkcije (npr. lučenje inzulina iz gušterače kojeg u prvom redu određuje razina glukoze u plazmi) su pod neznatnim nadzorom, dok je većina drugih (npr. lučenje tireoidnih i gonadnih hormona) u velikoj mjeri kontrolirana. Lučenje hipofiznih hormona je opet pod nadzorom hipotalamusa.
Interakcija između hipotalamusa i hipofize (hipotalamo–hipofizna os) je sustav negativne povratne sprege. Hipotalamus prima podražaje iz gotovo svih predjela CNS–a i pretvara ih u poruke za hipofizu. Hipofiza potom otpušta niz hormona koji potiču pojedine endokrine žlijezde diljem organizma. Hipotalamus registrira promjene u razinama cirkulirajućih hormona koje su te žlijezde izlučile na osnovu čega povećava ili smanjuje stimulaciju hipofize kako bi održao homeostatsku ravnotežu.
Hipotalamus modulira aktivnost prednjeg i stražnjeg režnja hipofize na različite načine. Neurohormoni koji su sintetizirani u hipotalamusu dolaze do prednjeg režnja hipofize (adenohipofize) kroz specijalizirani portalni vaskularni krvožilni sustav gdje reguliraju sintezu i oslobađanje 6 glavnih peptidnih hormona adenohipofize (vidi sliku). Ti hormoni adenohipofize reguliraju periferne endokrine žlijezde (štitnjaču, nadbubrežne i gonadne žlijezde) te rast i laktaciju. Između hipotalamusa i adenohipofize ne postoji izravna živčana veza. Nasuprot tome, stražnji režanj hipofize (neurohipofiza) sadrži aksone koji potječu od tijela neurona koji se nalaze u hipotalamusu. Ti aksoni služe kao skladišta za 2 peptidna hormona, vazopresin (antidiuretski hormon) i oksitocin, koji se sintetiziraju u hipotalamusu, a na periferiji djeluju na regulaciju ravnoteže vode, laktaciju i kontrakcije maternice.
Gotovo svi hormoni, koje proizvode hipotalamus i hipofiza, oslobađaju se u valovima; izmjenjuju se razdoblja otpuštanja hormona i razdoblja neaktivnosti. Neki hormoni (npr. adrenokortikotropni hormon [ACTH], hormon rasta, prolaktin) pokazuju jasne dnevne ritmove otpuštanja (cirkadijalni ritmovi), dok kod drugih (npr. luteinizirajući hormon i folikul-stimulirajući hormon tijekom menstrualnog ciklusa) postoje mjesečne promjene na koje se nadograđuju cirkadijalni ritmovi.
Neurohormoni hipotalamusa
|
Neurohormon
|
Hormon adenohipofize pod utjecajem
|
Učinak
|
|
* Samo u fiziološkim uvjetima ili kod povremene egzogene primjene jer, nasuprot tome, trajna infuzija koči lučenje gonadotropina. Kontinuirana infuzija inhibira otpuštanje LH i FSH.
|
|
ACTH = adrenokortikotropni hormon (kortikotropin); FSH = folikul-stimulirajući hormon; HR = hormona rasta; LH = luteinizirajući hormon; TSH = tireotropin
|
|
Homon koji oslobađa kortikotropin (CRH)
|
ACTH
|
Stimulacija
|
|
Dopamin
|
Prolaktin
LH
FSH
TSH
|
Inhibicija
Inhibicija
Inhibicija
Inhibicija
|
|
Hormon koji oslobađa gonadotropine (GnRH)
|
LH
FSH
|
Stimulacija*
Stimulacija*
|
|
Hormon koji oslobađa hormon rasta (GHRH)
|
HR
|
Stimulacija
|
|
Hormon koji oslobađa prolaktin
|
Prolaktin
|
Stimulacija
|
|
Somatostatin
|
HR
TSH
|
spriječiti
spriječiti
|
|
Hormon koji oslobađa tireotropin (TRH)
|
TSH
Prolaktin (PRL):
|
Stimulira
Stimulira
|
Hipotalamički nadzor
Do danas je utvrđeno 7 fiziološki važnih neurohormona hipotalamusa (vidi tablicu). Osim dopamina, koji je biogeni amin, svi ostali su mali peptidi. Nekoliko ih se stvara i u hipotalamusu i na periferiji gdje djeluju kao lokalni parakrini sustavi, osobito u probavnom traktu. Jedan od njih je vazoaktivni intestinalni peptid koji potiče i lučenje prolaktina.
Neurohormoni mogu kontrolirati lučenje više hormona hipofize. Regulacija većine hormona prednjeg režnja hipofize ovisi o poticajnim signalima iz hipotalamusa; jedino lučenje prolaktina ovisi o inhibicijskim signalima. Pri ozljedi drška hipofize (koji spaja hipofizu s hipotalamusom) povećava se lučenje prolaktina, dok se oslobađanje svih drugih hormona adenohipofize smanjuje.
Mnoge lezije hipotalamusa (npr. tumori, encefalitis i druga upalna oštećenja) mijenjaju otpuštanje hipotalamičkih neurohormona. Kako se ti neurohormoni sintetiziraju u različitim centrima unutar hipotalamusa, neke promjene će utjecat samo na jedan neuropeptid, dok će druge djelovat na nekoliko njih. Kao rezultat toga može nastati nedovoljna ili prevelika sekrecija neurohormona. Klinički sindromi koji nastaju kao posljedica disfunkcije hormona hipofize (npr. dijabetes insipidus, akromegalija i hipopituitarizam) su vidi: Poremećaji hipofize.
Funkcija adenohipofize
Stanice prednjeg režnja (na koje otpada 80% hipofizne mase) sintetiziraju i otpuštaju nekoliko hormona neophodnih za uredan rast i razvoj te hormone koji stimuliraju aktivnost nekih ciljnih žlijezda.
Adrenokortikotropni hormon (ACTH)
ACTH je također poznat kao kortikotropin. CRH, hormon koji oslobađa kortikotropin, glavni je pokretač lučenja kortikotropina, no tijekom stresa stanovitu ulogu ima i vazopresin (antidiuretski hormon). ACTH potiče koru nadbubrežne žlijezde na lučenje kortizola i nekoliko slabih androgena, poput dehidroepiandrosterona (DHEA). Kortizol i drugi kortikosteroidi (uključujući i egzogene kortikosteroide) koče oslobađanje CRH i ACTH. Osovina CRH-ACTH-kortizol glavna je komponenta odgovora na stres. Bez ACTH kora nadbubrežne žlijezde atrofira, a otpuštanje kortizola gotovo prestaje.
Tireostimulirajući hormon (tireotropin, TSH):
TSH regulira građu i funkciju štitnjače te potiče sintezu i lučenje njenih hormona. Sintezu i lučenje TSH potiče hipotalamički hormon koji oslobađa tireotropin (TRH), dok ga tireoidni hormoni koče negativnom povratnom spregom.
Luteinizirajući hormon (LH) i folikul-stimulirajući hormon (FSH)
LH i FSH nadziru proizvodnju spolnih hormona. Njihovu sintezu i lučenje potiče hipotalamički hormon koji oslobađa gonadotropine (GnRH), a koče estrogen i testosteron. Jedan od čimbenika koji upravlja otpuštanjem GnRH-a je kisspeptin, hipotalamički peptid kojeg aktiviraju povećane razine leptina u pubertetu. Dva spolnih hormona, aktivin i inhibin, utječu samo na FSH; aktivin stimulira otpuštanje, dok inhibin koči otpuštanje FSH.
Kod žena LH i FSH stimuliraju razvoj folikula i ovulaciju. Kod muškaraca FSH djeluje na Sertolijeve stanice i neophodan je za spermatogenezu, dok LH djeluje na Leydigove stanice testisa gdje potiče biosintezu testosterona.
Hormon rasta (HR)
Hormon rasta potiče tjelesni rast i nadzire metabolizam. Sintezu i lučenje mu najviše potiče hipotalamički hormon koji oslobađa hormon rasta (GHRH), dok je glavni inhibitor somatostatin. Hormon rasta kontrolira sintezu inzulinu-sličnog čimbenika rasta 1 (IGF-1, još poznatog pod nazivom somatomedin-C) koji pretežito upravlja rastom. Premda se IGF–1 stvara u mnogim tkivima, glavno mu je izvorište jetra. Jedna od varijanti IGF-1 nalazi se u mišićima gdje mu je glavna uloga u povećanju snage mišića. Ona je pod manjom kontrolom hormona rasta nego IGF-1 varijanta koja se nalazi u tkivu jetre.
Metabolički učinci hormona rasta pokazuju dvije faze. U početnoj fazi djeluje slično inzulinu: povećava ulaz glukoze u mišićno i masno tkivo, potiče ulazak aminokiselina i sintezu proteina u jetri i mišićima i koči lipolizu u masnom tkivu. Nakon nekoliko sati pokazuje značajnije protu-inzulinske učinke. To uključuje kočenje preuzimanja i korištenja glukoze te poticanje lipolize što dovodi do porasta glukoze i slobodnih masnih kiselina u plazmi. Za vrijeme gladovanja koncentracija hormona rasta raste čime se održava glikemija i mobiliziraju masti kao alternativni energenti. Lučenje hormona rasta smanjuje se sa starenjem. Nedavno je izoliran grelin, hormon koji se stvara u fundusu želuca, a potiče oslobađanje hormona rasta iz hipofize, povećava unos hrane i unapređuje pamćenje.
Prolaktin (PRL)
Prolaktin stvaraju laktotropne stanice koje čine oko 30% stanica adenohipofize. U trudnoći se hipofiza udvostručuje, najviše zbog hiperplazije i hipertrofije laktotropnih stanica. Glavna funkcija prolaktina u ljudi je poticanje stvaranja mlijeka. Osim toga, prolaktin se oslobađa pri seksualnoj aktivnosti i u stresu. Razina prolaktina može biti indikator poremećaja hipofize; tumori hipofize najčešće se otkriju hiperprodukcijom prolaktina, dok, s druge strane, kod infiltracijskih bolesti ili tumorske kompresije hipofize najranije dolazi do manjka prolaktina.
Drugi hormoni
Adenohipofiza proizvodi i proopiomelanokortin (POMC, iz kojega nastaje ACTH), alfa– i beta–melanostimulin (MSH), beta–lipotropin (β–LPH), enkefaline te endorfine. POMC i MSH potiču pigmentaciju kože, a klinički su značajni samo u stanjima s izrazitim povećanjem ACTH (npr. Addisonova bolest, Nelsonov sindrom). Uloga β–LPH nije poznata. Enkefalini i endorfini su endogeni opioidi koji se vežu na opioidne receptore u CNS–u i aktiviraju ih.
Neurohipofiza
Stražnji režanj hipofize otpušta antidiuretski hormon [ADH] (koji se još naziva vazopresin ili arginin vazopresin) i oksitocin. Oba hormona luče se nakon živčanih podražaja, a poluvijek im iznosi oko 10 min.
Antidiuretski hormon (ADH, vazopresin)
Antidiuretski hormon povećava permeabilnost epitela distalnog tubula za vodu čime potiče bubrežno zadržavanje vode. U visokim koncentracijama ADH dovodi i do vazokonstrikcije. Kao i aldosteron, antidiuretski hormon ima važnu ulogu u održavanju homeostaze tjelesnih tekućina te žilne i stanične hidracije. Glavni podražaj za oslobađanje antidiuretskog hormona predstavlja povećanje osmotskog tlaka tjelesnih tekućina koje bilježe osmoreceptori u hipotalamusu. Drugi podražaj je hipovolemija koju bilježe baroreceptori u lijevom atriju, pulmonalnim venama, karotidnom sinusu i luku aorte te prenose u CNS putem vagusa i glosofaringeusa. Ostali podražaji koji potiču lučenje antidiuretskog hormona su bol, stres, povraćanje, hipoksija, napor, hipoglikemija, kolinergički agonisti, beta-blokatori, angiotenzin i prostaglandini. Otpuštanje antidiuretskog hormona koče etanol, alfa–adrenergički blokatori i glukokortikoidi.
Manjak antidiuretskog hormona uzrokuje centralni oblik dijabetesa insipidusa. Nesposobnost bubrega da normalno odgovori na antidiuretski hormon uzrokuje nefrogeni oblik dijabetesa insipidusa. Uklanjanje hipofize, u pravilu, ne uzrokuje trajni dijabetes insipidus jer preostali hipotalamički neuroni ipak proizvode male količine antidiuretskog hormona.
Kopeptin se u stražnjem dijelu hipofize proizvodi zajedno s antidiuretskim hormonom. Njegovo mjernje može biti korisno u razlikovanju uzroka hiponatrijemije.
Oksitocin ima 2 ciljna tkiva:
Dojenje potiče lučenje oksitocina koji uzrokuje kontrakciju mioepitelnih stanica. Kontrakcijom mlijeko prelazi iz alveola u velike sinuse radi izbacivanja (tzv. refleks dojenja). Oksitocin potiče i kontrakcije glatkih mišića maternice, osjetljivost maternice na oksitocin povećava se za vrijeme trudnoće. Međutim, pri porodu ne dolazi od strmog rasta plazmatskih razina oksitocina pa je njegova uloga u pokretanju trudova nejasna.
U muškaraca nisu otkriveni poticaji na lučenje oksitocina iako se u njih nalaze krajnje niske vrijednosti ovog hormona.